JP3662751B2 - 光ヘッド装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録媒体に対して記録や再生を行うための光ヘッド装置、特に、位相差法によるトラック誤差信号とプッシュプル法によるトラック誤差信号の両方を検出することが可能な光ヘッド装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＶＤ−ＲＯＭ等の再生専用型の光記録媒体に対しては、トラック誤差信号の検出方法として位相差法が一般的に用いられる。一方、ＤＶＤ−ＲＡＭ等の書換可能型の光記録媒体に対しては、トラック誤差信号の検出方法としてプッシュプル法が一般的に用いられる。従って、単一の光ヘッド装置で再生専用型の光記録媒体と書換可能型の光記録媒体の両方に対応するには、位相差法によるトラック誤差信号とプッシュプル法によるトラック誤差信号の両方を検出することが必要である。また、フォーカス誤差信号の検出方法としてはフーコー法（またはダブルナイフエッジ法）、非点収差法、およびスポットサイズ法が一般的に用いられるが、フーコー法は非点収差法、スポットサイズ法に比べ、トラック横断時のフォーカス誤差信号の雑音が小さいという特徴を有する。特開平１０−１４３８７８号公報および特開平１０−１４３８８３号公報には、位相差法によるトラック誤差信号とプッシュプル法によるトラック誤差信号の両方を検出することが可能であり、かつフーコー法によるフォーカス誤差信号を検出することが可能な光ヘッド装置が開示されている。
図１８に、特開平１０−１４３８７８号公報に開示されている従来の第一の光ヘッド装置の構成を示す。半導体レーザ１からの出射光はコリメータレンズ２で平行光化され、偏光ビームスプリッタ３にＰ偏光として入射してほぼ１００％透過し、１／４波長板４で直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ５でディスク６上に集光される。ディスク６からの反射光は対物レンズ５を逆向きに透過し、１／４波長板４で円偏光から直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ３にＳ偏光として入射してほぼ１００％反射され、ホログラム光学素子１５８で回折され、レンズ８を透過して光検出器１５９で受光される。
図１９はホログラム光学素子１５８の平面図である。ホログラム光学素子１５８は、ディスク６の半径方向および接線方向に平行な２本の分割線で、領域１６０〜領域１６３の４つに分割されている。
図２０に光検出器１５９のパタンと光検出器１５９上の光スポットを示す。光検出器１５９は受光部１６４〜受光部１７１を有する。ホログラム光学素子１５８の領域１６０からの＋１次回折光は受光部１６４と受光部１６５の境界線上に光スポット１７３を形成し、−１次回折光は受光部１７０上に光スポット１７８を形成する。ホログラム光学素子１５８の領域１６１からの＋１次回折光は受光部外に光スポット１７２を形成し、−１次回折光は受光部１７１上に光スポット１７９を形成する。ホログラム光学素子１５８の領域１６２からの＋１次回折光は受光部１６６と受光部１６７の境界線上に光スポット１７４を形成し、−１次回折光は受光部１６９上に光スポット１７７を形成する。ホログラム光学素子１５８の領域１６３からの＋１次回折光は受光部外に光スポット１７５を形成し、−１次回折光は受光部１６８上に光スポット１７６を形成する。受光部１６４〜受光部１７１からの出力をそれぞれＶ１６４〜Ｖ１７１で表わすと、フーコー法によるフォーカス誤差信号は（Ｖ１６４＋Ｖ１６７）−（Ｖ１６５＋Ｖ１６６）の演算から得られる。位相差法によるトラック誤差信号はＶ１６８＋Ｖ１７０とＶ１６９＋Ｖ１７１の位相差から得られる。プッシュプル法によるトラック誤差信号は（Ｖ１６８＋Ｖ１７１）−（Ｖ１６９＋Ｖ１７０）の演算から得られる。また、ディスク６に記録された情報信号はＶ１６８＋Ｖ１６９＋Ｖ１７０＋Ｖ１７１またはＶ１６４＋Ｖ１６５＋Ｖ１６６＋Ｖ１６７＋Ｖ１６８＋Ｖ１６９＋Ｖ１７０＋Ｖ１７１の演算から得られる。
図２１に、特開平１０−１４３８８３号公報に開示されている従来の第二の光ヘッド装置の主要部であるモジュール１８０の構成を示す。モジュール１８０の内部には半導体レーザ１８１、光検出器１８２が設置されており、モジュール１８０の窓部にはホログラム光学素子１８３が設置されている。半導体レーザ１８１からの出射光はホログラム光学素子１８３を一部が透過してディスクに向かう。ディスクからの反射光はホログラム光学素子１８３で一部が回折されて光検出器１８２で受光される。
図２２はホログラム光学素子１８３の平面図である。ホログラム光学素子１８３は、ディスクの半径方向および接線方向に平行な２本の分割線で、領域１８４〜領域１８７の４つに分割されている。
図２３に光検出器１８２のパタンと光検出器１８２上の光スポットを示す。光検出器１８２は受光部１８８〜受光部１９３を有する。ホログラム光学素子１８３の領域１８４からの＋１次回折光は受光部１８９と受光部１９０の境界線上に光スポット１９５を形成する。ホログラム光学素子１８３の領域１８５からの＋１次回折光は受光部１８８上に光スポット１９４を形成する。ホログラム光学素子１８３の領域１８６からの＋１次回折光は受光部１９３上に光スポット１９７を形成する。ホログラム光学素子１８３の領域１８７からの＋１次回折光は受光部１９１と受光部１９２の境界線上に光スポット１９６を形成する。受光部１８８〜受光部１９３からの出力をそれぞれＶ１８８〜Ｖ１９３で表わすと、フーコー法によるフォーカス誤差信号は（Ｖ１８９＋Ｖ１９２）−（Ｖ１９０＋Ｖ１９１）の演算から得られる。位相差法によるトラック誤差信号はＶ１８９＋Ｖ１９０＋Ｖ１９１＋Ｖ１９２とＶ１８８＋Ｖ１９３の位相差から得られる。プッシュプル法によるトラック誤差信号は（Ｖ１８９＋Ｖ１９０＋Ｖ１９３）−（Ｖ１８８＋Ｖ１９１＋Ｖ１９２）の演算から得られる。また、ディスクに記録された情報信号はＶ１８８＋Ｖ１８９＋Ｖ１９０＋Ｖ１９１＋Ｖ１９２＋Ｖ１９３の演算から得られる。
図２４はホログラム光学素子１８３の断面図である。ホログラム光学素子１８３は、ガラス基板１４上に誘電体膜１９８が形成された構成である。半導体レーザ１８１からの出射光はホログラム光学素子１８３に入射光１９９として入射し、透過光２００として透過してディスクに向かう。ディスクからの反射光はホログラム光学素子１８３に入射光２０１として入射し、＋１次回折光２０２として回折されて光検出器１８２で受光される。誘電体膜１９８の断面形状を鋸歯状にすることにより、＋１次回折光の回折効率を高めると共に、−１次回折光を殆んど発生させないようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の第一の光ヘッド装置においては、ディスク６に記録された情報信号はＶ１６８＋Ｖ１６９＋Ｖ１７０＋Ｖ１７１またはＶ１６４＋Ｖ１６５＋Ｖ１６６＋Ｖ１６７＋Ｖ１６８＋Ｖ１６９＋Ｖ１７０＋Ｖ１７１の演算から得られる。後者の場合、受光部１６４と受光部１６５の境界線上に形成される光スポット１７３、および受光部１６６と受光部１６７の境界線上に形成される光スポット１７４を情報信号の検出に用いることになる。しかし、境界線上は受光部上に比べて光検出器としての周波数特性が低いため、境界線上に形成される光スポットは高周波の信号である情報信号の検出には実質的に寄与しない。そこで、ディスク６に記録された情報信号をＶ１６８＋Ｖ１６９＋Ｖ１７０＋Ｖ１７１の演算から得る場合のみについて考える。
ディスク６に記録された情報信号および位相差法によるトラック誤差信号には、
共に高周波の信号であるため高いＳ／Ｎが要求される。高いＳ／Ｎを得るには、ディスク６からの反射光の光量に対するこれらの信号の検出に用いられる光量の比Ａをできるだけ大きくする必要がある。ホログラム光学素子１５８の断面形状は矩形状であるため、＋１次回折光の回折効率と−１次回折光の回折効率は等しい。この場合、±１次回折光の回折効率の最大値はそれぞれ約４０．５％である。すなわち、前記のＡの最大値は０．４０５となる。この値は必ずしも十分に大きいとは言えない。
従来の第二の光ヘッド装置においては、ディスクに記録された情報信号はＶ１８８＋Ｖ１８９＋Ｖ１９０＋Ｖ１９１＋Ｖ１９２＋Ｖ１９３の演算から得られる。この場合、受光部１８９と受光部１９０の境界線上に形成される光スポット１９５、および受光部１９１と受光部１９２の境界線上に形成される光スポット１９６を情報信号の検出に用いることになる。しかし、境界線上は受光部上に比べて光検出器としての周波数特性が低いため、境界線上に形成される光スポットは高周波の信号である情報信号の検出には実質的に寄与しない。すなわち、ディスクからの反射光の断面内の半分に相当する光スポット１９４および光スポット１９７のみを用いて情報信号を検出することと等価であるため、情報信号の分解能や隣接トラック間クロストークが悪く、情報信号の検出を正しく行うことができない。また、ディスクからの反射光の断面内の半分に相当する光スポット１９５および光スポット１９６のみを用いてフォーカス誤差信号を検出するため、トラック横断時のフォーカス誤差信号の雑音が大きく、フォーカス誤差信号の検出を正しく行うことができない。
従来の第一の光ヘッド装置におけるホログラム光学素子１５８の代わりに従来の第二の光ヘッド装置におけるホログラム光学素子１８３を用い、−１次回折光からフォーカス誤差信号を検出し、＋１次回折光から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、およびディスク６に記録された情報信号を検出する構成も考えられる。しかし、この場合、＋１次回折光の回折効率が高いため、前記のＡの値を大きくすることができるが、−１次回折光が殆んど発生しないため、実際にはフォーカス誤差信号の検出を行うことができなくなる。
本発明の目的は、従来の光ヘッド装置における上に述べた課題を解決し、ディスクからの反射光の光量に対する、ディスクに記録された情報信号および位相差法によるトラック誤差信号の検出に用いられる光量の比Ａが大きく、これらの信号に関して高いＳ／Ｎが得られる光ヘッド装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の光ヘッド装置は、光源と、該光源からの出射光を光記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光源と前記対物レンズの間に設けられた、前記光記録媒体からの反射光の光路を前記光源からの出射光の光路から分離する第一の光分離手段と、該第一の光分離手段を経た前記光記録媒体からの反射光を単一の面によりさらに第一群の光と第二群の光に分離する第二の光分離手段と、前記第一群の光と前記第二群の光を受光する光検出器を有する光ヘッド装置において、前記第一群の光の光量が前記第二群の光の光量に比べて大きく、前記第一群の光から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、および前記光記録媒体に記録された情報信号を検出し、前記第二群の光からフォーカス誤差信号を検出することを特徴としている。
このように、ディスクからの反射光が第一群の光と第二群の光とに分割されると、第一群の光の光量は第二群の光の光量に比べて大きいため、前記の光量の比Ａの値が大きく、ディスクに記録された情報信号および位相差法によるトラック誤差信号に関して高いＳ／Ｎを得ることができる。
【０００６】
本発明の請求項２記載の光ヘッド装置は、光源と、該光源からの出射光を光記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光源と前記対物レンズの間に設けられた、前記光記録媒体からの反射光の光路を前記光源からの出射光の光路から分離する第一の光分離手段と、該第一の光分離手段を経た前記光記録媒体からの反射光をさらに第一群の光と第二群の光に分離する第二の光分離手段と、前記第一群の光と前記第二群の光を受光する光検出器を有する光ヘッド装置において、前記第一群の光の光量が前記第二群の光の光量に比べて大きく、前記第一群の光から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、および前記光記録媒体に記録された情報信号を検出し、前記第二群の光からフーコー法によるフォーカス誤差信号を検出し、前記第二の光分離手段はホログラム光学素子であって、前記第一群の光は前記ホログラム光学素子の＋１次回折光であり、前記第二群の光は前記ホログラム光学素子の−１次回折光であることを特徴としている。
【０００７】
本発明の請求項３記載の光ヘッド装置は、請求項２記載のものに関し、前記ホログラム光学素子は、前記光記録媒体の半径方向および接線方向に平行な２本の分割線で４つの領域に分割されており、該４つの領域は、格子の方向または格子のピッチが互いに異なることを特徴としている。
【０００８】
本発明の請求項４記載の光ヘッド装置は、請求項２または３記載のものに関して、前記ホログラム光学素子における格子の位相分布は４レベルの階段状であり、隣接する２つのレベルを透過する光の位相差をφ、１段目〜４段目の格子の幅をそれぞれｐ／２−ｗ、ｗ、ｐ／２−ｗ、ｗとするとき、φは略π／２であると共に、ｗ／ｐの範囲は０＜ｗ／ｐ＜０．２５または０．２５＜ｗ／ｐ＜０．５であることを特徴としている。
【０００９】
本発明の請求項５記載の光ヘッド装置は、光源と、該光源からの出射光を光記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光源と前記対物レンズの間に設けられた、前記光記録媒体からの反射光の光路を前記光源からの出射光の光路から分離する第一の光分離手段と、該第一の光分離手段を経た前記光記録媒体からの反射光をさらに第一群の光と第二群の光に分離する第二の光分離手段と、前記第一群の光と前記第二群の光を受光する光検出器を有する光ヘッド装置において、前記第一群の光の光量が前記第二群の光の光量に比べて大きく、前記第一群の光から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、および前記光記録媒体に記録された情報信号を検出し、前記第二群の光からフーコー法によるフォーカス誤差信号を検出し、前記第一の光分離手段および前記第二の光分離手段は一体化された偏光性ホログラム光学素子であって、該偏光性ホログラム光学素子は前記光源からの出射光を透過させると共に前記光記録媒体からの反射光を回折させ、かつ、前記第一群の光は前記偏光性ホログラム光学素子の＋１次回折光であり、前記第二群の光は前記偏光性ホログラム光学素子の−１次回折光であることを特徴としている。
【００１０】
本発明の請求項６記載の光ヘッド装置は、請求項５記載のものに関して、前記偏光性ホログラム光学素子は、前記光記録媒体の半径方向および接線方向に平行な２本の分割線で４つの領域に分割されており、該４つの領域は、格子の方向または格子のピッチが互いに異なることを特徴としている。
【００１１】
本発明の請求項７記載の光ヘッド装置は、請求項５または６記載のものに関して、前記偏光性ホログラム光学素子における格子の位相分布は４レベルの階段状であり、常光、異常光に対する隣接する２つのレベルを透過する光の位相差をφo、φe、１段目〜４段目の格子の幅をそれぞれｐ／２−ｗ、ｗ、ｐ／２−ｗ、ｗとするとき、φoは略０、φeは略π／２であると共に、ｗ／ｐの範囲は０＜ｗ／ｐ＜０．２５または０．２５＜ｗ／ｐ＜０．５であり、かつ、前記光源からの出射光を前記偏光性ホログラム光学素子に常光として入射させ、前記光記録媒体からの反射光を前記偏光性ホログラム光学素子に異常光として入射させることを特徴としている。
【００１２】
本発明の請求項８記載の光ヘッド装置は、請求項５または６記載のものに関して、前記偏光性ホログラム光学素子における格子の位相分布は４レベルの階段状であり、常光、異常光に対する隣接する２つのレベルを透過する光の位相差をφo、φe、１段目〜４段目の格子の幅をそれぞれｐ／２−ｗ、ｗ、ｐ／２−ｗ、ｗとするとき、φoは略π／２、φeは略０であると共に、ｗ／ｐの範囲は０＜ｗ／ｐ＜０．２５または０．２５＜ｗ／ｐ＜０．５であり、かつ、前記光源からの出射光を前記偏光性ホログラム光学素子に異常光として入射させ、前記光記録媒体からの反射光を前記偏光性ホログラム光学素子に常光として入射させることを特徴としている。
【００１３】
本発明の請求項９記載の光ヘッド装置は、光源と、該光源からの出射光を光記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光源と前記対物レンズの間に設けられた、前記光記録媒体からの反射光の光路を前記光源からの出射光の光路から分離する第一の光分離手段と、該第一の光分離手段を経た前記光記録媒体からの反射光をさらに第一群の光と第二群の光に分離する第二の光分離手段と、前記第一群の光と前記第二群の光を受光する光検出器を有する光ヘッド装置において、前記第一群の光の光量が前記第二群の光の光量に比べて大きく、前記第一群の光から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、および前記光記録媒体に記録された情報信号を検出し、前記第二群の光からフーコー法によるフォーカス誤差信号を検出し、前記第二の光分離手段はウォラストンプリズムであって、前記第一群の光は前記ウォラストンプリズムの２つの屈折光のうちの一方であり、前記第二群の光は前記ウォラストンプリズムの２つの屈折光のうちの他方であることを特徴としている。
【００１４】
本発明の請求項１０記載の光ヘッド装置は、請求項９記載のものに関して、前記ウォラストンプリズムは前記光記録媒体からの反射光の入射側に位置する第一のプリズムと前記光記録媒体からの反射光の出射側に位置する第二のプリズムから構成され、前記第一のプリズムの光学軸は前記光記録媒体からの反射光の偏光方向と平行な方向に対してθだけ傾斜しており、前記第二のプリズムの光学軸は前記光記録媒体からの反射光の偏光方向と垂直な方向に対してθだけ傾斜していると共に、前記第一群の光は前記光記録媒体からの反射光のうち前記第一のプリズムにおいて異常光、前記第二のプリズムにおいて常光となる屈折光であり、前記第二群の光は前記光記録媒体からの反射光のうち前記第一のプリズムにおいて常光、前記第二のプリズムにおいて異常光となる屈折光であり、かつ、前記θの範囲は−４５°＜θ＜０°または０°＜θ＜４５°であることを特徴としている。
【００１５】
本発明の請求項１１記載の光ヘッド装置は、請求項９記載のものに関して、前記ウォラストンプリズムは前記光記録媒体からの反射光の入射側に位置する第一のプリズムと前記光記録媒体からの反射光の出射側に位置する第二のプリズムから構成され、前記第一のプリズムの光学軸は前記光記録媒体からの反射光の偏光方向と平行な方向に対してθだけ傾斜しており、前記第二のプリズムの光学軸は前記光記録媒体からの反射光の偏光方向と垂直な方向に対してθだけ傾斜していると共に、前記第一群の光は前記光記録媒体からの反射光のうち前記第一のプリズムにおいて常光、前記第二のプリズムにおいて異常光となる屈折光であり、前記第二群の光は前記光記録媒体からの反射光のうち前記第一のプリズムにおいて異常光、前記第二のプリズムにおいて常光となる屈折光であり、かつ、前記θの範囲は−９０°＜θ＜−４５°または４５°＜θ＜９０°であることを特徴としている。
【００１６】
本発明の請求項１２記載の光ヘッド装置は、請求項９乃至１１のいずれか一項記載のものに関して、前記ウォラストンプリズムと前記光検出器の間または前記第一の光分離手段と前記ウォラストンプリズムの間に、前記光記録媒体からの反射光を屈折させる４分割プリズムが設けられており、かつ、該４分割プリズムは、前記光記録媒体の半径方向および接線方向に平行な２本の分割線で４つの領域に分割されており、該４つの領域は、出射面の入射面に対する傾斜の方向または出射面と入射面のなす角度が互いに異なることを特徴としている。
【００１７】
本発明の請求項１３記載の光ヘッド装置は、請求項９乃至１１のいずれか一項記載のものに関して、前記ウォラストンプリズムと前記光検出器の間または前記第一の光分離手段と前記ウォラストンプリズムの間に、前記光記録媒体からの反射光を＋１次回折光として回折させるホログラム光学素子が設けられており、かつ、該ホログラム光学素子は、前記光記録媒体の半径方向および接線方向に平行な２本の分割線で４つの領域に分割されており、該４つの領域は、格子の方向、格子のピッチまたは格子の位相分布が互いに異なることを特徴としている。
【００１８】
本発明の請求項１４記載の光ヘッド装置は、請求項１３記載のものに関して、前記ホログラム光学素子における格子の位相分布はNレベルの階段状であり（Nは３以上の整数）、隣接する２つのレベルを透過する光の位相差をφ、１段目〜N段目の格子の幅を全てｐ／Nとするとき、φは略２π／Nであることを特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１に本発明の光ヘッド装置の第一の実施の形態を示す。半導体レーザ１からの出射光はコリメータレンズ２で平行光化され、偏光ビームスプリッタ３にＰ偏光として入射してほぼ１００％透過し、１／４波長板４で直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ５でディスク６上に集光される。ディスク６からの反射光は対物レンズ５を逆向きに透過し、１／４波長板４で円偏光から直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ３にＳ偏光として入射してほぼ１００％反射され、ホログラム光学素子７で回折され、レンズ８を透過して光検出器９で受光される。
【００２０】
図２はホログラム光学素子７の平面図である。ホログラム光学素子７は、ディスク６の半径方向および接線方向に平行な２本の分割線で、領域１０〜領域１３の４つに分割されている。格子の方向は、領域１０〜領域１３のいずれにおいてもディスク６の接線方向に平行である。また、格子のピッチは、領域１０、領域１１、領域１２、領域１３の順に広くなる。
【００２１】
図３はホログラム光学素子７の断面図である。ホログラム光学素子７は、ガラス基板１４上に誘電体膜１５が形成された構成である。ディスク６からの反射光はホログラム光学素子７に入射光１６として入射し、−１次回折光１７および＋１次回折光１８として回折されて光検出器９で受光される。誘電体膜１５の断面形状は４レベルの階段状である。隣接する２つのレベルの高さの差は全て等しい。隣接する２つのレベルを透過する光の位相差をφ、１段目〜４段目の格子の幅をそれぞれｐ／２−ｗ、ｗ、ｐ／２−ｗ、ｗとすると、−１次回折光の回折効率η-1および＋１次回折光の回折効率η+1はそれぞれ（１）式、（２）式で与えられる。
η-1＝（２／π2）（１−ｃｏｓ２φ）｛１−ｓｉｎ（２πｗ／ｐ）ｓｉｎφ｝ …（１）
η+1＝（２／π2）（１−ｃｏｓ２φ）｛１＋ｓｉｎ（２πｗ／ｐ）ｓｉｎφ｝ …（２）
φ＝π／２、ｗ／ｐ＝０．１３５またはｗ／ｐ＝０．３６５とするとη-1＝０．１０、η+1＝０．７１となる。従って、−１次回折光１７からフォーカス誤差信号を検出し、＋１次回折光１８から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、およびディスク６に記録された情報信号を検出する構成にすれば、前記のＡの値は０．７１となり、従来の第一の光ヘッド装置における値に比べて大きくなる。η-1＜η+1かつη-1≠０を満たすｗ／ｐの範囲は０＜ｗ／ｐ＜０．２５または０．２５＜ｗ／ｐ＜０．５である。
【００２２】
誘電体膜１５の隣接する２つのレベルの高さの差をｈ／４、誘電体膜１５の屈折率をｎ、入射光１６の波長をλとすると、φは（３）式で与えられる。
φ＝（２π／λ）（ｎ−１）ｈ／４ …（３）
λ＝６６０ｎｍの場合、誘電体膜１５としてＳｉＯ2を用いるとｎ＝１．４６であるから、φ＝π／２とするためにはｈ＝１．４３μｍであればよい。
【００２３】
図４に光検出器９のパタンと光検出器９上の光スポットを示す。光検出器９は受光部１９〜受光部２６を有する。ホログラム光学素子７の領域１０からの−１次回折光は受光部１９と受光部２０の境界線上に光スポット２７を形成し、＋１次回折光は受光部２６上に光スポット３４を形成する。ホログラム光学素子７の領域１１からの−１次回折光は受光部１９と受光部２０の境界線上に光スポット２８を形成し、＋１次回折光は受光部２５上に光スポット３３を形成する。ホログラム光学素子７の領域１２からの−１次回折光は受光部２１と受光部２２の境界線上に光スポット２９を形成し、＋１次回折光は受光部２４上に光スポット３２を形成する。ホログラム光学素子７の領域１３からの−１次回折光は受光部２１と受光部２２の境界線上に光スポット３０を形成し、＋１次回折光は受光部２３上に光スポット３１を形成する。受光部１９〜受光部２６からの出力をそれぞれＶ１９〜Ｖ２６で表わすと、フーコー法によるフォーカス誤差信号は（Ｖ１９＋Ｖ２２）−（Ｖ２０＋Ｖ２１）の演算から得られる。位相差法によるトラック誤差信号はＶ２３＋Ｖ２６とＶ２４＋Ｖ２５の位相差から得られる。プッシュプル法によるトラック誤差信号は（Ｖ２３＋Ｖ２５）−（Ｖ２４＋Ｖ２６）の演算から得られる。また、ディスク６に記録された情報信号はＶ２３＋Ｖ２４＋Ｖ２５＋Ｖ２６の演算から得られる。
【００２４】
本発明の光ヘッド装置の第二の実施の形態について説明する。本発明の光ヘッド装置の第二の実施の形態は、図１に示す本発明の光ヘッド装置の第一の実施の形態におけるホログラム光学素子７および光検出器９を、それぞれホログラム光学素子３５および光検出器４８で置き換えた構成である。
【００２５】
図５はホログラム光学素子３５の平面図である。ホログラム光学素子３５は、ディスク６の半径方向および接線方向に平行な２本の分割線で、領域３６〜領域３９の４つに分割されている。格子の方向は、領域３６、領域３７においてはディスク６の接線方向に対して−方向に所定の角度だけ傾斜しており、領域３８、領域３９においてはディスク６の接線方向に対して＋方向に所定の角度だけ傾斜している。また、格子のピッチは、領域３６と領域３９、領域３７と領域３８ではそれぞれ等しく、後者では前者に比べて広い。
【００２６】
図６はホログラム光学素子３５の断面図である。図６（ａ）は領域３６および領域３７の部分の断面図、図６（ｂ）は領域３８および領域３９の部分の断面図である。図６（ａ）においては、ホログラム光学素子３５は、ガラス基板１４上に誘電体膜４０が形成された構成である。ディスク６からの反射光はホログラム光学素子３５に入射光４２として入射し、−１次回折光４３および＋１次回折光４４として回折されて光検出器４８で受光される。一方、図６（ｂ）においては、ホログラム光学素子３５は、ガラス基板１４上に誘電体膜４１が形成された構成である。ディスク６からの反射光はホログラム光学素子３５に入射光４５として入射し、−１次回折光４６および＋１次回折光４７として回折されて光検出器４８で受光される。誘電体膜４０および誘電体膜４１の断面形状は、図３に示すホログラム光学素子７における誘電体膜１５の断面形状と同じである。従って、−１次回折光４３および−１次回折光４６からフォーカス誤差信号を検出し、＋１次回折光４４および＋１次回折光４７から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、およびディスク６に記録された情報信号を検出する構成にすれば、前記のＡの値は０．７１となり、従来の第一の光ヘッド装置における値に比べて大きくなる。
【００２７】
図７に光検出器４８のパタンと光検出器４８上の光スポットを示す。光検出器４８は受光部４９〜受光部５６を有する。ホログラム光学素子３５の領域３６からの−１次回折光は受光部４９と受光部５０の境界線上に光スポット５７を形成し、＋１次回折光は受光部５６上に光スポット６４を形成する。ホログラム光学素子３５の領域３７からの−１次回折光は受光部４９と受光部５０の境界線上に光スポット５８を形成し、＋１次回折光は受光部５５上に光スポット６３を形成する。ホログラム光学素子３５の領域３８からの−１次回折光は受光部５１と受光部５２の境界線上に光スポット５９を形成し、＋１次回折光は受光部５４上に光スポット６２を形成する。ホログラム光学素子３５の領域３９からの−１次回折光は受光部５１と受光部５２の境界線上に光スポット６０を形成し、＋１次回折光は受光部５３上に光スポット６１を形成する。受光部４９〜受光部５６からの出力をそれぞれＶ４９〜Ｖ５６で表わすと、フーコー法によるフォーカス誤差信号は（Ｖ４９＋Ｖ５２）−（Ｖ５０＋Ｖ５１）の演算から得られる。位相差法によるトラック誤差信号はＶ５３＋Ｖ５６とＶ５４＋Ｖ５５の位相差から得られる。プッシュプル法によるトラック誤差信号は（Ｖ５３＋Ｖ５５）−（Ｖ５４＋Ｖ５６）の演算から得られる。また、ディスク６に記録された情報信号はＶ５３＋Ｖ５４＋Ｖ５５＋Ｖ５６の演算から得られる。
【００２８】
図８に本発明の光ヘッド装置の第三の実施の形態を示す。モジュール６５の内部には半導体レーザ６６、光検出器６７が設置されている。半導体レーザ６６からの出射光はコリメータレンズ２で平行光化され、偏光性ホログラム光学素子６８をほぼ完全に透過し、１／４波長板４で直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ５でディスク６上に集光される。ディスク６からの反射光は対物レンズ５を逆向きに透過し、１／４波長板４で円偏光から直線偏光に変換され、偏光性ホログラム光学素子６８でほぼ完全に回折され、コリメータレンズ２を透過して光検出器６７で受光される。
【００２９】
偏光性ホログラム光学素子６８の平面図は、図２に示すホログラム光学素子７の平面図と同じである。偏光性ホログラム光学素子６８は、ディスク６の半径方向および接線方向に平行な２本の分割線で、領域１０〜領域１３の４つに分割されている。格子の方向は、領域１０〜領域１３のいずれにおいてもディスク６の接線方向に平行である。また、格子のピッチは、領域１０、領域１１、領域１２、領域１３の順に広くなる。
【００３０】
図９は偏光性ホログラム光学素子６８の断面図である。偏光性ホログラム光学素子６８は、複屈折性を有するニオブ酸リチウム基板６９の基板内にプロトン交換領域７０、基板上に誘電体膜７１がそれぞれ形成された構成である。半導体レーザ６６からの出射光は偏光性ホログラム光学素子６８に入射光７２として入射し、透過光７３として透過してディスク６に向かう。ディスク６からの反射光は偏光性ホログラム光学素子６８に入射光７４として入射し、−１次回折光７５および＋１次回折光７６として回折されて光検出器６７で受光される。プロトン交換領域７０および誘電体膜７１の断面形状は４レベルの階段状である。プロトン交換領域７０における隣接する２つのレベルの深さの差は全て等しく、誘電体膜７１における隣接する２つのレベルの高さの差は全て等しい。常光、異常光に対する隣接する２つのレベルを透過する光の位相差をφo、φe、１段目〜４段目の格子の幅をそれぞれｐ／２−ｗ、ｗ、ｐ／２−ｗ、ｗとすると、常光、異常光に対する透過率ηo0、ηe0、常光、異常光に対する−１次回折光の回折効率ηo-1、ηe-1および常光、異常光に対する＋１次回折光の回折効率ηo+1、ηe+1はそれぞれ（４）式〜（９）式で与えられる。
ηo0＝（１／２）（１＋ｃｏｓ２φo）×｛１−４ｗ／ｐ（１−２ｗ／ｐ）（１−ｃｏｓφo）｝ …（４）
ηe0＝（１／２）（１＋ｃｏｓ２φe）×｛１−４ｗ／ｐ（１−２ｗ／ｐ）（１−ｃｏｓφe）｝ …（５）
ηo-1＝（２／π2）（１−ｃｏｓ２φo）｛１−ｓｉｎ（２πｗ／ｐ）ｓｉｎφo｝ …（６）
ηe-1＝（２／π2）（１−ｃｏｓ２φe）｛１−ｓｉｎ（２πｗ／ｐ）ｓｉｎφe｝ …（７）
ηo+1＝（２／π2）（１−ｃｏｓ２φo）｛１＋ｓｉｎ（２πｗ／ｐ）ｓｉｎφo｝ …（８）
ηe+1＝（２／π2）（１−ｃｏｓ２φe）｛１＋ｓｉｎ（２πｗ／ｐ）ｓｉｎφe｝ …（９）
φo＝０、φe＝π／２、ｗ／ｐ＝０．１３５またはｗ／ｐ＝０．３６５とするとηo0＝１、ηo-1＝０、ηo+1＝０、ηe0＝０、ηe-1＝０．１０、ηe+1＝０．７１となる。すなわち、半導体レーザ６６からの出射光を偏光性ホログラム光学素子６８に常光として入射させると、透過光として１００％が透過し、ディスク６からの反射光を偏光性ホログラム光学素子６８に異常光として入射させると、−１次回折光として１０％、＋１次回折光として７１％がそれぞれ回折される。従って、−１次回折光１７からフォーカス誤差信号を検出し、＋１次回折光１８から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、およびディスク６に記録された情報信号を検出する構成にすれば、前記のＡの値は０．７１となり、従来の第一の光ヘッド装置における値に比べて大きくなる。ηe-1＜ηe+1かつηe-1≠０を満たすｗ／ｐの範囲は０＜ｗ／ｐ＜０．２５または０．２５＜ｗ／ｐ＜０．５である。
【００３１】
プロトン交換領域７０の隣接する２つのレベルの深さの差をｄ／４、誘電体膜７１の隣接する２つのレベルの高さの差をｈ／４、プロトン交換による常光、異常光に対する屈折率変化をΔｎo、Δｎe、誘電体膜７１の屈折率をｎ、入射光７２および入射光７４の波長をλとすると、φo、φeはそれぞれ（１０）式、（１１）式で与えられる。
【００３２】
φo＝（２π／λ）｛Δｎoｄ／４＋（ｎ−１）ｈ／４｝ …（１０）
φe＝（２π／λ）｛Δｎeｄ／４＋（ｎ−１）ｈ／４｝ …（１１）
λ＝６６０ｎｍの場合、Δｎo＝−０．０４、Δｎe＝０．１２であり、誘電体膜７１としてＮｂ2Ｏ5を用いるとｎ＝２．２であるから、φo＝０、φe＝π／２とするためにはｄ＝４．１３μｍ、ｈ＝１３８ｎｍであればよい。
【００３３】
図１０に光検出器６７のパタンと光検出器６７上の光スポットを示す。光検出器６７上には半導体レーザ６６およびミラー７７が設置されており、光検出器６７は受光部７８〜受光部８５を有する。半導体レーザ６６からの出射光はミラー７７で反射されてディスク６に向かう。偏光性ホログラム光学素子６８の領域１０からの−１次回折光は受光部７８と受光部７９の境界線上に光スポット８６を形成し、＋１次回折光は受光部８５上に光スポット９３を形成する。偏光性ホログラム光学素子６８の領域１１からの−１次回折光は受光部７８と受光部７９の境界線上に光スポット８７を形成し、＋１次回折光は受光部８４上に光スポット９２を形成する。偏光性ホログラム光学素子６８の領域１２からの−１次回折光は受光部８０と受光部８１の境界線上に光スポット８８を形成し、＋１次回折光は受光部８３上に光スポット９１を形成する。偏光性ホログラム光学素子６８の領域１３からの−１次回折光は受光部８０と受光部８１の境界線上に光スポット８９を形成し、＋１次回折光は受光部８２上に光スポット９０を形成する。受光部７８〜受光部８５からの出力をそれぞれＶ７８〜Ｖ８５で表わすと、フーコー法によるフォーカス誤差信号は（Ｖ７８＋Ｖ８１）−（Ｖ７９＋Ｖ８０）の演算から得られる。位相差法によるトラック誤差信号はＶ８２＋Ｖ８５とＶ８３＋Ｖ８４の位相差から得られる。プッシュプル法によるトラック誤差信号は（Ｖ８２＋Ｖ８４）−（Ｖ８３＋Ｖ８５）の演算から得られる。また、ディスク６に記録された情報信号はＶ８２＋Ｖ８３＋Ｖ８４＋Ｖ８５の演算から得られる。
【００３４】
本発明の光ヘッド装置の第四の実施の形態について説明する。本発明の光ヘッド装置の第四の実施の形態は、図８に示す本発明の光ヘッド装置の第三の実施の形態における偏光性ホログラム光学素子６８および光検出器６７を、それぞれ偏光性ホログラム光学素子９４および光検出器１０９で置き換えた構成である。
【００３５】
偏光性ホログラム光学素子９４の平面図は、図５に示すホログラム光学素子３５の平面図と同じである。偏光性ホログラム光学素子９４は、ディスク６の半径方向および接線方向に平行な２本の分割線で、領域３６〜領域３９の４つに分割されている。格子の方向は、領域３６、領域３７においてはディスク６の接線方向に対して−方向に所定の角度だけ傾斜しており、領域３８、領域３９においてはディスク６の接線方向に対して＋方向に所定の角度だけ傾斜している。また、格子のピッチは、領域３６と領域３９、領域３７と領域３８ではそれぞれ等しく、後者では前者に比べて広い。
【００３６】
図１１は偏光性ホログラム光学素子９４の断面図である。図１１（ａ）は領域３６および領域３７の部分の断面図、図１１（ｂ）は領域３８および領域３９の部分の断面図である。図１１（ａ）においては、偏光性ホログラム光学素子９４は、複屈折性を有するニオブ酸リチウム基板６９の基板内にプロトン交換領域９５、基板上に誘電体膜９６がそれぞれ形成された構成である。半導体レーザ６６からの出射光は偏光性ホログラム光学素子９４に入射光９９として入射し、透過光１００として透過してディスク６に向かう。ディスク６からの反射光は偏光性ホログラム光学素子９４に入射光１０１として入射し、−１次回折光１０２および＋１次回折光１０３として回折されて光検出器１０９で受光される。一方、図１１（ｂ）においては、偏光性ホログラム光学素子９４は、複屈折性を有するニオブ酸リチウム基板６９の基板内にプロトン交換領域９７、基板上に誘電体膜９８がそれぞれ形成された構成である。半導体レーザ６６からの出射光は偏光性ホログラム光学素子９４に入射光１０４として入射し、透過光１０５として透過してディスク６に向かう。ディスク６からの反射光は偏光性ホログラム光学素子９４に入射光１０６として入射し、−１次回折光１０７および＋１次回折光１０８として回折されて光検出器１０９で受光される。プロトン交換領域９５およびプロトン交換領域９７の断面形状は、図９に示す偏光性ホログラム光学素子６８におけるプロトン交換領域７０の断面形状と同じであり、誘電体膜９６および誘電体膜９８の断面形状は、図９に示す偏光性ホログラム光学素子６８における誘電体膜７１の断面形状と同じである。すなわち、半導体レーザ６６からの出射光を偏光性ホログラム光学素子９４に常光として入射させると、透過光として１００％が透過し、ディスク６からの反射光を偏光性ホログラム光学素子９４に異常光として入射させると、−１次回折光として１０％、＋１次回折光として７１％がそれぞれ回折される。従って、−１次回折光１０２および−１次回折光１０７からフォーカス誤差信号を検出し、＋１次回折光１０３および＋１次回折光１０８から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、およびディスク６に記録された情報信号を検出する構成にすれば、前記のＡの値は０．７１となり、従来の第一の光ヘッド装置における値に比べて大きくなる。
【００３７】
図１２に光検出器１０９のパタンと光検出器１０９上の光スポットを示す。光検出器１０９上には半導体レーザ６６およびミラー７７が設置されており、光検出器１０９は受光部１１０〜受光部１１７を有する。半導体レーザ６６からの出射光はミラー７７で反射されてディスク６に向かう。偏光性ホログラム光学素子９４の領域３６からの−１次回折光は受光部１１０と受光部１１１の境界線上に光スポット１１８を形成し、＋１次回折光は受光部１１７上に光スポット１２５を形成する。偏光性ホログラム光学素子９４の領域３７からの−１次回折光は受光部１１０と受光部１１１の境界線上に光スポット１１９を形成し、＋１次回折光は受光部１１６上に光スポット１２４を形成する。偏光性ホログラム光学素子９４の領域３８からの−１次回折光は受光部１１２と受光部１１３の境界線上に光スポット１２０を形成し、＋１次回折光は受光部１１５上に光スポット１２３を形成する。偏光性ホログラム光学素子９４の領域３９からの−１次回折光は受光部１１２と受光部１１３の境界線上に光スポット１２１を形成し、＋１次回折光は受光部１１４上に光スポット１２２を形成する。受光部１１０〜受光部１１７からの出力をそれぞれＶ１１０〜Ｖ１１７で表わすと、フーコー法によるフォーカス誤差信号は（Ｖ１１０＋Ｖ１１３）−（Ｖ１１１＋Ｖ１１２）の演算から得られる。位相差法によるトラック誤差信号はＶ１１４＋Ｖ１１７とＶ１１５＋Ｖ１１６の位相差から得られる。プッシュプル法によるトラック誤差信号は（Ｖ１１４＋Ｖ１１６）−（Ｖ１１５＋Ｖ１１７）の演算から得られる。また、ディスク６に記録された情報信号はＶ１１４＋Ｖ１１５＋Ｖ１１６＋Ｖ１１７の演算から得られる。
【００３８】
本発明の光ヘッド装置の第三および第四の実施の形態は、偏光性ホログラム光学素子６８および偏光性ホログラム光学素子９４における常光、異常光に対する隣接する２つのレベルを透過する光の位相差をφo、φeとするとき、φo＝０、φe＝π／２であり、かつ、半導体レーザ６６からの出射光を偏光性ホログラム光学素子６８または偏光性ホログラム光学素子９４に常光として入射させ、ディスク６からの反射光を偏光性ホログラム光学素子６８または偏光性ホログラム光学素子９４に異常光として入射させる構成である。これに対し、偏光性ホログラム光学素子６８および偏光性ホログラム９４における常光、異常光に対する隣接する２つのレベルを透過する光の位相差をφo、φeとするとき、φo＝π／２、φe＝０であり、かつ、半導体レーザ６６からの出射光を偏光性ホログラム光学素子６８または偏光性ホログラム光学素子９４に異常光として入射させ、ディスク６からの反射光を偏光性ホログラム光学素子６８または偏光性ホログラム光学素子９４に常光として入射させる構成も可能である。
【００３９】
図１３に本発明の光ヘッド装置の第五の実施の形態を示す。半導体レーザ１からの出射光はコリメータレンズ２で平行光化され、偏光ビームスプリッタ３にＰ偏光として入射してほぼ１００％透過し、１／４波長板４で直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ５でディスク６上に集光される。ディスク６からの反射光は対物レンズ５を逆向きに透過し、１／４波長板４で円偏光から直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ３にＳ偏光として入射してほぼ１００％反射され、ウォラストンプリズム１２６および４分割プリズム１２７で屈折し、レンズ８を透過して光検出器９で受光される。
【００４０】
図１４にウォラストンプリズム１２６の構成を示す。図１４（ａ）は側面図、図１４（ｂ）は平面図である。ウォラストンプリズム１２６は、複屈折性を有するニオブ酸リチウムを材質とするプリズム１２８とプリズム１２９を貼り合わせた構成である。ディスク６からの反射光はウォラストンプリズム１２６に入射光１３０として入射し、屈折光１３１および屈折光１３２として屈折して４分割プリズム１２７に向かう。入射光１３０のプリズム１２８とプリズム１２９の貼り合わせ面に対する偏光方向はＳ偏光である。プリズム１２８の光学軸１３３はＳ偏光方向に対してθだけ傾斜しており、プリズム１２９の光学軸１３４はＰ偏光方向に対してθだけ傾斜している。ニオブ酸リチウムでは常光に対する屈折率が異常光に対する屈折率に比べて大きいため、入射光１３０のうちプリズム１２８において常光、プリズム１２９において異常光となる成分が屈折光１３１となり、プリズム１２８において異常光、プリズム１２９において常光となる成分が屈折光１３２となる。このとき、入射光１３０の強度に対する屈折光１３１および屈折光１３２の強度の比はそれぞれｓｉｎ2θ、ｃｏｓ2θで与えられる。θ＝−２２°またはθ＝２２°とするとｓｉｎ2θ＝０．１４、ｃｏｓ2θ＝０．８６となる。ｓｉｎ2θ＜ｃｏｓ2θかつｓｉｎ2θ≠０を満たすθの範囲は−４５°＜θ＜０°または０°＜θ＜４５°である。
【００４１】
図１５に４分割プリズム１２７の構成を示す。図１５（ａ）、図１５（ｂ）は断面図、図１５（ｃ）は平面図である。４分割プリズム１２７はプラスチックを材質とし、ディスク６の半径方向および接線方向に平行な２本の分割線で、領域１３５〜領域１３８の４つに分割されている。図１５（ａ）は領域１３５および領域１３６の部分の断面図、図１５（ｂ）は領域１３７および領域１３８の部分の断面図である。出射面は入射面に対し、領域１３５、領域１３６においてはディスク６の接線方向の回りに＋方向に傾斜しており、領域１３７、領域１３８においてはディスク６の接線方向の回りに−方向に傾斜している。また、出射面と入射面のなす角度は、領域１３５と領域１３８、領域１３６と領域１３７ではそれぞれ等しく、前者では後者に比べて大きい。図１５（ａ）においては、ウォラストンプリズム１２６からの屈折光は４分割プリズム１２７の領域１３５、領域１３６に入射光１３９、入射光１４１としてそれぞれ入射し、屈折光１４０、屈折光１４２としてそれぞれ屈折して光検出器９で受光される。一方、図１５（ｂ）においては、ウォラストンプリズム１２６からの屈折光は４分割プリズム１２７の領域１３７、領域１３８に入射光１４３、入射光１４５としてそれぞれ入射し、屈折光１４４、屈折光１４６としてそれぞれ屈折して光検出器９で受光される。
【００４２】
従って、ウォラストンプリズム１２６で屈折光１３１として屈折し、４分割プリズム１２７で屈折光１４０、屈折光１４２、屈折光１４４、屈折光１４６として屈折した光からフォーカス誤差信号を検出し、ウォラストンプリズム１２６で屈折光１３２として屈折し、４分割プリズム１２７で屈折光１４０、屈折光１４２、屈折光１４４、屈折光１４６として屈折した光から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、およびディスク６に記録された情報信号を検出する構成にすれば、前記のＡの値は０．８６となり、従来の第一の光ヘッド装置における値に比べて大きくなる。
【００４３】
光検出器９のパタンと光検出器９上の光スポットは図４に示す通りである。ウォラストンプリズム１２６で屈折光１３１として屈折した光のうち、４分割プリズム１２７の領域１３５で屈折光１４０として屈折した光は受光部１９と受光部２０の境界線上に光スポット２７を形成し、４分割プリズム１２７の領域１３６で屈折光１４２として屈折した光は受光部１９と受光部２０の境界線上に光スポット２８を形成し、４分割プリズム１２７の領域１３７で屈折光１４４として屈折した光は受光部２１と受光部２２の境界線上に光スポット２９を形成し、４分割プリズム１２７の領域１３８で屈折光１４６として屈折した光は受光部２１と受光部２２の境界線上に光スポット３０を形成する。ウォラストンプリズム１２６で屈折光１３２として屈折した光のうち、４分割プリズム１２７の領域１３５で屈折光１４０として屈折した光は受光部２３上に光スポット３１を形成し、４分割プリズム１２７の領域１３６で屈折光１４２として屈折した光は受光部２４上に光スポット３２を形成し、４分割プリズム１２７の領域１３７で屈折光１４４として屈折した光は受光部２５上に光スポット３３を形成し、４分割プリズム１２７の領域１３８で屈折光１４６として屈折した光は受光部２６上に光スポット３４を形成する。フーコー法によるフォーカス誤差信号、位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、およびディスク６に記録された情報信号は、本発明の光ヘッド装置の第一の実施の形態における演算と同じ演算から得られる。
【００４４】
本発明の光ヘッド装置の第五の実施の形態は、４分割プリズム１２７がウォラストンプリズム１２６とレンズ８の間に設けられた構成である。これに対し、４分割プリズム１２７が偏光ビームスプリッタ３とウォラストンプリズム１２６の間に設けられた構成も可能である。
【００４５】
本発明の光ヘッド装置の第六の実施の形態について説明する。本発明の光ヘッド装置の第六の実施の形態は、図１３に示す本発明の光ヘッド装置の第五の実施の形態における４分割プリズム１２７をホログラム光学素子１４７で置き換えた構成である。ディスク６からの反射光はウォラストンプリズム１２６で屈折し、ホログラム光学素子１４７で回折されて光検出器９で受光される。
【００４６】
図１６はホログラム光学素子１４７の平面図である。ホログラム光学素子１４７は、ディスク６の半径方向および接線方向に平行な２本の分割線で、領域１４８〜領域１５１の４つに分割されている。格子の方向は、領域１４８〜領域１５１のいずれにおいてもディスク６の接線方向に平行である。また、格子のピッチは、領域１４８と領域１５１、領域１４９と領域１５０ではそれぞれ等しく、後者では前者に比べて広い。
【００４７】
図１７はホログラム光学素子１４７の断面図である。図１７（ａ）は領域１４８および領域１４９の部分の断面図、図１７（ｂ）は領域１５０および領域１５１の部分の断面図である。図１７（ａ）においては、ホログラム光学素子１４７は、ガラス基板１４上に誘電体膜１５２が形成された構成である。ウォラストンプリズム１２６からの屈折光はホログラム光学素子１４７に入射光１５４として入射し、＋１次回折光１５５として回折されて光検出器９で受光される。一方、図１７（ｂ）においては、ホログラム光学素子１４７は、ガラス基板１４上に誘電体膜１５３が形成された構成である。ウォラストンプリズム１２６からの屈折光はホログラム光学素子１４７に入射光１５６として入射し、＋１次回折光１５７として回折されて光検出器９で受光される。誘電体膜１５２および誘電体膜１５３の断面形状は８レベルの階段状である。隣接する２つのレベルの高さの差は全て等しい。隣接する２つのレベルを透過する光の位相差をφ、１段目〜８段目の格子の幅を全てｐ／８とすると、＋１次回折光の回折効率η+1は（１２）式で与えられる。
η+1＝（４／π2）（１−１／√２）｛１＋ｃｏｓ（φ−π／４）｝×｛１＋ｃｏｓ（２φ−π／２）｝｛１＋ｃｏｓ（４φ−π）｝…（１２）
φ＝π／４とするとη+1＝０．９５となる。
【００４８】
従って、ウォラストンプリズム１２６で屈折光１３１として屈折し、ホログラム光学素子１４７で＋１次回折光１５５および＋１次回折光１５７として回折された光からフォーカス誤差信号を検出し、ウォラストンプリズム１２６で屈折光１３２として屈折し、ホログラム光学素子１４７で＋１次回折光１５５および＋１次回折光１５７として回折された光から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、およびディスク６に記録された情報信号を検出する構成にすれば、前記のＡの値は０．８６×０．９５＝０．８２となり、従来の第一の光ヘッド装置における値に比べて大きくなる。
【００４９】
誘電体膜１５２および誘電体膜１５３の隣接する２つのレベルの高さの差をｈ／８、誘電体膜１５２および誘電体膜１５３の屈折率をｎ、入射光１５４および入射光１５６の波長をλとすると、φは（１３）式で与えられる。
φ＝（２π／λ）（ｎ−１）ｈ／８ …（１３）
λ＝６６０ｎｍの場合、誘電体膜１５２および誘電体膜１５３としてＳｉＯ2を用いるとｎ＝１．４６であるから、φ＝π／４とするためにはｈ＝１．４３μｍであればよい。
【００５０】
光検出器９のパタンと光検出器９上の光スポットは図４に示す通りである。ウォラストンプリズム１２６で屈折光１３１として屈折した光のうち、ホログラム光学素子１４７の領域１４８で＋１次回折光１５５として回折された光は受光部１９と受光部２０の境界線上に光スポット２７を形成し、ホログラム光学素子１４７の領域１４９で＋１次回折光１５５として回折された光は受光部１９と受光部２０の境界線上に光スポット２８を形成し、ホログラム光学素子１４７の領域１５０で＋１次回折光１５７として回折された光は受光部２１と受光部２２の境界線上に光スポット２９を形成し、ホログラム光学素子１４７の領域１５１で＋１次回折光１５７として回折された光は受光部２１と受光部２２の境界線上に光スポット３０を形成する。ウォラストンプリズム１２６で屈折光１３２として屈折した光のうち、ホログラム光学素子１４７の領域１４８で＋１次回折光１５５として回折された光は受光部２３上に光スポット３１を形成し、ホログラム光学素子１４７の領域１４９で＋１次回折光１５５として回折された光は受光部２４上に光スポット３２を形成し、ホログラム光学素子１４７の領域１５０で＋１次回折光１５７として回折された光は受光部２５上に光スポット３３を形成し、ホログラム光学素子１４７の領域１５１で＋１次回折光１５７として回折された光は受光部２６上に光スポット３４を形成する。フーコー法によるフォーカス誤差信号、位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、およびディスク６に記録された情報信号は、本発明の光ヘッド装置の第一の実施の形態における演算と同じ演算から得られる。
【００５１】
本発明の光ヘッド装置の第六の実施の形態は、ホログラム光学素子１４７がウォラストンプリズム１２６とレンズ８の間に設けられた構成である。これに対し、ホログラム光学素子１４７が偏光ビームスプリッタ３とウォラストンプリズム１２６の間に設けられた構成も可能である。
【００５２】
本発明の光ヘッド装置の第六の実施の形態は、ホログラム光学素子１４７における格子の位相分布が８レベルの階段状であり、隣接する２つのレベルを透過する光の位相差をφ、１段目〜８段目の格子の幅を全てｐ／８とするとき、φ＝π／４である構成である。これに対し、一般に、ホログラム光学素子１４７における格子の位相分布がNレベルの階段状であり（Nは３以上の整数）、隣接する２つのレベルを透過する光の位相差をφ、１段目〜N段目の格子の幅を全てｐ／Nとするとき、φ＝２π／Nである構成も可能である。
【００５３】
本発明の光ヘッド装置の第五および第六の実施の形態は、プリズム１２８の光学軸１３３はＳ偏光方向に対してθだけ傾斜しており、プリズム１２９の光学軸１３４はＰ偏光方向に対してθだけ傾斜していると共に、入射光１３０のうちプリズム１２８において常光、プリズム１２９において異常光となる成分である屈折光１３１からフォーカス誤差信号を検出し、プリズム１２８において異常光、プリズム１２９において常光となる成分である屈折光１３２から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、およびディスク６に記録された情報信号を検出し、かつ、θの範囲は−４５°＜θ＜０°または０°＜θ＜４５°である構成である。このとき、入射光１３０の強度に対する屈折光１３１および屈折光１３２の強度の比はそれぞれｓｉｎ2θ、ｃｏｓ2θで与えられ、ｓｉｎ2θ＜ｃｏｓ2θかつｓｉｎ2θ≠０となる。これに対し、プリズム１２８の光学軸１３３はＳ偏光方向に対してθだけ傾斜しており、プリズム１２９の光学軸１３４はＰ偏光方向に対してθだけ傾斜していると共に、入射光１３０のうちプリズム１２８において異常光、プリズム１２９において常光となる成分である屈折光１３２からフォーカス誤差信号を検出し、プリズム１２８において常光、プリズム１２９において異常光となる成分である屈折光１３１から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、およびディスク６に記録された情報信号を検出し、かつ、θの範囲は−９０°＜θ＜−４５°または４５°＜θ＜９０°である構成である。このとき、入射光１３０の強度に対する屈折光１３１および屈折光１３２の強度の比はそれぞれｓｉｎ2θ、ｃｏｓ2θで与えられ、ｓｉｎ2θ＞ｃｏｓ2θかつｓｉｎ2θ≠０となる。
【００５４】
以上に述べた光ヘッド装置においては、ディスクからの反射光を第一群の光と第二群の光に分割し、第一群の光から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、およびディスクに記録された情報信号を検出し、第二群の光からフォーカス誤差信号を検出する。第一群の光の光量は第二群の光の光量に比べて大きい。
この光ヘッド装置の効果は、ディスクからの反射光の光量に対する、ディスクに記録された情報信号および位相差法によるトラック誤差信号の検出に用いられる光量の比Ａが大きく、これらの信号に関して高いＳ／Ｎが得られることである。その理由は、第一群の光の光量が大きいためである。
【００５５】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の光ヘッド装置によれば、ディスクからの反射光が第一群の光と第二群の光とに分割されると、第一群の光の光量は第二群の光の光量に比べて大きいため、光量の比Ａの値が大きく、ディスクに記録された情報信号および位相差法によるトラック誤差信号に関して高いＳ／Ｎを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の光ヘッド装置の第一の実施の形態を示す図である。
【図２】 本発明の光ヘッド装置の第一の実施の形態におけるホログラム光学素子の平面図である。
【図３】 本発明の光ヘッド装置の第一の実施の形態におけるホログラム光学素子の断面図である。
【図４】 本発明の光ヘッド装置の第一の実施の形態における光検出器のパタンと光検出器上の光スポットを示す図である。
【図５】 本発明の光ヘッド装置の第二の実施の形態におけるホログラム光学素子の平面図である。
【図６】 本発明の光ヘッド装置の第二の実施の形態におけるホログラム光学素子の断面図である。
【図７】 本発明の光ヘッド装置の第二の実施の形態における光検出器のパタンと光検出器上の光スポットを示す図である。
【図８】 本発明の光ヘッド装置の第三の実施の形態を示す図である。
【図９】 本発明の光ヘッド装置の第三の実施の形態における偏光性ホログラム光学素子の断面図である。
【図１０】 本発明の光ヘッド装置の第三の実施の形態における光検出器のパタンと光検出器上の光スポットを示す図である。
【図１１】 本発明の光ヘッド装置の第四の実施の形態における偏光性ホログラム光学素子の断面図である。
【図１２】 本発明の光ヘッド装置の第四の実施の形態における光検出器のパタンと光検出器上の光スポットを示す図である。
【図１３】 本発明の光ヘッド装置の第五の実施の形態を示す図である。
【図１４】 本発明の光ヘッド装置の第五の実施の形態におけるウォラストンプリズムの構成を示す図である。
【図１５】 本発明の光ヘッド装置の第五の実施の形態における４分割プリズムの構成を示す図である。
【図１６】 本発明の光ヘッド装置の第六の実施の形態におけるホログラム光学素子の平面図である。
【図１７】 本発明の光ヘッド装置の第六の実施の形態におけるホログラム光学素子の断面図である。
【図１８】 従来の第一の光ヘッド装置の構成を示す図である。
【図１９】 従来の第一の光ヘッド装置におけるホログラム光学素子の平面図である。
【図２０】 従来の第一の光ヘッド装置における光検出器のパタンと光検出器上の光スポットを示す図である。
【図２１】 従来の第二の光ヘッド装置の主要部であるモジュールの構成を示す図である。
【図２２】 従来の第二の光ヘッド装置におけるホログラム光学素子の平面図である。
【図２３】 従来の第二の光ヘッド装置における光検出器のパタンと光検出器上の光スポットを示す図である。
【図２４】 従来の第二の光ヘッド装置におけるホログラム光学素子の断面図である。
【符号の説明】
１ 半導体レーザ
２ コリメータレンズ
３ 偏光ビームスプリッタ
４ １／４波長板
５ 対物レンズ
６ ディスク
７ ホログラム光学素子
８ レンズ
９ 光検出器
１０、１１、１２、１３ 領域
１４ ガラス基板
１５ 誘電体膜
１６ 入射光
１７ −１次回折光
１８ ＋１次回折光
１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６ 受光部
２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４ 光スポット
３５ ホログラム光学素子
３６、３７、３８、３９ 領域
４０、４１ 誘電体膜
４２ 入射光
４３ −１次回折光
４４ ＋１次回折光
４５ 入射光
４６ −１次回折光
４７ ＋１次回折光
４８ 光検出器
４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６ 受光部
５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３、６４ 光スポット
６５ モジュール
６６ 半導体レーザ
６７ 光検出器
６８ 偏光性ホログラム光学素子
６９ ニオブ酸リチウム基板
７０ プロトン交換領域
７１ 誘電体膜
７２ 入射光
７３ 透過光
７４ 入射光
７５ −１次回折光
７６ ＋１次回折光
７７ ミラー
７８、７９、８０、８１、８２、８３、８４、８５ 受光部
８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３ 光スポット
９４ 偏光性ホログラム光学素子
９５ プロトン交換領域
９６ 誘電体膜
９７ プロトン交換領域
９８ 誘電体膜
９９ 入射光
１００ 透過光
１０１ 入射光
１０２ −１次回折光
１０３ ＋１次回折光
１０４ 入射光
１０５ 透過光
１０６ 入射光
１０７ −１次回折光
１０８ ＋１次回折光
１０９ 光検出器
１１０、１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７ 受光部１１８、１１９、１２０、１２１、１２２、１２３、１２４、１２５ 光スポット
１２６ ウォラストンプリズム
１２７ ４分割プリズム
１２８、１２９ プリズム
１３０ 入射光
１３１、１３２ 屈折光
１３３、１３４ 光学軸
１３５、１３６、１３７、１３８ 領域
１３９ 入射光
１４０ 屈折光
１４１ 入射光
１４２ 屈折光
１４３ 入射光
１４４ 屈折光
１４５ 入射光
１４６ 屈折光
１４７ ホログラム光学素子
１４８、１４９、１５０、１５１ 領域
１５２、１５３ 誘電体膜
１５４ 入射光
１５５ ＋１次回折光
１５６ 入射光
１５７ ＋１次回折光
１５８ ホログラム光学素子
１５９ 光検出器
１６０、１６１、１６２、１６３ 領域
１６４、１６５、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７１ 受光部１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７８、１７９ 光スポット
１８０ モジュール
１８１ 半導体レーザ
１８２ 光検出器
１８３ ホログラム光学素子
１８４、１８５、１８６、１８７ 領域
１８８、１８９、１９０、１９１、１９２、１９３ 受光部
１９４、１９５、１９６、１９７ 光スポット
１９８ 誘電体膜
１９９ 入射光
２００ 透過光
２０１ 入射光
２０２ ＋１次回折光

Claims (13)

  1. 光源と、該光源からの出射光を光記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光源と前記対物レンズの間に設けられた、前記光記録媒体からの反射光の光路を前記光源からの出射光の光路から分離する第一の光分離手段と、該第一の光分離手段を経た前記光記録媒体からの反射光をさらに第一群の光と第二群の光に分離する第二の光分離手段と、前記第一群の光と前記第二群の光を受光する光検出器を有する光ヘッド装置において、
    前記第一群の光の光量が前記第二群の光の光量に比べて大きく、前記第一群の光から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、および前記光記録媒体に記録された情報信号を検出し、前記第二群の光からフーコー法によるフォーカス誤差信号を検出し、
    前記第二の光分離手段はホログラム光学素子であって、前記第一群の光は前記ホログラム光学素子の＋１次回折光であり、前記第二群の光は前記ホログラム光学素子の−１次回折光であることを特徴とする光ヘッド装置。
  2. 前記ホログラム光学素子は、前記光記録媒体の半径方向および接線方向に平行な２本の分割線で４つの領域に分割されており、該４つの領域は、格子の方向または格子のピッチが互いに異なることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド装置。
  3. 前記ホログラム光学素子における格子の位相分布は４レベルの階段状であり、隣接する２つのレベルを透過する光の位相差をφ、１段目〜４段目の格子の幅をそれぞれｐ／２−ｗ、ｗ、ｐ／２−ｗ、ｗとするとき、φは略π／２であると共に、ｗ／ｐの範囲は０＜ｗ／ｐ＜０．２５または０．２５＜ｗ／ｐ＜０．５であることを特徴とする請求項１または
    ２記載の光ヘッド装置。
  4. 光源と、該光源からの出射光を光記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光源と前記対物レンズの間に設けられた、前記光記録媒体からの反射光の光路を前記光源からの出射光の光路から分離する第一の光分離手段と、該第一の光分離手段を経た前記光記録媒体からの反射光をさらに第一群の光と第二群の光に分離する第二の光分離手段と、前記第一群の光と前記第二群の光を受光する光検出器を有する光ヘッド装置において、
    前記第一群の光の光量が前記第二群の光の光量に比べて大きく、前記第一群の光から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、および前記光記録媒体に記録された情報信号を検出し、前記第二群の光からフーコー法によるフォーカス誤差信号を検出し、
    前記第一の光分離手段および前記第二の光分離手段は一体化された偏光性ホログラム光学素子であって、該偏光性ホログラム光学素子は前記光源からの出射光を透過させると共に前記光記録媒体からの反射光を回折させ、かつ、前記第一群の光は前記偏光性ホログラム光学素子の＋１次回折光であり、
    前記第二群の光は前記偏光性ホログラム光学素子の−１次回折光であることを特徴とする光ヘッド装置。
  5. 前記偏光性ホログラム光学素子は、前記光記録媒体の半径方向および接線方向に平行な２本の分割線で４つの領域に分割されており、該４つの領域は、格子の方向または格子のピッチが互いに異なることを特徴とする請求項４記載の光ヘッド装置。
  6. 前記偏光性ホログラム光学素子における格子の位相分布は４レベルの階段状であり、常光、異常光に対する隣接する２つのレベルを透過する光の位相差をφo、φe、１段目〜４段目の格子の幅をそれぞれｐ／２−ｗ、ｗ、ｐ／２−ｗ、ｗとするとき、φoは略０、φeは略π／２であると共に、ｗ／ｐの範囲は０＜ｗ／ｐ＜０．２５または０．２５＜ｗ／ｐ＜０．５であり、かつ、前記光源からの出射光を前記偏光性ホログラム光学素子に常光として入射させ、前記光記録媒体からの反射光を前記偏光性ホログラム光学素子に異常光として入射させることを特徴とする請求項４または５記載の光ヘッド装置。
  7. 前記偏光性ホログラム光学素子における格子の位相分布は４レベルの階段状であり、常光、異常光に対する隣接する２つのレベルを透過する光の位相差をφo、φe、１段目〜４段目の格子の幅をそれぞれｐ／２−ｗ、ｗ、ｐ／２−ｗ、ｗとするとき、φｏは略π／２、φeは略０であると共に、ｗ／ｐの範囲は０＜ｗ／ｐ＜０．２５または０．２５＜ｗ／ｐ＜０．５であり、かつ、前記光源からの出射光を前記偏光性ホログラム光学素子に異常光として入射させ、前記光記録媒体からの反射光を前記偏光性ホログラム光学素子に常光として入射させることを特徴とする請求項４または５記載の光ヘッド装置。
  8. 光源と、該光源からの出射光を光記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光源と前記対物レンズの間に設けられた、前記光記録媒体からの反射光の光路を前記光源からの出射光の光路から分離する第一の光分離手段と、該第一の光分離手段を経た前記光記録媒体からの反射光をさらに第一群の光と第二群の光に分離する第二の光分離手段と、前記第一群の光と前記第二群の光を受光する光検出器を有する光ヘッド装置において、
    前記第一群の光の光量が前記第二群の光の光量に比べて大きく、前記第一群の光から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、および前記光記録媒体に記録された情報信号を検出し、前記第二群の光からフーコー法によるフォーカス誤差信号を検出し、
    前記第二の光分離手段はウォラストンプリズムであって、前記第一群の光は前記ウォラストンプリズムの２つの屈折光のうちの一方であり、前記第二群の光は前記ウォラストンプリズムの２つの屈折光のうちの他方であることを特徴とする光ヘッド装置。
  9. 前記ウォラストンプリズムは前記光記録媒体からの反射光の入射側に位置する第一のプリズムと前記光記録媒体からの反射光の出射側に位置する第二のプリズムから構成され、
    前記第一のプリズムの光学軸は前記光記録媒体からの反射光の偏光方向と平行な方向に対してθだけ傾斜しており、前記第二のプリズムの光学軸は前記光記録媒体からの反射光の偏光方向と垂直な方向に対してθだけ傾斜していると共に、前記第一群の光は前記光記録媒体からの反射光のうち前記第一のプリズムにおいて異常光、前記第二のプリズムにおいて常光となる屈折光であり、前記第二群の光は前記光記録媒体からの反射光のうち前記第一のプリズムにおいて常光、前記第二のプリズムにおいて異常光となる屈折光であり、かつ、前記θの範囲は−４５°＜θ＜０°または０°＜θ＜４５°であることを特徴とする請求項８記載の光ヘッド装置。
  10. 前記ウォラストンプリズムは前記光記録媒体からの反射光の入射側に位置する第一のプリズムと前記光記録媒体からの反射光の出射側に位置する第二のプリズムから構成され、
    前記第一のプリズムの光学軸は前記光記録媒体からの反射光の偏光方向と平行な方向に対してθだけ傾斜しており、前記第二のプリズムの光学軸は前記光記録媒体からの反射光の偏光方向と垂直な方向に対してθだけ傾斜していると共に、前記第一群の光は前記光記録媒体からの反射光のうち前記第一のプリズムにおいて常光、前記第二のプリズムにおいて異常光となる屈折光であり、前記第二群の光は前記光記録媒体からの反射光のうち前記第一のプリズムにおいて異常光、前記第二のプリズムにおいて常光となる屈折光であり、かつ、前記θの範囲は−９０°＜θ＜−４５°または４５°＜θ＜９０°であることを特徴とする請求項８記載の光ヘッド装置。
  11. 前記ウォラストンプリズムと前記光検出器の間または前記第一の光分離手段と前記ウォラストンプリズムの間に、前記光記録媒体からの反射光を屈折させる４分割プリズムが設けられており、かつ、該４分割プリズムは、前記光記録媒体の半径方向および接線方向に平行な２本の分割線で４つの領域に分割されており、該４つの領域は、出射面の入射面に対する傾斜の方向または出射面と入射面のなす角度が互いに異なることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項記載の光ヘッド装置。
  12. 前記ウォラストンプリズムと前記光検出器の間または前記第一の光分離手段と前記ウォラストンプリズムの間に、前記光記録媒体からの反射光を＋１次回折光として回折させるホログラム光学素子が設けられており、かつ、該ホログラム光学素子は、前記光記録媒体の半径方向および接線方向に平行な２本の分割線で４つの領域に分割されており、該４つの領域は、格子の方向、格子のピッチまたは格子の位相分布が互いに異なることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項記載の光ヘッド装置。
  13. 前記ホログラム光学素子における格子の位相分布はＮレベルの階段状であり（Nは３以上の整数）、隣接する２つのレベルを透過する光の位相差をφ、１段目〜N段目の格子の幅を全てｐ／Nとするとき、φは略２π／Nであることを特徴とする請求項１２記載の光ヘッド装置。
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