JP4778662B2 - 光ヘッド装置および光情報処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
［技術分野］
本発明は、光ディスクあるいは光カードなど、光媒体上に記憶される情報の記録・再生あるいは消去を行う光ヘッド装置及び光情報処理装置に関するものである。
【０００２】
［背景技術］
近年では光ディスクの発展に伴い、記録再生型光ディスク、読み出し専用（ＲＯＭ）光ディスク等、種々の光ディスクが用いられてきている。このような状況の中、これら複数の種類の光ディスクが再生可能な光ヘッド装置が考案されている。
【０００３】
以下、図２１を参照して従来の技術について説明する。図２１において、１６０はｘ軸方向に偏光した光を出射するように配置されたＬＤ−ＰＤ(Laser Diode Photo Detector)ユニットである。ＬＤ−ＰＤユニット１６０は、光源である半導体レーザと信号を含んだ光を検出する光検出器を特定の位置関係に固定したもので、後に詳細に説明する。１０２はコリメートレンズである。１８０は特定の方向の偏光を透過し、これと直交する方向の偏光を回折する機能を有する偏光異方性ホログラムであり、ｘ軸方向の偏光を透過するように配置されている。１１５は１／４波長板、１０３は対物レンズである。１０６は、偏光異方性ホログラム１８０、１／４波長板１１５、および対物レンズ１０３の位置関係を保持する保持手段である。１０５は光ディスクであり、タンジェンシャル方向がｙ軸方向になるように配置されている。１１２は保持手段１０６の駆動手段である。
【０００４】
以下、その動作について説明する。ＬＤ−ＰＤユニット１６０の放射光源から出射した直線偏光の光ビームＬ０は、ｘ軸方向に偏光しているため、偏光異方性ホログラム１８０では回折されず、１／４波長板１１５に入射する。この光はさらに１／４波長板１１５を透過し、１／４波長板１１５の作用により円偏光となり対物レンズ１０３に入射し、光ディスク１０５上に収束される（往路）。
【０００５】
光ディスク１０５で反射した光は、もとの光路を逆にたどって１／４波長板１１５を再び透過して、初めとは直角方向（ｙ軸方向）の直線偏光になり、偏光異方性ホログラム１８０に入射する。偏光異方性ホログラム１８０から生じる復路の＋１次回折光Ｌ１と−１次回折光Ｌ２は、ＬＤ−ＰＤユニット１６０に配置された光検出器に入射し、サーボエラー信号や記録された情報信号を検出する。
【０００６】
以下、図２２及び図２３を参照して、信号検出の詳細について説明する。図２２は偏光異方性ホログラム１８０を表す模式図、図２３はＬＤ−ＰＤユニット１６０を表す模式図である。
【０００７】
偏光異方性ホログラム１８０は図２２で示されるように、偏光異方性ホログラム１８０の中心（光軸と同じ）を通るｘ軸とｙ軸に平行な直線により、大きくＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの大領域に分割されている。さらに、それぞれの領域は複数の直線により短冊状の小領域に分割されている。同一の大領域中では、短冊状小領域には１つ置きに同一の関数から形成されるホログラムパターンが形成されている。以下の説明では、同一のホログラムパターンが形成された領域をまとめて一つの小領域（領域Ａｂ，Ａｆ，Ｂｂ，Ｂｆ，Ｃｂ，Ｃｆ，Ｄｂ，Ｄｆ）として取り扱う。
【０００８】
ＬＤ−ＰＤユニット１６０は、図２３の様に光検出器１９１、及び光検出器１９２を持ち、それらは発光点（または発光点と等価な点）Ｐを挟んで配置されている。光検出器１９１はｙ軸方向に２つの領域に分かれ、さらに各領域はｘ軸に平行な直線により各々２つの領域に分割され、領域ＦＥ１，ＦＥ２、および領域ＦＥ３，ＦＥ４が形成されている。また光検出器１９２は、ｘ軸に平行な直線およびｙ軸に平行な直線により４分割されている（領域ＴＥａ，ＴＥｂ，ＴＥｃ，ＴＥｄ）。
【０００９】
偏光異方性ホログラム１８０に入射した復路の光は、偏光異方性ホログラム１８０の回折作用により、復路の＋１次回折光Ｌ１と−１次回折光Ｌ２に変換される。
【００１０】
上述の様に、偏光異方性ホログラム１８０は複数の領域に分割され、各領域は、それぞれ光を異なる方向および波面で回折するように形成されている。偏光異方性ホログラム１８０の各領域は、光ディスク１０５の記録面上に最小の光スポットが形成される状態（合焦点状態）で、以下のとおり機能するように設計がなされている。
【００１１】
図２２に示す偏光異方性ホログラム１８０の各領域に入射した光から生成される＋１次回折光Ｌ１は、図２３に示す光検出器１９１の各位置に、以下のとおり入射する。
【００１２】
領域Ａｂに入射した光は、光検出器１９１のＬ１Ａｂで示す位置へ、光検出器１９１よりも後方（ｚ座標が小さい位置）へ収束するように入射する。領域Ａｆに入射した光は、光検出器１９１のＬ１Ａｆで示す位置へ、光検出器１９１よりも前方（ｚ座標が大きい位置）へ収束するように入射する。
【００１３】
領域Ｂｂに入射した光は、光検出器１９１のＬ１Ｂｂで示す位置へ、光検出器１９１よりも後方（ｚ座標が小さい位置）へ収束するように入射する。領域Ｂｆに入射した光は、光検出器１９１のＬ１Ｂｆで示す位置へ、光検出器１９１よりも前方（ｚ座標が大きい位置）へ収束するように入射する。
【００１４】
領域Ｃｂに入射した光は、光検出器１９１のＬ１Ｃｂで示す位置へ、光検出器１９１よりも後方（ｚ座標が小さい位置）へ収束するように入射する。領域Ｃｆに入射した光は、光検出器１９１のＬ１Ｃｆで示す位置へ、光検出器１９１よりも前方（ｚ座標が大きい位置）へ収束するように入射する。
【００１５】
領域Ｄｂに入射した光は、光検出器１９１のＬ１Ｄｂで示す位置へ、光検出器１９１よりも後方（ｚ座標が小さい位置）へ収束するように入射する。領域Ｄｆに入射した光は、光検出器１９１のＬ１Ｄｆで示す位置へ、光検出器１９１よりも前方（ｚ座標が大きい位置）へ収束するように入射する。
【００１６】
次に、偏光異方性ホログラム１８０により生成される−１次回折光Ｌ２は、光検出器１９２に以下のとおり入射する。
【００１７】
図２２の領域Ａｂに入射した光は、図２３のＬ２Ａｂで示す位置へ入射する。領域Ａｆに入射した光は、Ｌ２Ａｆで示す位置へ入射する。
【００１８】
領域Ｂｂに入射した光は、Ｌ２Ｂｂで示す位置へ入射する。領域Ｂｆに入射した光は、Ｌ２Ｂｆで示す位置へ入射する。
【００１９】
領域Ｃｂに入射した光は、Ｌ２Ｃｂで示す位置へ入射する。領域Ｃｆに入射した光は、Ｌ２Ｃｆで示す位置へ入射する。
【００２０】
領域Ｄｂに入射した光は、Ｌ２Ｄｂで示す位置へ入射する。領域Ｄｆに入射した光は、Ｌ２Ｄｆで示す位置へ入射する。
【００２１】
このような構成の光ヘッド装置は、以下の様に各種信号を検出することができる。トラッキングエラー信号は光検出器１９２により検出する。トラッキングエラー信号の検出法は、光ディスク１０５の種類により２つの方法を使い分ける。すなわち、連続溝形状の光ディスク（記録再生光ディスクなど）の場合はプッシュプル法、ピット形状のトラック情報を持つ光ディスク（ＲＯＭディスクなど）では位相差法を用いる。
【００２２】
光検出器１９２の各領域からの信号出力をその領域名で表すとすれば、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号ＴＥは、
ＴＥ＝（ＴＥａ＋ＴＥｂ）−（ＴＥｃ＋ＴＥｄ） ・・・（１）
で得ることができる。位相差法によるトラッキングエラー信号ＴＥは（ＴＥａ＋ＴＥｃ）と（ＴＥｂ＋ＴＥｄ）の位相比較で得ることができる。
【００２３】
フォーカスエラー信号ＦＥは光検出器１９１により検出する。光検出器１９１の各領域からの信号出力をその領域名で表すと、フォーカスエラー信号ＦＥは、
ＦＥ＝（ＦＥ１＋ＦＥ３）−（ＦＥ２＋ＦＥ４） ・・・（２）
で得ることができる。
【００２４】
データ信号Ｓは光検出器１９１と光検出器１９２すべての加算、
Ｓ＝ＴＥａ＋ＴＥｂ＋ＴＥｃ＋ＴＥｄ
＋ＦＥ１＋ＦＥ２＋ＦＥ３＋ＦＥ４ ・・・（３）
により得ることができる。
【００２５】
上記従来の構成の光ヘッド装置では、データ信号Ｓの検出をサーボエラー信号（フォーカスエラー信号ＦＥおよびトラッキングエラー信号ＴＥ）の総和で検出していた。サーボエラー信号検出のための光検出器はデフォーカス状態の入射光を検出する必要があるため、光検出器の受光面積を大きくする必要があった。受光面積の増加は、光検出器の静電容量を増加させる。結果として検出信号の周波数特性を劣化させ、データ信号の高速な再生ができないという課題があった。
【００２６】
さらに、受光面積が大きいことから迷光の影響を受けやすい。このため多層に情報を記録した光ディスクを再生するシステムなど迷光の多いシステムでは、信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）が劣化し、良好な再生信号を得ることができないという課題があった。
【００２７】
［発明の開示］
本発明は、上記の従来の問題を解決し、データ信号を検出するための受光素子の受光面積を小さくすることができ、その結果、高速応答性が向上し、迷光の影響を受けにくい光ヘッド装置を提供することを目的とする。また、本発明は、データ信号の検出に必要なヘッドアンプの数を減らすことができ、その結果、アンプノイズが低減されたデータ信号を得ることができる光情報処理装置を提供することを目的とする。
【００２８】
本発明は、上記の目的を達成するために以下の構成とする。
【００２９】
本発明の光ヘッド装置は、放射光源と、前記放射光源からの光ビームを情報媒体上に収束して微小スポットを形成する収束光学系と、前記情報媒体で反射した光ビームを受け光電流を出力する複数の領域に分割された光検出器と、前記光ビームを回折光として回折させる回折光学素子とを具備する。前記回折光学素子は、入射光から、前記光検出器に含まれる第１の検出領域に入射する第１の回折光を特定の方向に最大効率で発生させる第一の回折面と、前記第１の回折光に付随して発生した高次回折光ではない第２の回折光を発生させる第二の回折面とを具備する。前記第２の回折光は、前記光検出器に含まれる第２の検出領域に入射し、前記第１の検出領域と前記第２の検出領域は異なる領域であり、前記第一の回折面と前記第二の回折面にはそれぞれ凹凸形状があり、前記第一の回折面の凹凸形状と前記第二の回折面の凹凸形状はそれぞれ互いに異なる方向を向いており、前記第一の回折面と前記第二の回折面の間に偏光異方性材料を挟んだ構造であることを特徴とする。
【００３０】
【００３１】
上記の光ヘッド装置によれば、情報媒体に記録された情報の読み取りを、サーボエラー信号を得るための回折光とは別の回折光を用いて行なうことが可能となる。従って、情報媒体に記録された情報の読み取り専用の光検出領域を設けることができ、該光検出領域の面積を小さくすることができる。その結果、良好な周波数特性を持ち、データ信号の高速な再生が可能な光ヘッド装置を実現できる。また、迷光の影響を受けにくく、迷光の多いシステム（例えば、多層に情報を記録した光ディスクを再生するシステム）でも良好な再生信号を得ることが可能である。
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【００３６】
【００３７】
【００３８】
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【００４２】
【００４３】
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【００４７】
【００４８】
【００４９】
【００５０】
【００５１】
【００５２】
【００５３】
本発明の光情報処理装置は、上記の構成の光ヘッド装置と、前記光ヘッド装置により検出された信号を処理し、所望の信号を取り出す電気回路とを具備する。
【００５４】
かかる光情報処理装置によれば、良好な周波数特性を持ち、データ信号の高速な再生が可能な光情報処理装置を実現できる。また、迷光の影響を受けにくく、迷光の多いシステム（例えば、多層に情報を記録した光ディスクを再生するシステム）でも良好な再生信号を得ることが可能である。更に、情報媒体に記録された情報の読み取り用のヘッドアンプの数を減らすことができるので、従来に比べ回路構成が簡単となり、アンプノイズを低減できるとともに、安価なシステムを構成できる。
【００５５】
この構成の光情報処理装置において、前記電気回路は、情報媒体に記録された情報信号を検出する光検出器からの出力を電流電圧変換し増幅する、情報信号帯域のみにゲインを持つ電気回路を具備することができる。
【００５６】
上記いずれかの構成の光情報処理装置において、前記電気回路は、フォーカスエラー信号を検出する光検出器からの出力を電流電圧変換し増幅する、サーボ信号帯域のみにゲインを持つ電気回路を具備することができる。
【００５７】
上記いずれかの構成の光情報処理装置におけるトラッキング制御のための第１の構成では、前記電気回路は、トラッキングエラー信号を検出する光検出器からの出力を電流電圧変換し増幅する、サーボ信号帯域のみにゲインを持つ電気回路を具備する。この構成の光情報処理装置において、トラッキングエラー信号をプッシュプル法により検出する構成とすることができる。
【００５８】
また上記いずれかの構成の光情報処理装置におけるトラッキング制御のための第２の構成では、前記電気回路は、トラッキングエラー信号を検出する光検出器からの出力を電流電圧変換し増幅する、情報信号帯域のみにゲインを持つ電気回路を具備する。この構成の光情報処理装置において、トラッキングエラー信号を位相差法により検出する構成とすることができる。
【００５９】
さらに上記いずれかの構成の光情報処理装置におけるトラッキング制御のための第３の構成では、前記電気回路は、トラッキングエラー信号を検出する光検出器からの出力を電流電圧変換し増幅する、情報信号帯域およびサーボ信号帯域にゲインを持つ電気回路を具備する。この構成の光情報処理装置において、トラッキングエラー信号の検出に、位相差法とプッシュプル法を切り替えて、もしくは併用して使用する構成とすることができる。
【００６０】
［発明を実施するための最良の形態］
（参考例１）
以下、参考例１について、図面を参照しながら説明する。図１は参考例１の光ヘッド装置の構成を示す断面模式図である。以下の説明の便宜のために、図中左下に記したようにｘｙｚ座標軸を設定し、矢印方向を各軸の正の向きとする。なお、ｙ軸は紙面奥方向が正であることを示している。以下、特にことわらないかぎり、図１に示された座標軸は他の図面においても共通のものとする。
【００６１】
図１において、１６１はｘ軸方向に偏光した光Ｌ０を出射するように配置されたＬＤ−ＰＤユニットである。ＬＤ−ＰＤユニット１６１は、光源である半導体レーザと、信号を含んだ光を検出する光検出器が特定の位置関係で固定されたものであり、後に詳細に説明する。
【００６２】
１０２はコリメートレンズであり、ＬＤ−ＰＤユニット１６１からの出射光を平行光にする。１１８は回折光学系であり、以下の機能を持つ。まず、ｘ軸方向の偏光は透過する。次に、ｙ軸方向の偏光は特定の方向に進行方向を曲げられて、さらに進行方向を曲げられた光は透過光（０次回折光）と同時に回折光を発生する。つまり、入射光の進行方向を曲げ、その一部を回折する機能を持つ。その具体的な構造については後述する。
【００６３】
１１５は１／４波長板、１０３は対物レンズである。１０６は保持手段であり、回折光学系１１８、１／４波長板１１５および対物レンズ１０３の位置関係を保持する。１０５は光ディスクであり、１１２は保持手段１０６の駆動手段である。
【００６４】
図１において、光ディスク１０５上に形成される光スポットの位置での光ディスク１０５の半径方向はｘ軸方向に、該位置での光ディスクの記録トラックのタンジェンシャル方向はｙ軸方向に、それぞれ一致する
本光ヘッド装置の動作を説明する前に、本光ヘッド装置に用いられているＬＤ−ＰＤユニット１６１および回折光学系１１８について説明する。
【００６５】
図２は図１におけるＬＤ−ＰＤユニット１６１の構造を表す斜視図である。図２において２０４はシリコン基板、１０１はシリコン基板２０４に固定された半導体レーザ、１９３、１９４および１９５は、シリコン基板２０４表面に形成された光検出器である。また２０５はシリコン基板２０４に形成されたエッチングミラーであり、半導体レーザ１０１からの出射光をシリコン基板２０４上方に出射させる（出射光Ｌ０）。このような構成のＬＤ−ＰＤユニット１６１では、発光源である半導体レーザ１０１がシリコン基板２０４に直接固定されている。そのため、各光検出器１９３、１９４および１９５と半導体レーザ１０１の位置関係は、温度変化や振動等により変化せず安定である。さらに、半導体レーザ１０１を表面実装できるため、取り付け精度もよく、量産し易い構造となっている。なおエッチングミラー２０５に代えて、シリコン基板２０４に固定されたミラーを用いても同様の効果が得られる。
【００６６】
図３は回折光学系１１８の構造を示す断面図である。回折光学系１１８は偏光異方性ホログラム素子１８１と偏光異方性ホログラム素子１８２から構成され、両素子は一定の位置関係を保ち固定されている。
【００６７】
まず、偏光異方性ホログラム素子１８１について説明する。４１０は等方性基板であり、表面に鋸歯状の周期的な溝が形成されている。この鋸歯状の溝には複屈折材料４５０が充填されている。等方性基板４１０と複屈折材料４５０は、図１のｘ軸方向の屈折率が一致するように選定されており、この方向の偏光を回折しない。
【００６８】
また、図１のｙ軸方向の偏光を最大効率で回折する。そのために、溝の最深部を通過した光と、最浅部を通過した光の位相差が２πになるように、複屈折材料４５０の複屈折量に応じて溝の深さが決定されている。この構造により、ｙ軸方向に偏光した入射光Ｌ０ａは、偏光異方性ホログラム素子１８１によりｙ軸方向に偏光した光Ｌ０ｂに変換される。
【００６９】
次に偏光異方性ホログラム素子１８２について説明する。４１１は等方性基板であり、表面に凹凸の周期的な溝が形成されている。この凹凸の溝には複屈折材料４５１が充填されている。
【００７０】
等方性基板４１１と複屈折材料４５１は、図１のｘ軸方向の屈折が一致するように選定されており、この方向の偏光を回折しない。
【００７１】
また、凹凸の溝深さは、図１のｙ軸方向の偏光を所定の回折効率および透過率で回折するように、複屈折材料４５１の複屈折量に応じて溝の深さが決定されている。溝の凹凸の比が１：１の場合、＋１次回折光（Ｌ１）と−１次回折光（Ｌ２）の回折効率は等しく、各回折効率ηは、次式で表される。
【００７２】
η＝（２／π）2・sin2（(４π／λ)Δｎ・ｄ） ・・・（４）
ここで、ｄは溝深さ、Δｎはｙ軸方向の偏光に対する等方性基板４１１と複屈折材料４５１の屈折率差、λは光源の波長である。
【００７３】
また、透過光（Ｌ３）の効率η0は次式で表される。
【００７４】
η0＝cos2（(４π／λ)Δｎ・ｄ） ・・・（５）
例えば、Δｎ＝０．１、λ＝０．６５μｍの場合、透過効率η0＝５０％を得るためには、ｄ＝０．４μｍとすれば良い。またこの時の回折効率は、＋１次回折光（Ｌ１）、−１次回折光（Ｌ２）ともに、２０％となる。（以下の説明はこの効率を一例として説明を行う。）
以上のようにして、入射光の進行方向を曲げ、その一部を回折する作用を持つ回折光学系１１８が実現できる。なお、図３では等方性基板４１０に形成された溝と等方性基板４１１に形成された溝が同じ方向（紙面奥行き方向）に形成されている様に便宜上図示したが、実際は異なる方向に形成されている。すなわち、図２のＬＤ−ＰＤユニット１６１上の各光検出器１９３、１９４および１９５に対して、＋１次回折光（Ｌ１）、−１次回折光（Ｌ２）及び透過光（Ｌ３）が適切に入射する関係になるように調整される。
【００７５】
等方性基板は単一の材料からなる基板に限られず、使用波長に対して透明な基板の上に異種の透明材料を形成または接着したものでも良い。複屈折基板を用い等方性材料を充填しても同様の効果が得られる。また複屈折基板に代えて等方性基板の表面に複屈折材料を形成したものを用いても良い。また、偏光異方性ホログラム素子１８１もしくは偏光異方性ホログラム素子１８２の、他方と対向していない面に１／４波長板１１５を一体に形成してもよく、それにより光学系の簡略化が図れる。
【００７６】
以下、参考例１の光ヘッド装置の動作を図１を用いて説明する。ＬＤ−ＰＤユニット１６１から出射した直線偏光の光ビームＬ０は、コリメートレンズ１０２により平行光に変換され偏光異方性ホログラム素子１８１に入射する。この光はｘ方向に偏光しているため、偏光異方性ホログラム素子１８１および偏光異方性ホログラム素子１８２では回折されず、１／４波長板１１５に入射する。この光はさらに１／４波長板１１５を透過し、１／４波長板１１５の作用により円偏光に変換される。円偏光に変換された光は、対物レンズ１０３に入射し、光ディスク１０５上に収束される（往路）。
【００７７】
光ディスク１０５で反射した光はもとの光路を逆にたどり、１／４波長板１１５を再び透過して、初めとは直角な方向（ｙ軸方向）の直線偏光になり、回折光学系１１８に入射する。回折光学系１１８は入射した光を、進行方向が曲げられた光（Ｌ３）と、その一部を回折した、＋１次回折光（Ｌ１）及び−１次回折光（Ｌ２）に変換する。
【００７８】
＋１次回折光（Ｌ１）及び−１次回折光（Ｌ２）は、図２に示すＬＤ−ＰＤユニット１６１上に配置された、複数の領域に分割された光検出器１９３と光検出器１９４にそれぞれ入射し、この領域からの信号によりサーボエラー信号を検出する。偏光異方性ホログラム素子１８２を透過した光Ｌ３は、等価的な発光点に対してｙ軸方向に近接して配置された光検出器１９５に収束され、データ信号として検出される。このように近接して配置すれば、波長変動などの誤差要因によるスポット移動を抑え、必要な受光面積を小さくできる。またｙ軸方向への配置は、発光点と最も近接可能な位置を選ぶためである。またこの配置は、光検出器１９３と光検出器１９４をｘ軸方向に並べて配置する必要があることと整合がとれている。
【００７９】
サーボエラー信号の検出についてさらに詳細を説明する。図４は偏光異方性ホログラム素子１８２を表す模式図である。図５はＬＤ−ＰＤユニット１６１の光検出器の形状と発光点の位置を表す模式図である。
【００８０】
図５の様に、ＬＤ−ＰＤユニット１６１に含まれる光検出器１９３、光検出器１９４は、発光点（または発光点と等価な点）Ｐを挟んで配置されている。光検出器１９３の中心のｙ座標は、半導体レーザ１０１の等価的な発光点のｙ座標と一致している。この配置により、波長変動などの誤差要因に対して影響を受け難くなっている。
【００８１】
光検出器１９３はｙ方向に２つの領域に分かれており、さらに各領域はｘ軸に平行な直線により各々２つの領域（領域ＦＥ１、ＦＥ２、およびＦＥ３、ＦＥ４）に分割されている。また光検出器１９４は、ｘ軸に平行な直線およびｙ軸に平行な直線により４つの領域に分割されている（領域ＴＥａ、ＴＥｂ、ＴＥｃ、ＴＥｄ）。
【００８２】
偏光異方性ホログラム素子１８２は、図４に示されるようにその中心（光軸と同じ）を通るｘ軸とｙ軸に平行な直線により、大きくＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの大領域に分割されている。さらに、それぞれの領域は複数の直線により短冊状の領域に分割されている。
【００８３】
偏光異方性ホログラム素子１８２に入射した復路の光は、偏光異方性ホログラム素子１８２の回折作用により、復路の＋１次回折光Ｌ１と−１次回折光Ｌ２に変換される。
【００８４】
上述の様に、偏光異方性ホログラム素子１８２は複数の領域に分割され、各領域は、それぞれ光を異なる方向および波面で回折するように形成されている。偏光異方性ホログラム素子１８２の各領域は、光ディスク１０５の記録面上に最小の光スポットが形成される状態（合焦点状態）で以下のとおり機能するように設計されている。
【００８５】
図４に示す偏光異方性ホログラム素子１８２の各領域に入射した光から生成される＋１次回折光Ｌ１は、図５に示す光検出器１９３の各位置に、以下のとおり入射する。
【００８６】
領域Ａｂに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ａｂで示す位置へ光検出器１９３よりも後方（ｚ座標が小さい位置）へ収束するように入射する。領域Ａｆに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ａｆで示す位置へ光検出器１９３よりも前方（ｚ座標が大きい位置）へ収束するように入射する。
【００８７】
領域Ｂｂに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ｂｂで示す位置へ光検出器１９３よりも後方（ｚ座標が小さい位置）へ収束するように入射する。領域Ｂｆに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ｂｆで示す位置へ光検出器１９３よりも前方（ｚ座標が大きい位置）へ収束するように入射する。
【００８８】
領域Ｃｂに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ｃｂで示す位置へ光検出器１９３よりも後方（ｚ座標が小さい位置）へ収束するように入射する。領域Ｃｆに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ｃｆで示す位置へ光検出器１９３よりも前方（ｚ座標が大きい位置）へ収束するように入射する。
【００８９】
領域Ｄｂに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ｄｂで示す位置へ光検出器１９３よりも後方（ｚ座標が小さい位置）へ収束するように入射する。領域Ｄｆに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ｄｆで示す位置へ光検出器１９３よりも前方（ｚ座標が大きい位置）へ収束するように入射する。
【００９０】
次に、偏光異方性ホログラム素子１８２により生成される−１次回折光Ｌ２は、光検出器１９４の以下の位置へ入射する。
【００９１】
図４の領域Ａｂに入射した光は、図５のＬ２Ａｂで示す位置へ入射する。領域Ａｆに入射した光は、Ｌ２Ａｆで示す位置へ入射する。
【００９２】
領域Ｂｂに入射した光は、Ｌ２Ｂｂで示す位置へ入射する。領域Ｂｆに入射した光は、Ｌ２Ｂｆで示す位置へ入射する。
【００９３】
領域Ｃｂに入射した光は、Ｌ２Ｃｂで示す位置へ入射する。領域Ｃｆに入射した光は、Ｌ２Ｃｆで示す位置へ入射する。
【００９４】
領域Ｄｂに入射した光は、Ｌ２Ｄｂで示す位置へ入射する。領域Ｄｆに入射した光は、Ｌ２Ｄｆで示す位置へ入射する。
【００９５】
このような構成の光ヘッド装置は、以下の様に各種信号を検出することができる。
【００９６】
トラッキングエラー信号は光検出器１９４により検出する。トラッキングエラー信号の検出法は、光ディスク１０５の種類により２つの方法を使い分ける。すなわち、連続溝形状の光ディスク（記録再生光ディスクなど）の場合はプッシュプル法、ピット形状のトラック情報を持つ光ディスク（ＲＯＭディスクなど）では位相差法を用いる。
【００９７】
光検出器１９４の各領域からの信号出力をその領域名で表すとすれば、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号ＴＥは、
ＴＥ＝（ＴＥａ＋ＴＥｂ）−（ＴＥｃ＋ＴＥｄ） ・・・（６）
で得ることができる。位相差法によるトラッキングエラー信号ＴＥは（ＴＥａ＋ＴＥｃ）と（ＴＥｂ＋ＴＥｄ）の位相比較で得ることができる。
【００９８】
フォーカスエラー信号ＦＥは光検出器１９３により検出する。光検出器１９３の各領域からの信号出力をその領域名で表すと、フォーカスエラー信号ＦＥは、
ＦＥ＝（ＦＥ１＋ＦＥ３）−（ＦＥ２＋ＦＥ４） ・・・（７）
で得ることができる。なお、ＦＥ信号は、半導体レーザ１０１の発光波長変化に伴うスポット移動によりオフセットを持つ。
【００９９】
この構成の光ヘッド装置では、データ信号を光検出器１９５からの信号のみで検出する。データ信号を検出するための光（Ｌ３）は光検出器１９５に収束する光であり、そのスポットサイズはサーボエラー信号検出用の光（Ｌ１，Ｌ２）に比べて小さい。したがって光検出器１９５の受光面積は小さくでき、その静電容量が減少する。結果として、良好な周波数特性が得られ、データ信号の高速な再生が可能となる。
【０１００】
さらに、受光面積が小さいことから迷光の影響を受けにくい。このため、迷光の多いシステム（例えば、多層に情報を記録した光ディスクを再生するシステム）でも良好な再生信号を得ることが可能となる。
【０１０１】
（参考例２）
図１に示した参考例１の構成の光ヘッド装置において、ＬＤ−ＰＤユニット１６１を、図６の構成のＬＤ−ＰＤユニット１６２に置き換えた構成とすることができる。シリコン基板２０４には、光検出器１９３、光検出器１９４、光検出器１９５が表面に形成されており、その表面の法線ベクトルがｚ軸方向になるように保持手段３０１の上面に固定されている。保持手段３０１の該上面と直交する一側面にはさらに半導体レーザ１０１が、出射光Ｌ０の方向がｚ軸方向に一致するように固定されている。
【０１０２】
この構成では、半導体レーザ１０１の発光点と光検出器１９５の光軸（ｚ軸方向）の位置が大きく異なる。このため、参考例１で説明した回折光学系１１８をそのまま用いたのでは、光Ｌ３は光検出器１９５上で収束しない。
【０１０３】
したがって、図１の回折光学系１１８に、入射光の進行方向を曲げる作用に加え、レンズ作用を持たせるようにする。この実現方法としては、図３で説明した構成の回折光学系１１８であれば、偏光異方性ホログラム素子１８１にレンズ作用を持つものを用いれば良い。以上の様にして、ＬＤ−ＰＤユニット１６２のように、発光点と光検出器の光軸の位置が異なるＬＤ−ＰＤユニットにおいても、参考例１と同様の効果のある光ヘッド装置が実現できる。
【０１０４】
なお、本参考例では半導体レーザ１０１とシリコン基板２０４が保持手段３０１に直接固定された場合について説明したが、これに限られず、実質的に固定されておれば、シリコン基板のような平行平板を介して固定してもよい。
【０１０５】
（参考例３）
図１に示した参考例１の構成の光ヘッド装置において、ＬＤ−ＰＤユニット１６１を、図７の構成のＬＤ−ＰＤユニット１６３に置き換えた構成とすることもできる。シリコン基板２０４は参考例２と同様であり、光検出器１９３、光検出器１９４及び光検出器１９５が表面に形成され、保持手段３０２に固定されている。半導体レーザ１０１は、エッチングミラー２０５が形成されたシリコン基板２２１に固定されている。さらにシリコン基板２２１は保持手段３０２に、出射光Ｌ０の方向がｚ軸方向に一致するよう固定されている。以上の様なＬＤ−ＰＤユニット１６３でも、参考例１と同様の効果のある光ヘッド装置を実現できる。
【０１０６】
（参考例４）
図１に示した参考例１の構成の光ヘッド装置において、ＬＤ−ＰＤユニット１６１を、図８の構成のＬＤ−ＰＤユニット１６４に置き換えた構成とすることもできる。シリコン基板２０４は参考例２と同様であり、光検出器１９３、光検出器１９４、及び光検出器１９５が表面に形成され、保持手段３０３に固定されている。１１７は面発光レーザであり、出射光Ｌ０の方向がｚ軸方向に一致するよう固定されている。以上の様なＬＤ−ＰＤユニット１６４でも、参考例１と同様の効果のある光ヘッド装置を実現できる。
【０１０７】
（参考例５）
図１における回折光学系１１８は、図３に示した参考例１の偏光異方性ホログラム素子１８１に近似させた形状のブレーズホログラムを用いて構成することもできる。図９は、参考例５における回折光学系の構成図である。ホログラム素子１８２は図３と同じものである。
【０１０８】
偏光異方性ホログラム素子１８３は、図３の偏光異方性ホログラム素子１８１の溝形状を、鋸歯状から階段状に変更したものである。偏光異方性ホログラム素子１８１同様、等方性基板４１２と複屈折材料４５２は、図１のｘ軸方向の屈折が一致するように選定されており、この方向の偏光を回折しない。
【０１０９】
階段状溝の１段の深さｄsは、階段の段数をＮとしたとき、
ｄs＝λ／（Ｎ・Δｎ） ・・・（８）
で表わされる値となるようにすれは最大回折効率が得られる。回折効率はＮが大きいほど良好であり、Ｎ＝４の場合８０％の値が得られる。
【０１１０】
偏光異方性ホログラム素子１８３は、半導体製造で広く用いられている作製工程（フォトリソグラフィー等）を用いて作製でき、大量生産が容易であるという特長がある。
【０１１１】
回折効率は、参考例１で用いた偏光異方性ホログラム素子１８１よりも劣るが、必要に応じてＮの値を大きくとれば実用上は問題ない。この時、表面形状の段数Ｎを２の整数乗（２m）にとれば、ｍ回のエッチング工程で作製が可能となり、少ない工程で回折効率の良いホログラム素子を実現できる。この場合、階段状溝の１段の深さｄsは、次式で表される。
【０１１２】
ｄs＝λ／（２m・Δｎ） ・・・（９）
なお、図９では、偏光異方性ホログラム素子１８２に形成された溝と、偏光異方性ホログラム素子１８３に形成された溝が同じ方向（紙面奥行き方向）に形成されている様に便宜上図示したが、実際は異なる方向に形成されている。
【０１１３】
また、偏光異方性ホログラム素子１８３もしくはホログラム素子１８２の、互いに対向していない面に１／４波長板１１５を一体に形成してもよく、光学系の簡略化が図れる。
【０１１４】
（実施の形態１）
図１における回折光学系１１８は、図１０に示すような偏光異方性ホログラム素子１８４を用いて構成することもできる。４１２および４１３は同じ屈折率を持つ等方性基板であり、等方性基板４１２の表面に鋸歯状の溝が形成され、等方性基板４１３の表面には凹凸の溝が形成されている。等方性基板４１２と等方性基板４１３は溝を対向させて配置され、その間には複屈折材料４５３が充填されている。
【０１１５】
複屈折材料４５３は、等方性基板４１２および等方性基板４１３と、図１のｘ軸方向の屈折が一致するように選定されている。このことにより、この方向の偏光を回折しない効果が実現される。また、等方性基板４１２は、図１のｙ軸方向の偏光を最大効率で回折させるために、溝の最深部を通過した光と、最浅部を通過した光の位相差が２πになるように、複屈折材料４５３の複屈折量に応じて溝の深さが決定されている。
【０１１６】
さらに等方性基板４１３の溝深さは、所定の回折効率が得られるように、参考例１で説明したように決定されている。
【０１１７】
このように、本実施の形態によれば、回折光学系１１８に適用可能な偏光異方性ホログラム素子を実現できる。
【０１１８】
なお図１０では、等方性基板４１２に形成された溝と、等方性基板４１３に形成された溝が同じ方向（紙面奥行き方向）に形成されている様に便宜上図示したが、実際は異なる方向に形成されている。また、表面に１／４波長板１１５を一体に形成してもよく、光学系の簡略化が図れる。
【０１１９】
（参考例６）
図１における回折光学系１１８は、図１１に示す偏光異方性ホログラム素子１８５を用いて構成することもできる。偏光異方性ホログラム素子１８５は、図１０に示した偏光異方性ホログラム素子１８４の等方性基板４１２を、階段状の表面形状を持つ等方性基板４１４に替えたものである。
【０１２０】
参考例５と同様に、半導体製造で広く用いられている作製工程（フォトリソグラフィー等）を用いて作製でき、大量生産が容易であるという特長がある。本参考例においても、表面形状の段数Ｎを２の整数乗（２m）にとれば、ｍ回のエッチング工程で作製が可能となり、少ない工程で回折効率の良いホログラム素子が実現できる。
【０１２１】
なお図１１では、等方性基板４１３に形成された溝と、等方性基板４１４に形成された溝が同じ方向（紙面奥行き方向）に形成されている様に便宜上図示したが、実際は異なる方向に形成されている。また、表面に１／４波長板１１５を一体に形成してもよく、光学系の簡略化が図れる。
【０１２２】
このように、本参考例によれば、回折光学系１１８に適用可能な偏光異方性ホログラム素子を実現できる。
【０１２３】
（実施の形態２）
実施の形態２について、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃ、図１３を用いて説明する。図１２Ａは、実施の形態１で用いる等方性基板４１２の斜視図であり、図１２Ｂは実施の形態１で用いる等方性基板４１３の斜視図である。また図１２Ｃは実施の形態２で用いる等方性基板４１５の斜視図である。
【０１２４】
等方性基板４１２の形状関数ｄ1（ｘ，ｙ）および等方性基板４１３の形状関数ｄ2（ｘ，ｙ）は、実施の形態１で説明した様に決定され、等方性基板４１５の形状関数ｄ0（ｘ，ｙ）は、ｄ1（ｘ，ｙ）とｄ2（ｘ，ｙ）の合成として決定される。つまり、
ｄ0（ｘ，ｙ）＝ｄ1（ｘ，ｙ）＋ｄ2（ｘ，ｙ） ・・・（１０）
で表されるように決定される。
【０１２５】
図１３は、本実施の形態に基づく偏光異方性ホログラム素子１８６の構造を示す。図１２Ｃの等方性基板４１５に、実施の形態１で用いた複屈折材料４５３を充填することにより、回折光学系１１８が構成される。
【０１２６】
つまり、偏光異方性ホログラム素子１８６は、入射光Ｌ０ａに対して回折光Ｌ３を発生し、同時に回折光Ｌ１、及び回折光Ｌ１の複素共役波である回折光Ｌ２を発生することができる。なお、回折光Ｌ１及び回折光Ｌ２は、回折光Ｌ３に付随して発生する高次回折光ではなく、回折光Ｌ３から独立した回折光である。
【０１２７】
本実施の形態によれば、実施の形態１および参考例６に比べ、構造が簡単で、より安価な光学系を構成できる。
【０１２８】
なお、ここでは実施の形態１の形状を基にした場合について説明したが、この限りでない。例えば、等方性基板４１２を参考例６で用いた等方性基板４１４に置き換えた場合でも同様の効果が得られる。また、表面に１／４波長板１１５を一体に形成してもよく、光学系の簡略化が図れる。
【０１２９】
（参考例７）
以下、参考例７について図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃ、図１５を用いて説明する。図１４Ａは、図１１に示した参考例６で用いた等方性基板４１４の斜視図であり、図１４Ｂは参考例６で用いた等方性基板４１３の斜視図である。また図１４Ｃは、参考例７で用いる等方性基板４１６の斜視図である。
【０１３０】
等方性基板４１４の形状関数ｄ1（ｘ、ｙ）および等方性基板４１３の形状関数ｄ2（ｘ，ｙ）は、参考例６で説明したように決定される。等方性基板４１６の形状関数ｄ0（ｘ，ｙ）は、ｄ1（ｘ、ｙ）とｄ2（ｘ、ｙ）の合成として決定される。つまり、
ｄ0（ｘ，ｙ）＝mod（ｄ1（ｘ，ｙ）＋ｄ2（ｘ，ｙ），λ／Δｎ）
・・・（１１）
で決定される。ここで関数ｍｏｄ（Ａ，Ｂ）はＡをＢで割った余りを表す関数と定義する。また、Δｎはｙ軸方向の偏光に対する等方性基板４１６と複屈折材料４５３の屈折率差、λは光源の波長である。
【０１３１】
図１５は本参考例に基づく偏光異方性ホログラム素子１８７の構造を表す図である。図１４Ｃに示される等方性基板４１６に、複屈折材料４５３を充填することにより構成される。
【０１３２】
本参考例によれば、実施の形態２に比べて溝の深さの浅い基板によって偏光異方性ホログラム素子が構成でき、作製が容易になるという特長がある。
【０１３３】
なお、ここでは参考例６の形状を基にした場合について説明したが、この限りでない。例えば、等方性基板４１４を、実施の形態１で用いた等方性基板４１２に置き換えた場合でも実現できる。
【０１３４】
さらに、形状関数ｄ1によって表わされる表面形状が階段状である場合は、形状関数ｄ1およびｄ2を適当に選ぶことにより、より簡単な工程により偏光異方性ホログラム素子を作製できる。つまり、形状関数ｄ2による溝の深さを形状関数ｄ1による階段の一段の深さにとれば、形状関数ｄ0による表面形状は形状関数ｄ1による表面形状と同じ段数Ｎを有することとなり、等方性基板４１４と同じ工程により等方性基板４１６を作製できる。
【０１３５】
さらに、形状関数ｄ1による階段の段数Ｎを２の整数乗（２m）にとれば、ｍ回のエッチング工程で作製が可能となる。例えば、Ｎ＝４の場合を考えると、形状関数ｄ2による溝の深さを形状関数ｄ1による階段の１段の深さと等しくすれば良く、この時の効率は、参考例５で説明した光学系と同じになる。
【０１３６】
このように、本参考例によれば、回折光学系１１８に適用可能な、作製工程の簡単な偏光異方性ホログラム素子が実現できる。なお、表面に１／４波長板１１５を一体に形成してもよく、光学系の簡略化が図れる。
【０１３７】
（実施の形態３）
実施の形態３の光ヘッド装置は、参考例１における光ヘッド装置の図２に示したＬＤ−ＰＤユニット１６１上の光検出器１９５に代えて、図１６に示す光検出器１９６を用いて構成される。光検出器１９６は２つの領域（ＲＦ１、ＲＦ２）を有する。また、図３の偏光異方性ホログラム素子１８１、１８２に相当する、図１７及び図１８に示す偏光異方性ホログラム素子１８８、１８９の溝形状は以下に述べる方法により決定される。
【０１３８】
偏光異方性ホログラム素子１８８は、それぞれ異なる溝形状を持つ２つの領域（領域Ｌ，領域Ｒ）を有する。２つの領域は、いずれも偏光異方性ホログラム素子１８１と同様に、ｙ軸方向の偏光を最大効率で回折するように設計されている。領域Ｌの溝形状は、ｙ軸方向に偏光した入射光を光検出器１９６のＲＦ１に入射する回折光に変換するように決定される。また、領域Ｒの溝形状は、ｙ軸方向に偏光した入射光を光検出器１９６のＲＦ２に入射する回折光に変換するように決定される。
【０１３９】
図１８に示した偏光異方性ホログラム素子１８９は、図４に示された参考例１における偏光異方性ホログラム素子１８２と同様に分割されている。偏光異方性ホログラム素子１８９の各領域は、光ディスク１０５記録面上に最小の光スポットが形成される状態（合焦点状態）で以下のとおり機能するように設計されている。
【０１４０】
偏光異方性ホログラム素子１８８（図１７）の各領域Ｌ，Ｒで回折された光は、偏光異方性ホログラム素子１８９（図１８）の各領域に入射し、＋１次回折光Ｌ１と−１次回折光Ｌ２とが生成される。＋１次回折光Ｌ１は、図１６に示す光検出器１９３及び１９４の各位置に、以下のとおり入射する。
【０１４１】
領域Ｒ（図１７）で回折され、領域Ａｂ（図１８）に入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ａｂ（図１６）で示す位置へ、光検出器１９３よりも後方（ｚ座標が小さい位置）へ収束するように入射する。領域Ｒで回折され、領域Ａｆに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ａｆで示す位置へ光検出器１９３よりも前方（ｚ座標が大きい位置）へ収束するように入射する。
【０１４２】
領域Ｒで回折され、領域Ｂｂに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ｂｂで示す位置へ光検出器１９３よりも後方（ｚ座標が小さい位置）へ収束するように入射する。領域Ｒで回折され、領域Ｂｆに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ｂｆで示す位置へ光検出器１９３よりも前方（ｚ座標が大きい位置）へ収束するように入射する。
【０１４３】
領域Ｌで回折され、領域Ｃｂに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ｃｂで示す位置へ光検出器１９３よりも後方（ｚ座標が小さい位置）へ収束するように入射する。領域Ｌで回折され、領域Ｃｆに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ｃｆで示す位置へ光検出器１９３よりも前方（ｚ座標が大きい位置）へ収束するように入射する。
【０１４４】
領域Ｌで回折され、領域Ｄｂに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ｄｂで示す位置へ光検出器１９３よりも後方（ｚ座標が小さい位置）へ収束するように入射する。領域Ｌで回折され、領域Ｄｆに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ｄｆで示す位置へ光検出器１９３よりも前方（ｚ座標が大きい位置）へ収束するように入射する。
【０１４５】
次に、偏光異方性ホログラム素子１８９により生成される−１次回折光Ｌ２は、光検出器１９４の以下の位置へ入射する。
【０１４６】
領域Ａｂに入射した光は、Ｌ２Ａｂで示す位置へ入射する。領域Ａｆに入射した光は、Ｌ２Ａｆで示す位置へ入射する。
【０１４７】
領域Ｂｂに入射した光は、Ｌ２Ｂｂで示す位置へ入射する。領域Ｂｆに入射した光は、Ｌ２Ｂｆで示す位置へ入射する。
【０１４８】
領域Ｃｂに入射した光は、Ｌ２Ｃｂで示す位置へ入射する。領域Ｃｆに入射した光は、Ｌ２Ｃｆで示す位置へ入射する。
【０１４９】
領域Ｄｂに入射した光は、Ｌ２Ｄｂで示す位置へ入射する。領域Ｄｆに入射した光は、Ｌ２Ｄｆで示す位置へ入射する。
【０１５０】
偏光異方性ホログラム素子１８８の領域Ｌ、Ｒにそれぞれ入射した光であって、偏光異方性ホログラム素子１８９で回折されずに透過した光Ｌ３Ｌ、Ｌ３Ｒは、それぞれ光検出器１９６の受光領域ＲＦ１，ＲＦ２に集光される。
【０１５１】
本実施の形態の光ヘッド装置は、アドレスなどの情報信号が溝の左右の位置により記録されているシステムでも信号を検出できる。
【０１５２】
なお、本実施の形態においては、参考例１で用いたＬＤ−ＰＤユニット１６１の検出領域を変更した場合について説明したが、受光素子と発光素子が近接して配置され、２つのデータ信号用の光を検出することが可能であるならばこの限りではない。例えば参考例２〜４におけるＬＤ−ＰＤユニットの受光素子を変更したものでも構成可能である。
【０１５３】
（実施の形態４）
図１９は、本発明の実施の形態４における光情報処理装置を示す。本実施の形態においては、参考例１の光ヘッド装置を用いた光情報処理装置について説明するが、他の実施の形態の光ヘッド装置を用いた光情報処理装置も同様に構成できる。
【０１５４】
図１９において光ディスク１０５は、光ディスク回転機構５０１によって回転される。光ヘッド装置５００は、光ディスク１０５の所望の情報が存在するトラックのところまで、光ヘッド装置駆動装置５０２によって駆動される。光ヘッド装置５００の各受光領域からの検出信号は、ヘッドアンプ５０３で電流電圧変換され、増幅されて電気回路５０４へ入力される。
【０１５５】
電気回路５０４は、入力信号を演算しサーボエラー信号を得て、光ヘッド装置５００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５００は、光ディスク１０５に対してフォーカスサーボと、トラッキングサーボを行い、光ディスク１０５に対するデータ信号の読み出し、書き込みあるいは消去を行う。
【０１５６】
図２０にヘッドアンプ５０３と電気回路５０４の一部の回路構成を示す。データ信号を検出するために、光検出器１９５からのデータ信号は、回路ＩＶRFで電流電圧変換される。この信号はサーボエラー信号を検出する必要がないため、帯域の制限のある回路構成でも使用可能であり、構成が簡単で低ノイズの回路を構成しやすい。また従来では、６チャンネルのアンプからの信号を全加算することによりデータ信号を得ていたので、アンプノイズも同時に加算されてしまっていた。これに比較して本発明では、１チャンネルのアンプノイズしか混入しないため、従来の１／６0.5の大きさにノイズを低減できる。なお、実施の形態３で示した光ヘッド装置を用いた場合は、回路ＩＶRFと同様の回路を１個追加すればよい。
【０１５７】
光検出器１９３の各領域（ＦＥ１，ＦＥ２，ＦＥ３，ＦＥ４）からの信号は、フォーカスエラー（ＦＥ）信号検出のために、ＦＥ１とＦＥ３、ＦＥ２とＦＥ４が結線され、それぞれ回路ＩＶ1および回路ＩＶ2により電流電圧変換され、この出力の差によりフォーカスエラー信号を得る。この回路系に用いられているアンプはデータ信号を検出しないために、比較的低い周波数のサーボ帯域で動作すれば良く、簡単な構成で低電流のアンプが実現できる。
【０１５８】
光検出器１９４の各領域（ＴＥａ，ＴＥｂ，ＴＥｃ，ＴＥｄ）からの信号は、トラッキングエラー（ＴＥ）信号検出のために、それぞれ回路ＩＶa、ＩＶb、ＩＶc、ＩＶdにより電流電圧変換される。
【０１５９】
プッシュプル法によりトラッキングサーボ信号を得るためには、回路ＩＶaと回路ＩＶbの出力を加算し、回路ＩＶcと回路ＩＶdの出力を加算して、それぞれの差をとればよい。位相差法によりトラッキングサーボ信号を得るためには、回路ＩＶaと回路ＩＶcの出力を加算し、回路ＩＶbと回路ＩＶdの出力を加算して、それぞれの出力信号の位相比較を行えばよい。
【０１６０】
アンプの使用帯域はサーボエラー信号の検出方法によって異なる。プッシュプル信号のみを検出する場合はサーボ帯域のみで良い。また位相差信号のみを検出する場合は信号帯域のみで良い。２つの方式を切り替えて使用する場合は、全帯域を使用する必要がある。いずれの場合もデータ信号再生ほどノイズの影響をうけないので、回路としては簡単なものでよい。
【０１６１】
上記構成によれば、データ信号の高速な再生が可能で、迷光の多いシステムでも良好な再生信号を得ることが可能な光情報処理装置を実現できる。
【０１６２】
なお、本実施の形態の説明は、ヘッドアンプ５０３および電気回路５０４の一部が光ヘッド装置とは独立して設置された場合について説明したが、この限りではなく、光ヘッド装置５００内部にこのすべてもしくは一部を実装することも可能であり、受光素子基板上に作製することも可能である。
【０１６３】
以上に説明した実施の形態は、いずれもあくまでも本発明の技術的内容を明らかにする意図のものであって、本発明はこのような具体例にのみ限定して解釈されるものではなく、その発明の精神と請求の範囲に記載する範囲内でいろいろと変更して実施することができ、本発明を広義に解釈すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、参考例１における光ヘッド装置の構成を示す断面模式図である。
【図２】 図２は、図１におけるＬＤ−ＰＤユニットの構造を表す斜視図である。
【図３】 図３は、図１における回折光学系の構成を示す断面模式図である。
【図４】 図４は、図１における偏光異方性ホログラム素子を表す平面模式図である。
【図５】 図５は、図２に示したＬＤ−ＰＤユニットの受光素子形状と発光点の位置を表す平面模式図である。
【図６】 図６は、参考例２におけるＬＤ−ＰＤユニットの構造を表した斜視図である。
【図７】 図７は、参考例３におけるＬＤ−ＰＤユニットの構造を表した斜視図である。
【図８】 図８は、参考例４におけるＬＤ−ＰＤユニットの構造を表した斜視図である。
【図９】 図９は、参考例５における回折光学系の構成を示す断面模式図である。
【図１０】 図１０は、実施の形態１における偏光異方性ホログラム素子を表す断面模式図である。
【図１１】 図１１は、参考例６における偏光異方性ホログラム素子を表す断面模式図である。
【図１２】 図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃは、実施の形態２における偏光異方性ホログラム素子の構造を説明する斜視図である。
【図１３】 図１３は、実施の形態２における偏光異方性ホログラム素子を表す断面模式図である。
【図１４】 図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃは、参考例７における偏光異方性ホログラム素子の構造を説明する斜視図である。
【図１５】 図１５は、参考例７における偏光異方性ホログラム素子を表す断面模式図である。
【図１６】 図１６は、実施の形態３における受光素子形状と発光点の位置を表す平面模式図である。
【図１７】 図１７は、実施の形態３における偏光異方性ホログラム素子を表す平面模式図である。
【図１８】 図１８は、実施の形態３における偏光異方性ホログラム素子を表す平面模式図である。
【図１９】 図１９は、実施の形態４における光情報処理装置の構成図である。
【図２０】 図２０は、実施の形態４におけるヘッドアンプと電気回路の一部の構成を示す回路図である。
【図２１】 図２１は、従来の光ヘッド装置の構成を示す断面模式図である。
【図２２】 図２２は、従来の偏光異方性ホログラムを表す平面模式図である。
【図２３】 図２３は、従来のＬＤ−ＰＤユニットの構造を表した平面模式図である。
［技術分野］
本発明は、光ディスクあるいは光カードなど、光媒体上に記憶される情報の記録・再生あるいは消去を行う光ヘッド装置及び光情報処理装置に関するものである。
【０００２】
［背景技術］
近年では光ディスクの発展に伴い、記録再生型光ディスク、読み出し専用（ＲＯＭ）光ディスク等、種々の光ディスクが用いられてきている。このような状況の中、これら複数の種類の光ディスクが再生可能な光ヘッド装置が考案されている。
【０００３】
以下、図２１を参照して従来の技術について説明する。図２１において、１６０はｘ軸方向に偏光した光を出射するように配置されたＬＤ−ＰＤ(Laser Diode Photo Detector)ユニットである。ＬＤ−ＰＤユニット１６０は、光源である半導体レーザと信号を含んだ光を検出する光検出器を特定の位置関係に固定したもので、後に詳細に説明する。１０２はコリメートレンズである。１８０は特定の方向の偏光を透過し、これと直交する方向の偏光を回折する機能を有する偏光異方性ホログラムであり、ｘ軸方向の偏光を透過するように配置されている。１１５は１／４波長板、１０３は対物レンズである。１０６は、偏光異方性ホログラム１８０、１／４波長板１１５、および対物レンズ１０３の位置関係を保持する保持手段である。１０５は光ディスクであり、タンジェンシャル方向がｙ軸方向になるように配置されている。１１２は保持手段１０６の駆動手段である。
【０００４】
以下、その動作について説明する。ＬＤ−ＰＤユニット１６０の放射光源から出射した直線偏光の光ビームＬ０は、ｘ軸方向に偏光しているため、偏光異方性ホログラム１８０では回折されず、１／４波長板１１５に入射する。この光はさらに１／４波長板１１５を透過し、１／４波長板１１５の作用により円偏光となり対物レンズ１０３に入射し、光ディスク１０５上に収束される（往路）。
【０００５】
光ディスク１０５で反射した光は、もとの光路を逆にたどって１／４波長板１１５を再び透過して、初めとは直角方向（ｙ軸方向）の直線偏光になり、偏光異方性ホログラム１８０に入射する。偏光異方性ホログラム１８０から生じる復路の＋１次回折光Ｌ１と−１次回折光Ｌ２は、ＬＤ−ＰＤユニット１６０に配置された光検出器に入射し、サーボエラー信号や記録された情報信号を検出する。
【０００６】
以下、図２２及び図２３を参照して、信号検出の詳細について説明する。図２２は偏光異方性ホログラム１８０を表す模式図、図２３はＬＤ−ＰＤユニット１６０を表す模式図である。
【０００７】
偏光異方性ホログラム１８０は図２２で示されるように、偏光異方性ホログラム１８０の中心（光軸と同じ）を通るｘ軸とｙ軸に平行な直線により、大きくＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの大領域に分割されている。さらに、それぞれの領域は複数の直線により短冊状の小領域に分割されている。同一の大領域中では、短冊状小領域には１つ置きに同一の関数から形成されるホログラムパターンが形成されている。以下の説明では、同一のホログラムパターンが形成された領域をまとめて一つの小領域（領域Ａｂ，Ａｆ，Ｂｂ，Ｂｆ，Ｃｂ，Ｃｆ，Ｄｂ，Ｄｆ）として取り扱う。
【０００８】
ＬＤ−ＰＤユニット１６０は、図２３の様に光検出器１９１、及び光検出器１９２を持ち、それらは発光点（または発光点と等価な点）Ｐを挟んで配置されている。光検出器１９１はｙ軸方向に２つの領域に分かれ、さらに各領域はｘ軸に平行な直線により各々２つの領域に分割され、領域ＦＥ１，ＦＥ２、および領域ＦＥ３，ＦＥ４が形成されている。また光検出器１９２は、ｘ軸に平行な直線およびｙ軸に平行な直線により４分割されている（領域ＴＥａ，ＴＥｂ，ＴＥｃ，ＴＥｄ）。
【０００９】
偏光異方性ホログラム１８０に入射した復路の光は、偏光異方性ホログラム１８０の回折作用により、復路の＋１次回折光Ｌ１と−１次回折光Ｌ２に変換される。
【００１０】
上述の様に、偏光異方性ホログラム１８０は複数の領域に分割され、各領域は、それぞれ光を異なる方向および波面で回折するように形成されている。偏光異方性ホログラム１８０の各領域は、光ディスク１０５の記録面上に最小の光スポットが形成される状態（合焦点状態）で、以下のとおり機能するように設計がなされている。
【００１１】
図２２に示す偏光異方性ホログラム１８０の各領域に入射した光から生成される＋１次回折光Ｌ１は、図２３に示す光検出器１９１の各位置に、以下のとおり入射する。
【００１２】
領域Ａｂに入射した光は、光検出器１９１のＬ１Ａｂで示す位置へ、光検出器１９１よりも後方（ｚ座標が小さい位置）へ収束するように入射する。領域Ａｆに入射した光は、光検出器１９１のＬ１Ａｆで示す位置へ、光検出器１９１よりも前方（ｚ座標が大きい位置）へ収束するように入射する。
【００１３】
領域Ｂｂに入射した光は、光検出器１９１のＬ１Ｂｂで示す位置へ、光検出器１９１よりも後方（ｚ座標が小さい位置）へ収束するように入射する。領域Ｂｆに入射した光は、光検出器１９１のＬ１Ｂｆで示す位置へ、光検出器１９１よりも前方（ｚ座標が大きい位置）へ収束するように入射する。
【００１４】
領域Ｃｂに入射した光は、光検出器１９１のＬ１Ｃｂで示す位置へ、光検出器１９１よりも後方（ｚ座標が小さい位置）へ収束するように入射する。領域Ｃｆに入射した光は、光検出器１９１のＬ１Ｃｆで示す位置へ、光検出器１９１よりも前方（ｚ座標が大きい位置）へ収束するように入射する。
【００１５】
領域Ｄｂに入射した光は、光検出器１９１のＬ１Ｄｂで示す位置へ、光検出器１９１よりも後方（ｚ座標が小さい位置）へ収束するように入射する。領域Ｄｆに入射した光は、光検出器１９１のＬ１Ｄｆで示す位置へ、光検出器１９１よりも前方（ｚ座標が大きい位置）へ収束するように入射する。
【００１６】
次に、偏光異方性ホログラム１８０により生成される−１次回折光Ｌ２は、光検出器１９２に以下のとおり入射する。
【００１７】
図２２の領域Ａｂに入射した光は、図２３のＬ２Ａｂで示す位置へ入射する。領域Ａｆに入射した光は、Ｌ２Ａｆで示す位置へ入射する。
【００１８】
領域Ｂｂに入射した光は、Ｌ２Ｂｂで示す位置へ入射する。領域Ｂｆに入射した光は、Ｌ２Ｂｆで示す位置へ入射する。
【００１９】
領域Ｃｂに入射した光は、Ｌ２Ｃｂで示す位置へ入射する。領域Ｃｆに入射した光は、Ｌ２Ｃｆで示す位置へ入射する。
【００２０】
領域Ｄｂに入射した光は、Ｌ２Ｄｂで示す位置へ入射する。領域Ｄｆに入射した光は、Ｌ２Ｄｆで示す位置へ入射する。
【００２１】
このような構成の光ヘッド装置は、以下の様に各種信号を検出することができる。トラッキングエラー信号は光検出器１９２により検出する。トラッキングエラー信号の検出法は、光ディスク１０５の種類により２つの方法を使い分ける。すなわち、連続溝形状の光ディスク（記録再生光ディスクなど）の場合はプッシュプル法、ピット形状のトラック情報を持つ光ディスク（ＲＯＭディスクなど）では位相差法を用いる。
【００２２】
光検出器１９２の各領域からの信号出力をその領域名で表すとすれば、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号ＴＥは、
ＴＥ＝（ＴＥａ＋ＴＥｂ）−（ＴＥｃ＋ＴＥｄ） ・・・（１）
で得ることができる。位相差法によるトラッキングエラー信号ＴＥは（ＴＥａ＋ＴＥｃ）と（ＴＥｂ＋ＴＥｄ）の位相比較で得ることができる。
【００２３】
フォーカスエラー信号ＦＥは光検出器１９１により検出する。光検出器１９１の各領域からの信号出力をその領域名で表すと、フォーカスエラー信号ＦＥは、
ＦＥ＝（ＦＥ１＋ＦＥ３）−（ＦＥ２＋ＦＥ４） ・・・（２）
で得ることができる。
【００２４】
データ信号Ｓは光検出器１９１と光検出器１９２すべての加算、
Ｓ＝ＴＥａ＋ＴＥｂ＋ＴＥｃ＋ＴＥｄ
＋ＦＥ１＋ＦＥ２＋ＦＥ３＋ＦＥ４ ・・・（３）
により得ることができる。
【００２５】
上記従来の構成の光ヘッド装置では、データ信号Ｓの検出をサーボエラー信号（フォーカスエラー信号ＦＥおよびトラッキングエラー信号ＴＥ）の総和で検出していた。サーボエラー信号検出のための光検出器はデフォーカス状態の入射光を検出する必要があるため、光検出器の受光面積を大きくする必要があった。受光面積の増加は、光検出器の静電容量を増加させる。結果として検出信号の周波数特性を劣化させ、データ信号の高速な再生ができないという課題があった。
【００２６】
さらに、受光面積が大きいことから迷光の影響を受けやすい。このため多層に情報を記録した光ディスクを再生するシステムなど迷光の多いシステムでは、信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）が劣化し、良好な再生信号を得ることができないという課題があった。
【００２７】
［発明の開示］
本発明は、上記の従来の問題を解決し、データ信号を検出するための受光素子の受光面積を小さくすることができ、その結果、高速応答性が向上し、迷光の影響を受けにくい光ヘッド装置を提供することを目的とする。また、本発明は、データ信号の検出に必要なヘッドアンプの数を減らすことができ、その結果、アンプノイズが低減されたデータ信号を得ることができる光情報処理装置を提供することを目的とする。
【００２８】
本発明は、上記の目的を達成するために以下の構成とする。
【００２９】
本発明の光ヘッド装置は、放射光源と、前記放射光源からの光ビームを情報媒体上に収束して微小スポットを形成する収束光学系と、前記情報媒体で反射した光ビームを受け光電流を出力する複数の領域に分割された光検出器と、前記光ビームを回折光として回折させる回折光学素子とを具備する。前記回折光学素子は、入射光から、前記光検出器に含まれる第１の検出領域に入射する第１の回折光を特定の方向に最大効率で発生させる第一の回折面と、前記第１の回折光に付随して発生した高次回折光ではない第２の回折光を発生させる第二の回折面とを具備する。前記第２の回折光は、前記光検出器に含まれる第２の検出領域に入射し、前記第１の検出領域と前記第２の検出領域は異なる領域であり、前記第一の回折面と前記第二の回折面にはそれぞれ凹凸形状があり、前記第一の回折面の凹凸形状と前記第二の回折面の凹凸形状はそれぞれ互いに異なる方向を向いており、前記第一の回折面と前記第二の回折面の間に偏光異方性材料を挟んだ構造であることを特徴とする。
【００３０】
【００３１】
上記の光ヘッド装置によれば、情報媒体に記録された情報の読み取りを、サーボエラー信号を得るための回折光とは別の回折光を用いて行なうことが可能となる。従って、情報媒体に記録された情報の読み取り専用の光検出領域を設けることができ、該光検出領域の面積を小さくすることができる。その結果、良好な周波数特性を持ち、データ信号の高速な再生が可能な光ヘッド装置を実現できる。また、迷光の影響を受けにくく、迷光の多いシステム（例えば、多層に情報を記録した光ディスクを再生するシステム）でも良好な再生信号を得ることが可能である。
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【００３６】
【００３７】
【００３８】
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【００４２】
【００４３】
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【００４７】
【００４８】
【００４９】
【００５０】
【００５１】
【００５２】
【００５３】
本発明の光情報処理装置は、上記の構成の光ヘッド装置と、前記光ヘッド装置により検出された信号を処理し、所望の信号を取り出す電気回路とを具備する。
【００５４】
かかる光情報処理装置によれば、良好な周波数特性を持ち、データ信号の高速な再生が可能な光情報処理装置を実現できる。また、迷光の影響を受けにくく、迷光の多いシステム（例えば、多層に情報を記録した光ディスクを再生するシステム）でも良好な再生信号を得ることが可能である。更に、情報媒体に記録された情報の読み取り用のヘッドアンプの数を減らすことができるので、従来に比べ回路構成が簡単となり、アンプノイズを低減できるとともに、安価なシステムを構成できる。
【００５５】
この構成の光情報処理装置において、前記電気回路は、情報媒体に記録された情報信号を検出する光検出器からの出力を電流電圧変換し増幅する、情報信号帯域のみにゲインを持つ電気回路を具備することができる。
【００５６】
上記いずれかの構成の光情報処理装置において、前記電気回路は、フォーカスエラー信号を検出する光検出器からの出力を電流電圧変換し増幅する、サーボ信号帯域のみにゲインを持つ電気回路を具備することができる。
【００５７】
上記いずれかの構成の光情報処理装置におけるトラッキング制御のための第１の構成では、前記電気回路は、トラッキングエラー信号を検出する光検出器からの出力を電流電圧変換し増幅する、サーボ信号帯域のみにゲインを持つ電気回路を具備する。この構成の光情報処理装置において、トラッキングエラー信号をプッシュプル法により検出する構成とすることができる。
【００５８】
また上記いずれかの構成の光情報処理装置におけるトラッキング制御のための第２の構成では、前記電気回路は、トラッキングエラー信号を検出する光検出器からの出力を電流電圧変換し増幅する、情報信号帯域のみにゲインを持つ電気回路を具備する。この構成の光情報処理装置において、トラッキングエラー信号を位相差法により検出する構成とすることができる。
【００５９】
さらに上記いずれかの構成の光情報処理装置におけるトラッキング制御のための第３の構成では、前記電気回路は、トラッキングエラー信号を検出する光検出器からの出力を電流電圧変換し増幅する、情報信号帯域およびサーボ信号帯域にゲインを持つ電気回路を具備する。この構成の光情報処理装置において、トラッキングエラー信号の検出に、位相差法とプッシュプル法を切り替えて、もしくは併用して使用する構成とすることができる。
【００６０】
［発明を実施するための最良の形態］
（参考例１）
以下、参考例１について、図面を参照しながら説明する。図１は参考例１の光ヘッド装置の構成を示す断面模式図である。以下の説明の便宜のために、図中左下に記したようにｘｙｚ座標軸を設定し、矢印方向を各軸の正の向きとする。なお、ｙ軸は紙面奥方向が正であることを示している。以下、特にことわらないかぎり、図１に示された座標軸は他の図面においても共通のものとする。
【００６１】
図１において、１６１はｘ軸方向に偏光した光Ｌ０を出射するように配置されたＬＤ−ＰＤユニットである。ＬＤ−ＰＤユニット１６１は、光源である半導体レーザと、信号を含んだ光を検出する光検出器が特定の位置関係で固定されたものであり、後に詳細に説明する。
【００６２】
１０２はコリメートレンズであり、ＬＤ−ＰＤユニット１６１からの出射光を平行光にする。１１８は回折光学系であり、以下の機能を持つ。まず、ｘ軸方向の偏光は透過する。次に、ｙ軸方向の偏光は特定の方向に進行方向を曲げられて、さらに進行方向を曲げられた光は透過光（０次回折光）と同時に回折光を発生する。つまり、入射光の進行方向を曲げ、その一部を回折する機能を持つ。その具体的な構造については後述する。
【００６３】
１１５は１／４波長板、１０３は対物レンズである。１０６は保持手段であり、回折光学系１１８、１／４波長板１１５および対物レンズ１０３の位置関係を保持する。１０５は光ディスクであり、１１２は保持手段１０６の駆動手段である。
【００６４】
図１において、光ディスク１０５上に形成される光スポットの位置での光ディスク１０５の半径方向はｘ軸方向に、該位置での光ディスクの記録トラックのタンジェンシャル方向はｙ軸方向に、それぞれ一致する
本光ヘッド装置の動作を説明する前に、本光ヘッド装置に用いられているＬＤ−ＰＤユニット１６１および回折光学系１１８について説明する。
【００６５】
図２は図１におけるＬＤ−ＰＤユニット１６１の構造を表す斜視図である。図２において２０４はシリコン基板、１０１はシリコン基板２０４に固定された半導体レーザ、１９３、１９４および１９５は、シリコン基板２０４表面に形成された光検出器である。また２０５はシリコン基板２０４に形成されたエッチングミラーであり、半導体レーザ１０１からの出射光をシリコン基板２０４上方に出射させる（出射光Ｌ０）。このような構成のＬＤ−ＰＤユニット１６１では、発光源である半導体レーザ１０１がシリコン基板２０４に直接固定されている。そのため、各光検出器１９３、１９４および１９５と半導体レーザ１０１の位置関係は、温度変化や振動等により変化せず安定である。さらに、半導体レーザ１０１を表面実装できるため、取り付け精度もよく、量産し易い構造となっている。なおエッチングミラー２０５に代えて、シリコン基板２０４に固定されたミラーを用いても同様の効果が得られる。
【００６６】
図３は回折光学系１１８の構造を示す断面図である。回折光学系１１８は偏光異方性ホログラム素子１８１と偏光異方性ホログラム素子１８２から構成され、両素子は一定の位置関係を保ち固定されている。
【００６７】
まず、偏光異方性ホログラム素子１８１について説明する。４１０は等方性基板であり、表面に鋸歯状の周期的な溝が形成されている。この鋸歯状の溝には複屈折材料４５０が充填されている。等方性基板４１０と複屈折材料４５０は、図１のｘ軸方向の屈折率が一致するように選定されており、この方向の偏光を回折しない。
【００６８】
また、図１のｙ軸方向の偏光を最大効率で回折する。そのために、溝の最深部を通過した光と、最浅部を通過した光の位相差が２πになるように、複屈折材料４５０の複屈折量に応じて溝の深さが決定されている。この構造により、ｙ軸方向に偏光した入射光Ｌ０ａは、偏光異方性ホログラム素子１８１によりｙ軸方向に偏光した光Ｌ０ｂに変換される。
【００６９】
次に偏光異方性ホログラム素子１８２について説明する。４１１は等方性基板であり、表面に凹凸の周期的な溝が形成されている。この凹凸の溝には複屈折材料４５１が充填されている。
【００７０】
等方性基板４１１と複屈折材料４５１は、図１のｘ軸方向の屈折が一致するように選定されており、この方向の偏光を回折しない。
【００７１】
また、凹凸の溝深さは、図１のｙ軸方向の偏光を所定の回折効率および透過率で回折するように、複屈折材料４５１の複屈折量に応じて溝の深さが決定されている。溝の凹凸の比が１：１の場合、＋１次回折光（Ｌ１）と−１次回折光（Ｌ２）の回折効率は等しく、各回折効率ηは、次式で表される。
【００７２】
η＝（２／π）2・sin2（(４π／λ)Δｎ・ｄ） ・・・（４）
ここで、ｄは溝深さ、Δｎはｙ軸方向の偏光に対する等方性基板４１１と複屈折材料４５１の屈折率差、λは光源の波長である。
【００７３】
また、透過光（Ｌ３）の効率η0は次式で表される。
【００７４】
η0＝cos2（(４π／λ)Δｎ・ｄ） ・・・（５）
例えば、Δｎ＝０．１、λ＝０．６５μｍの場合、透過効率η0＝５０％を得るためには、ｄ＝０．４μｍとすれば良い。またこの時の回折効率は、＋１次回折光（Ｌ１）、−１次回折光（Ｌ２）ともに、２０％となる。（以下の説明はこの効率を一例として説明を行う。）
以上のようにして、入射光の進行方向を曲げ、その一部を回折する作用を持つ回折光学系１１８が実現できる。なお、図３では等方性基板４１０に形成された溝と等方性基板４１１に形成された溝が同じ方向（紙面奥行き方向）に形成されている様に便宜上図示したが、実際は異なる方向に形成されている。すなわち、図２のＬＤ−ＰＤユニット１６１上の各光検出器１９３、１９４および１９５に対して、＋１次回折光（Ｌ１）、−１次回折光（Ｌ２）及び透過光（Ｌ３）が適切に入射する関係になるように調整される。
【００７５】
等方性基板は単一の材料からなる基板に限られず、使用波長に対して透明な基板の上に異種の透明材料を形成または接着したものでも良い。複屈折基板を用い等方性材料を充填しても同様の効果が得られる。また複屈折基板に代えて等方性基板の表面に複屈折材料を形成したものを用いても良い。また、偏光異方性ホログラム素子１８１もしくは偏光異方性ホログラム素子１８２の、他方と対向していない面に１／４波長板１１５を一体に形成してもよく、それにより光学系の簡略化が図れる。
【００７６】
以下、参考例１の光ヘッド装置の動作を図１を用いて説明する。ＬＤ−ＰＤユニット１６１から出射した直線偏光の光ビームＬ０は、コリメートレンズ１０２により平行光に変換され偏光異方性ホログラム素子１８１に入射する。この光はｘ方向に偏光しているため、偏光異方性ホログラム素子１８１および偏光異方性ホログラム素子１８２では回折されず、１／４波長板１１５に入射する。この光はさらに１／４波長板１１５を透過し、１／４波長板１１５の作用により円偏光に変換される。円偏光に変換された光は、対物レンズ１０３に入射し、光ディスク１０５上に収束される（往路）。
【００７７】
光ディスク１０５で反射した光はもとの光路を逆にたどり、１／４波長板１１５を再び透過して、初めとは直角な方向（ｙ軸方向）の直線偏光になり、回折光学系１１８に入射する。回折光学系１１８は入射した光を、進行方向が曲げられた光（Ｌ３）と、その一部を回折した、＋１次回折光（Ｌ１）及び−１次回折光（Ｌ２）に変換する。
【００７８】
＋１次回折光（Ｌ１）及び−１次回折光（Ｌ２）は、図２に示すＬＤ−ＰＤユニット１６１上に配置された、複数の領域に分割された光検出器１９３と光検出器１９４にそれぞれ入射し、この領域からの信号によりサーボエラー信号を検出する。偏光異方性ホログラム素子１８２を透過した光Ｌ３は、等価的な発光点に対してｙ軸方向に近接して配置された光検出器１９５に収束され、データ信号として検出される。このように近接して配置すれば、波長変動などの誤差要因によるスポット移動を抑え、必要な受光面積を小さくできる。またｙ軸方向への配置は、発光点と最も近接可能な位置を選ぶためである。またこの配置は、光検出器１９３と光検出器１９４をｘ軸方向に並べて配置する必要があることと整合がとれている。
【００７９】
サーボエラー信号の検出についてさらに詳細を説明する。図４は偏光異方性ホログラム素子１８２を表す模式図である。図５はＬＤ−ＰＤユニット１６１の光検出器の形状と発光点の位置を表す模式図である。
【００８０】
図５の様に、ＬＤ−ＰＤユニット１６１に含まれる光検出器１９３、光検出器１９４は、発光点（または発光点と等価な点）Ｐを挟んで配置されている。光検出器１９３の中心のｙ座標は、半導体レーザ１０１の等価的な発光点のｙ座標と一致している。この配置により、波長変動などの誤差要因に対して影響を受け難くなっている。
【００８１】
光検出器１９３はｙ方向に２つの領域に分かれており、さらに各領域はｘ軸に平行な直線により各々２つの領域（領域ＦＥ１、ＦＥ２、およびＦＥ３、ＦＥ４）に分割されている。また光検出器１９４は、ｘ軸に平行な直線およびｙ軸に平行な直線により４つの領域に分割されている（領域ＴＥａ、ＴＥｂ、ＴＥｃ、ＴＥｄ）。
【００８２】
偏光異方性ホログラム素子１８２は、図４に示されるようにその中心（光軸と同じ）を通るｘ軸とｙ軸に平行な直線により、大きくＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの大領域に分割されている。さらに、それぞれの領域は複数の直線により短冊状の領域に分割されている。
【００８３】
偏光異方性ホログラム素子１８２に入射した復路の光は、偏光異方性ホログラム素子１８２の回折作用により、復路の＋１次回折光Ｌ１と−１次回折光Ｌ２に変換される。
【００８４】
上述の様に、偏光異方性ホログラム素子１８２は複数の領域に分割され、各領域は、それぞれ光を異なる方向および波面で回折するように形成されている。偏光異方性ホログラム素子１８２の各領域は、光ディスク１０５の記録面上に最小の光スポットが形成される状態（合焦点状態）で以下のとおり機能するように設計されている。
【００８５】
図４に示す偏光異方性ホログラム素子１８２の各領域に入射した光から生成される＋１次回折光Ｌ１は、図５に示す光検出器１９３の各位置に、以下のとおり入射する。
【００８６】
領域Ａｂに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ａｂで示す位置へ光検出器１９３よりも後方（ｚ座標が小さい位置）へ収束するように入射する。領域Ａｆに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ａｆで示す位置へ光検出器１９３よりも前方（ｚ座標が大きい位置）へ収束するように入射する。
【００８７】
領域Ｂｂに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ｂｂで示す位置へ光検出器１９３よりも後方（ｚ座標が小さい位置）へ収束するように入射する。領域Ｂｆに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ｂｆで示す位置へ光検出器１９３よりも前方（ｚ座標が大きい位置）へ収束するように入射する。
【００８８】
領域Ｃｂに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ｃｂで示す位置へ光検出器１９３よりも後方（ｚ座標が小さい位置）へ収束するように入射する。領域Ｃｆに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ｃｆで示す位置へ光検出器１９３よりも前方（ｚ座標が大きい位置）へ収束するように入射する。
【００８９】
領域Ｄｂに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ｄｂで示す位置へ光検出器１９３よりも後方（ｚ座標が小さい位置）へ収束するように入射する。領域Ｄｆに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ｄｆで示す位置へ光検出器１９３よりも前方（ｚ座標が大きい位置）へ収束するように入射する。
【００９０】
次に、偏光異方性ホログラム素子１８２により生成される−１次回折光Ｌ２は、光検出器１９４の以下の位置へ入射する。
【００９１】
図４の領域Ａｂに入射した光は、図５のＬ２Ａｂで示す位置へ入射する。領域Ａｆに入射した光は、Ｌ２Ａｆで示す位置へ入射する。
【００９２】
領域Ｂｂに入射した光は、Ｌ２Ｂｂで示す位置へ入射する。領域Ｂｆに入射した光は、Ｌ２Ｂｆで示す位置へ入射する。
【００９３】
領域Ｃｂに入射した光は、Ｌ２Ｃｂで示す位置へ入射する。領域Ｃｆに入射した光は、Ｌ２Ｃｆで示す位置へ入射する。
【００９４】
領域Ｄｂに入射した光は、Ｌ２Ｄｂで示す位置へ入射する。領域Ｄｆに入射した光は、Ｌ２Ｄｆで示す位置へ入射する。
【００９５】
このような構成の光ヘッド装置は、以下の様に各種信号を検出することができる。
【００９６】
トラッキングエラー信号は光検出器１９４により検出する。トラッキングエラー信号の検出法は、光ディスク１０５の種類により２つの方法を使い分ける。すなわち、連続溝形状の光ディスク（記録再生光ディスクなど）の場合はプッシュプル法、ピット形状のトラック情報を持つ光ディスク（ＲＯＭディスクなど）では位相差法を用いる。
【００９７】
光検出器１９４の各領域からの信号出力をその領域名で表すとすれば、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号ＴＥは、
ＴＥ＝（ＴＥａ＋ＴＥｂ）−（ＴＥｃ＋ＴＥｄ） ・・・（６）
で得ることができる。位相差法によるトラッキングエラー信号ＴＥは（ＴＥａ＋ＴＥｃ）と（ＴＥｂ＋ＴＥｄ）の位相比較で得ることができる。
【００９８】
フォーカスエラー信号ＦＥは光検出器１９３により検出する。光検出器１９３の各領域からの信号出力をその領域名で表すと、フォーカスエラー信号ＦＥは、
ＦＥ＝（ＦＥ１＋ＦＥ３）−（ＦＥ２＋ＦＥ４） ・・・（７）
で得ることができる。なお、ＦＥ信号は、半導体レーザ１０１の発光波長変化に伴うスポット移動によりオフセットを持つ。
【００９９】
この構成の光ヘッド装置では、データ信号を光検出器１９５からの信号のみで検出する。データ信号を検出するための光（Ｌ３）は光検出器１９５に収束する光であり、そのスポットサイズはサーボエラー信号検出用の光（Ｌ１，Ｌ２）に比べて小さい。したがって光検出器１９５の受光面積は小さくでき、その静電容量が減少する。結果として、良好な周波数特性が得られ、データ信号の高速な再生が可能となる。
【０１００】
さらに、受光面積が小さいことから迷光の影響を受けにくい。このため、迷光の多いシステム（例えば、多層に情報を記録した光ディスクを再生するシステム）でも良好な再生信号を得ることが可能となる。
【０１０１】
（参考例２）
図１に示した参考例１の構成の光ヘッド装置において、ＬＤ−ＰＤユニット１６１を、図６の構成のＬＤ−ＰＤユニット１６２に置き換えた構成とすることができる。シリコン基板２０４には、光検出器１９３、光検出器１９４、光検出器１９５が表面に形成されており、その表面の法線ベクトルがｚ軸方向になるように保持手段３０１の上面に固定されている。保持手段３０１の該上面と直交する一側面にはさらに半導体レーザ１０１が、出射光Ｌ０の方向がｚ軸方向に一致するように固定されている。
【０１０２】
この構成では、半導体レーザ１０１の発光点と光検出器１９５の光軸（ｚ軸方向）の位置が大きく異なる。このため、参考例１で説明した回折光学系１１８をそのまま用いたのでは、光Ｌ３は光検出器１９５上で収束しない。
【０１０３】
したがって、図１の回折光学系１１８に、入射光の進行方向を曲げる作用に加え、レンズ作用を持たせるようにする。この実現方法としては、図３で説明した構成の回折光学系１１８であれば、偏光異方性ホログラム素子１８１にレンズ作用を持つものを用いれば良い。以上の様にして、ＬＤ−ＰＤユニット１６２のように、発光点と光検出器の光軸の位置が異なるＬＤ−ＰＤユニットにおいても、参考例１と同様の効果のある光ヘッド装置が実現できる。
【０１０４】
なお、本参考例では半導体レーザ１０１とシリコン基板２０４が保持手段３０１に直接固定された場合について説明したが、これに限られず、実質的に固定されておれば、シリコン基板のような平行平板を介して固定してもよい。
【０１０５】
（参考例３）
図１に示した参考例１の構成の光ヘッド装置において、ＬＤ−ＰＤユニット１６１を、図７の構成のＬＤ−ＰＤユニット１６３に置き換えた構成とすることもできる。シリコン基板２０４は参考例２と同様であり、光検出器１９３、光検出器１９４及び光検出器１９５が表面に形成され、保持手段３０２に固定されている。半導体レーザ１０１は、エッチングミラー２０５が形成されたシリコン基板２２１に固定されている。さらにシリコン基板２２１は保持手段３０２に、出射光Ｌ０の方向がｚ軸方向に一致するよう固定されている。以上の様なＬＤ−ＰＤユニット１６３でも、参考例１と同様の効果のある光ヘッド装置を実現できる。
【０１０６】
（参考例４）
図１に示した参考例１の構成の光ヘッド装置において、ＬＤ−ＰＤユニット１６１を、図８の構成のＬＤ−ＰＤユニット１６４に置き換えた構成とすることもできる。シリコン基板２０４は参考例２と同様であり、光検出器１９３、光検出器１９４、及び光検出器１９５が表面に形成され、保持手段３０３に固定されている。１１７は面発光レーザであり、出射光Ｌ０の方向がｚ軸方向に一致するよう固定されている。以上の様なＬＤ−ＰＤユニット１６４でも、参考例１と同様の効果のある光ヘッド装置を実現できる。
【０１０７】
（参考例５）
図１における回折光学系１１８は、図３に示した参考例１の偏光異方性ホログラム素子１８１に近似させた形状のブレーズホログラムを用いて構成することもできる。図９は、参考例５における回折光学系の構成図である。ホログラム素子１８２は図３と同じものである。
【０１０８】
偏光異方性ホログラム素子１８３は、図３の偏光異方性ホログラム素子１８１の溝形状を、鋸歯状から階段状に変更したものである。偏光異方性ホログラム素子１８１同様、等方性基板４１２と複屈折材料４５２は、図１のｘ軸方向の屈折が一致するように選定されており、この方向の偏光を回折しない。
【０１０９】
階段状溝の１段の深さｄsは、階段の段数をＮとしたとき、
ｄs＝λ／（Ｎ・Δｎ） ・・・（８）
で表わされる値となるようにすれは最大回折効率が得られる。回折効率はＮが大きいほど良好であり、Ｎ＝４の場合８０％の値が得られる。
【０１１０】
偏光異方性ホログラム素子１８３は、半導体製造で広く用いられている作製工程（フォトリソグラフィー等）を用いて作製でき、大量生産が容易であるという特長がある。
【０１１１】
回折効率は、参考例１で用いた偏光異方性ホログラム素子１８１よりも劣るが、必要に応じてＮの値を大きくとれば実用上は問題ない。この時、表面形状の段数Ｎを２の整数乗（２m）にとれば、ｍ回のエッチング工程で作製が可能となり、少ない工程で回折効率の良いホログラム素子を実現できる。この場合、階段状溝の１段の深さｄsは、次式で表される。
【０１１２】
ｄs＝λ／（２m・Δｎ） ・・・（９）
なお、図９では、偏光異方性ホログラム素子１８２に形成された溝と、偏光異方性ホログラム素子１８３に形成された溝が同じ方向（紙面奥行き方向）に形成されている様に便宜上図示したが、実際は異なる方向に形成されている。
【０１１３】
また、偏光異方性ホログラム素子１８３もしくはホログラム素子１８２の、互いに対向していない面に１／４波長板１１５を一体に形成してもよく、光学系の簡略化が図れる。
【０１１４】
（実施の形態１）
図１における回折光学系１１８は、図１０に示すような偏光異方性ホログラム素子１８４を用いて構成することもできる。４１２および４１３は同じ屈折率を持つ等方性基板であり、等方性基板４１２の表面に鋸歯状の溝が形成され、等方性基板４１３の表面には凹凸の溝が形成されている。等方性基板４１２と等方性基板４１３は溝を対向させて配置され、その間には複屈折材料４５３が充填されている。
【０１１５】
複屈折材料４５３は、等方性基板４１２および等方性基板４１３と、図１のｘ軸方向の屈折が一致するように選定されている。このことにより、この方向の偏光を回折しない効果が実現される。また、等方性基板４１２は、図１のｙ軸方向の偏光を最大効率で回折させるために、溝の最深部を通過した光と、最浅部を通過した光の位相差が２πになるように、複屈折材料４５３の複屈折量に応じて溝の深さが決定されている。
【０１１６】
さらに等方性基板４１３の溝深さは、所定の回折効率が得られるように、参考例１で説明したように決定されている。
【０１１７】
このように、本実施の形態によれば、回折光学系１１８に適用可能な偏光異方性ホログラム素子を実現できる。
【０１１８】
なお図１０では、等方性基板４１２に形成された溝と、等方性基板４１３に形成された溝が同じ方向（紙面奥行き方向）に形成されている様に便宜上図示したが、実際は異なる方向に形成されている。また、表面に１／４波長板１１５を一体に形成してもよく、光学系の簡略化が図れる。
【０１１９】
（参考例６）
図１における回折光学系１１８は、図１１に示す偏光異方性ホログラム素子１８５を用いて構成することもできる。偏光異方性ホログラム素子１８５は、図１０に示した偏光異方性ホログラム素子１８４の等方性基板４１２を、階段状の表面形状を持つ等方性基板４１４に替えたものである。
【０１２０】
参考例５と同様に、半導体製造で広く用いられている作製工程（フォトリソグラフィー等）を用いて作製でき、大量生産が容易であるという特長がある。本参考例においても、表面形状の段数Ｎを２の整数乗（２m）にとれば、ｍ回のエッチング工程で作製が可能となり、少ない工程で回折効率の良いホログラム素子が実現できる。
【０１２１】
なお図１１では、等方性基板４１３に形成された溝と、等方性基板４１４に形成された溝が同じ方向（紙面奥行き方向）に形成されている様に便宜上図示したが、実際は異なる方向に形成されている。また、表面に１／４波長板１１５を一体に形成してもよく、光学系の簡略化が図れる。
【０１２２】
このように、本参考例によれば、回折光学系１１８に適用可能な偏光異方性ホログラム素子を実現できる。
【０１２３】
（実施の形態２）
実施の形態２について、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃ、図１３を用いて説明する。図１２Ａは、実施の形態１で用いる等方性基板４１２の斜視図であり、図１２Ｂは実施の形態１で用いる等方性基板４１３の斜視図である。また図１２Ｃは実施の形態２で用いる等方性基板４１５の斜視図である。
【０１２４】
等方性基板４１２の形状関数ｄ1（ｘ，ｙ）および等方性基板４１３の形状関数ｄ2（ｘ，ｙ）は、実施の形態１で説明した様に決定され、等方性基板４１５の形状関数ｄ0（ｘ，ｙ）は、ｄ1（ｘ，ｙ）とｄ2（ｘ，ｙ）の合成として決定される。つまり、
ｄ0（ｘ，ｙ）＝ｄ1（ｘ，ｙ）＋ｄ2（ｘ，ｙ） ・・・（１０）
で表されるように決定される。
【０１２５】
図１３は、本実施の形態に基づく偏光異方性ホログラム素子１８６の構造を示す。図１２Ｃの等方性基板４１５に、実施の形態１で用いた複屈折材料４５３を充填することにより、回折光学系１１８が構成される。
【０１２６】
つまり、偏光異方性ホログラム素子１８６は、入射光Ｌ０ａに対して回折光Ｌ３を発生し、同時に回折光Ｌ１、及び回折光Ｌ１の複素共役波である回折光Ｌ２を発生することができる。なお、回折光Ｌ１及び回折光Ｌ２は、回折光Ｌ３に付随して発生する高次回折光ではなく、回折光Ｌ３から独立した回折光である。
【０１２７】
本実施の形態によれば、実施の形態１および参考例６に比べ、構造が簡単で、より安価な光学系を構成できる。
【０１２８】
なお、ここでは実施の形態１の形状を基にした場合について説明したが、この限りでない。例えば、等方性基板４１２を参考例６で用いた等方性基板４１４に置き換えた場合でも同様の効果が得られる。また、表面に１／４波長板１１５を一体に形成してもよく、光学系の簡略化が図れる。
【０１２９】
（参考例７）
以下、参考例７について図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃ、図１５を用いて説明する。図１４Ａは、図１１に示した参考例６で用いた等方性基板４１４の斜視図であり、図１４Ｂは参考例６で用いた等方性基板４１３の斜視図である。また図１４Ｃは、参考例７で用いる等方性基板４１６の斜視図である。
【０１３０】
等方性基板４１４の形状関数ｄ1（ｘ、ｙ）および等方性基板４１３の形状関数ｄ2（ｘ，ｙ）は、参考例６で説明したように決定される。等方性基板４１６の形状関数ｄ0（ｘ，ｙ）は、ｄ1（ｘ、ｙ）とｄ2（ｘ、ｙ）の合成として決定される。つまり、
ｄ0（ｘ，ｙ）＝mod（ｄ1（ｘ，ｙ）＋ｄ2（ｘ，ｙ），λ／Δｎ）
・・・（１１）
で決定される。ここで関数ｍｏｄ（Ａ，Ｂ）はＡをＢで割った余りを表す関数と定義する。また、Δｎはｙ軸方向の偏光に対する等方性基板４１６と複屈折材料４５３の屈折率差、λは光源の波長である。
【０１３１】
図１５は本参考例に基づく偏光異方性ホログラム素子１８７の構造を表す図である。図１４Ｃに示される等方性基板４１６に、複屈折材料４５３を充填することにより構成される。
【０１３２】
本参考例によれば、実施の形態２に比べて溝の深さの浅い基板によって偏光異方性ホログラム素子が構成でき、作製が容易になるという特長がある。
【０１３３】
なお、ここでは参考例６の形状を基にした場合について説明したが、この限りでない。例えば、等方性基板４１４を、実施の形態１で用いた等方性基板４１２に置き換えた場合でも実現できる。
【０１３４】
さらに、形状関数ｄ1によって表わされる表面形状が階段状である場合は、形状関数ｄ1およびｄ2を適当に選ぶことにより、より簡単な工程により偏光異方性ホログラム素子を作製できる。つまり、形状関数ｄ2による溝の深さを形状関数ｄ1による階段の一段の深さにとれば、形状関数ｄ0による表面形状は形状関数ｄ1による表面形状と同じ段数Ｎを有することとなり、等方性基板４１４と同じ工程により等方性基板４１６を作製できる。
【０１３５】
さらに、形状関数ｄ1による階段の段数Ｎを２の整数乗（２m）にとれば、ｍ回のエッチング工程で作製が可能となる。例えば、Ｎ＝４の場合を考えると、形状関数ｄ2による溝の深さを形状関数ｄ1による階段の１段の深さと等しくすれば良く、この時の効率は、参考例５で説明した光学系と同じになる。
【０１３６】
このように、本参考例によれば、回折光学系１１８に適用可能な、作製工程の簡単な偏光異方性ホログラム素子が実現できる。なお、表面に１／４波長板１１５を一体に形成してもよく、光学系の簡略化が図れる。
【０１３７】
（実施の形態３）
実施の形態３の光ヘッド装置は、参考例１における光ヘッド装置の図２に示したＬＤ−ＰＤユニット１６１上の光検出器１９５に代えて、図１６に示す光検出器１９６を用いて構成される。光検出器１９６は２つの領域（ＲＦ１、ＲＦ２）を有する。また、図３の偏光異方性ホログラム素子１８１、１８２に相当する、図１７及び図１８に示す偏光異方性ホログラム素子１８８、１８９の溝形状は以下に述べる方法により決定される。
【０１３８】
偏光異方性ホログラム素子１８８は、それぞれ異なる溝形状を持つ２つの領域（領域Ｌ，領域Ｒ）を有する。２つの領域は、いずれも偏光異方性ホログラム素子１８１と同様に、ｙ軸方向の偏光を最大効率で回折するように設計されている。領域Ｌの溝形状は、ｙ軸方向に偏光した入射光を光検出器１９６のＲＦ１に入射する回折光に変換するように決定される。また、領域Ｒの溝形状は、ｙ軸方向に偏光した入射光を光検出器１９６のＲＦ２に入射する回折光に変換するように決定される。
【０１３９】
図１８に示した偏光異方性ホログラム素子１８９は、図４に示された参考例１における偏光異方性ホログラム素子１８２と同様に分割されている。偏光異方性ホログラム素子１８９の各領域は、光ディスク１０５記録面上に最小の光スポットが形成される状態（合焦点状態）で以下のとおり機能するように設計されている。
【０１４０】
偏光異方性ホログラム素子１８８（図１７）の各領域Ｌ，Ｒで回折された光は、偏光異方性ホログラム素子１８９（図１８）の各領域に入射し、＋１次回折光Ｌ１と−１次回折光Ｌ２とが生成される。＋１次回折光Ｌ１は、図１６に示す光検出器１９３及び１９４の各位置に、以下のとおり入射する。
【０１４１】
領域Ｒ（図１７）で回折され、領域Ａｂ（図１８）に入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ａｂ（図１６）で示す位置へ、光検出器１９３よりも後方（ｚ座標が小さい位置）へ収束するように入射する。領域Ｒで回折され、領域Ａｆに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ａｆで示す位置へ光検出器１９３よりも前方（ｚ座標が大きい位置）へ収束するように入射する。
【０１４２】
領域Ｒで回折され、領域Ｂｂに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ｂｂで示す位置へ光検出器１９３よりも後方（ｚ座標が小さい位置）へ収束するように入射する。領域Ｒで回折され、領域Ｂｆに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ｂｆで示す位置へ光検出器１９３よりも前方（ｚ座標が大きい位置）へ収束するように入射する。
【０１４３】
領域Ｌで回折され、領域Ｃｂに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ｃｂで示す位置へ光検出器１９３よりも後方（ｚ座標が小さい位置）へ収束するように入射する。領域Ｌで回折され、領域Ｃｆに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ｃｆで示す位置へ光検出器１９３よりも前方（ｚ座標が大きい位置）へ収束するように入射する。
【０１４４】
領域Ｌで回折され、領域Ｄｂに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ｄｂで示す位置へ光検出器１９３よりも後方（ｚ座標が小さい位置）へ収束するように入射する。領域Ｌで回折され、領域Ｄｆに入射した光は、光検出器１９３のＬ１Ｄｆで示す位置へ光検出器１９３よりも前方（ｚ座標が大きい位置）へ収束するように入射する。
【０１４５】
次に、偏光異方性ホログラム素子１８９により生成される−１次回折光Ｌ２は、光検出器１９４の以下の位置へ入射する。
【０１４６】
領域Ａｂに入射した光は、Ｌ２Ａｂで示す位置へ入射する。領域Ａｆに入射した光は、Ｌ２Ａｆで示す位置へ入射する。
【０１４７】
領域Ｂｂに入射した光は、Ｌ２Ｂｂで示す位置へ入射する。領域Ｂｆに入射した光は、Ｌ２Ｂｆで示す位置へ入射する。
【０１４８】
領域Ｃｂに入射した光は、Ｌ２Ｃｂで示す位置へ入射する。領域Ｃｆに入射した光は、Ｌ２Ｃｆで示す位置へ入射する。
【０１４９】
領域Ｄｂに入射した光は、Ｌ２Ｄｂで示す位置へ入射する。領域Ｄｆに入射した光は、Ｌ２Ｄｆで示す位置へ入射する。
【０１５０】
偏光異方性ホログラム素子１８８の領域Ｌ、Ｒにそれぞれ入射した光であって、偏光異方性ホログラム素子１８９で回折されずに透過した光Ｌ３Ｌ、Ｌ３Ｒは、それぞれ光検出器１９６の受光領域ＲＦ１，ＲＦ２に集光される。
【０１５１】
本実施の形態の光ヘッド装置は、アドレスなどの情報信号が溝の左右の位置により記録されているシステムでも信号を検出できる。
【０１５２】
なお、本実施の形態においては、参考例１で用いたＬＤ−ＰＤユニット１６１の検出領域を変更した場合について説明したが、受光素子と発光素子が近接して配置され、２つのデータ信号用の光を検出することが可能であるならばこの限りではない。例えば参考例２〜４におけるＬＤ−ＰＤユニットの受光素子を変更したものでも構成可能である。
【０１５３】
（実施の形態４）
図１９は、本発明の実施の形態４における光情報処理装置を示す。本実施の形態においては、参考例１の光ヘッド装置を用いた光情報処理装置について説明するが、他の実施の形態の光ヘッド装置を用いた光情報処理装置も同様に構成できる。
【０１５４】
図１９において光ディスク１０５は、光ディスク回転機構５０１によって回転される。光ヘッド装置５００は、光ディスク１０５の所望の情報が存在するトラックのところまで、光ヘッド装置駆動装置５０２によって駆動される。光ヘッド装置５００の各受光領域からの検出信号は、ヘッドアンプ５０３で電流電圧変換され、増幅されて電気回路５０４へ入力される。
【０１５５】
電気回路５０４は、入力信号を演算しサーボエラー信号を得て、光ヘッド装置５００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５００は、光ディスク１０５に対してフォーカスサーボと、トラッキングサーボを行い、光ディスク１０５に対するデータ信号の読み出し、書き込みあるいは消去を行う。
【０１５６】
図２０にヘッドアンプ５０３と電気回路５０４の一部の回路構成を示す。データ信号を検出するために、光検出器１９５からのデータ信号は、回路ＩＶRFで電流電圧変換される。この信号はサーボエラー信号を検出する必要がないため、帯域の制限のある回路構成でも使用可能であり、構成が簡単で低ノイズの回路を構成しやすい。また従来では、６チャンネルのアンプからの信号を全加算することによりデータ信号を得ていたので、アンプノイズも同時に加算されてしまっていた。これに比較して本発明では、１チャンネルのアンプノイズしか混入しないため、従来の１／６0.5の大きさにノイズを低減できる。なお、実施の形態３で示した光ヘッド装置を用いた場合は、回路ＩＶRFと同様の回路を１個追加すればよい。
【０１５７】
光検出器１９３の各領域（ＦＥ１，ＦＥ２，ＦＥ３，ＦＥ４）からの信号は、フォーカスエラー（ＦＥ）信号検出のために、ＦＥ１とＦＥ３、ＦＥ２とＦＥ４が結線され、それぞれ回路ＩＶ1および回路ＩＶ2により電流電圧変換され、この出力の差によりフォーカスエラー信号を得る。この回路系に用いられているアンプはデータ信号を検出しないために、比較的低い周波数のサーボ帯域で動作すれば良く、簡単な構成で低電流のアンプが実現できる。
【０１５８】
光検出器１９４の各領域（ＴＥａ，ＴＥｂ，ＴＥｃ，ＴＥｄ）からの信号は、トラッキングエラー（ＴＥ）信号検出のために、それぞれ回路ＩＶa、ＩＶb、ＩＶc、ＩＶdにより電流電圧変換される。
【０１５９】
プッシュプル法によりトラッキングサーボ信号を得るためには、回路ＩＶaと回路ＩＶbの出力を加算し、回路ＩＶcと回路ＩＶdの出力を加算して、それぞれの差をとればよい。位相差法によりトラッキングサーボ信号を得るためには、回路ＩＶaと回路ＩＶcの出力を加算し、回路ＩＶbと回路ＩＶdの出力を加算して、それぞれの出力信号の位相比較を行えばよい。
【０１６０】
アンプの使用帯域はサーボエラー信号の検出方法によって異なる。プッシュプル信号のみを検出する場合はサーボ帯域のみで良い。また位相差信号のみを検出する場合は信号帯域のみで良い。２つの方式を切り替えて使用する場合は、全帯域を使用する必要がある。いずれの場合もデータ信号再生ほどノイズの影響をうけないので、回路としては簡単なものでよい。
【０１６１】
上記構成によれば、データ信号の高速な再生が可能で、迷光の多いシステムでも良好な再生信号を得ることが可能な光情報処理装置を実現できる。
【０１６２】
なお、本実施の形態の説明は、ヘッドアンプ５０３および電気回路５０４の一部が光ヘッド装置とは独立して設置された場合について説明したが、この限りではなく、光ヘッド装置５００内部にこのすべてもしくは一部を実装することも可能であり、受光素子基板上に作製することも可能である。
【０１６３】
以上に説明した実施の形態は、いずれもあくまでも本発明の技術的内容を明らかにする意図のものであって、本発明はこのような具体例にのみ限定して解釈されるものではなく、その発明の精神と請求の範囲に記載する範囲内でいろいろと変更して実施することができ、本発明を広義に解釈すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、参考例１における光ヘッド装置の構成を示す断面模式図である。
【図２】 図２は、図１におけるＬＤ−ＰＤユニットの構造を表す斜視図である。
【図３】 図３は、図１における回折光学系の構成を示す断面模式図である。
【図４】 図４は、図１における偏光異方性ホログラム素子を表す平面模式図である。
【図５】 図５は、図２に示したＬＤ−ＰＤユニットの受光素子形状と発光点の位置を表す平面模式図である。
【図６】 図６は、参考例２におけるＬＤ−ＰＤユニットの構造を表した斜視図である。
【図７】 図７は、参考例３におけるＬＤ−ＰＤユニットの構造を表した斜視図である。
【図８】 図８は、参考例４におけるＬＤ−ＰＤユニットの構造を表した斜視図である。
【図９】 図９は、参考例５における回折光学系の構成を示す断面模式図である。
【図１０】 図１０は、実施の形態１における偏光異方性ホログラム素子を表す断面模式図である。
【図１１】 図１１は、参考例６における偏光異方性ホログラム素子を表す断面模式図である。
【図１２】 図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃは、実施の形態２における偏光異方性ホログラム素子の構造を説明する斜視図である。
【図１３】 図１３は、実施の形態２における偏光異方性ホログラム素子を表す断面模式図である。
【図１４】 図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃは、参考例７における偏光異方性ホログラム素子の構造を説明する斜視図である。
【図１５】 図１５は、参考例７における偏光異方性ホログラム素子を表す断面模式図である。
【図１６】 図１６は、実施の形態３における受光素子形状と発光点の位置を表す平面模式図である。
【図１７】 図１７は、実施の形態３における偏光異方性ホログラム素子を表す平面模式図である。
【図１８】 図１８は、実施の形態３における偏光異方性ホログラム素子を表す平面模式図である。
【図１９】 図１９は、実施の形態４における光情報処理装置の構成図である。
【図２０】 図２０は、実施の形態４におけるヘッドアンプと電気回路の一部の構成を示す回路図である。
【図２１】 図２１は、従来の光ヘッド装置の構成を示す断面模式図である。
【図２２】 図２２は、従来の偏光異方性ホログラムを表す平面模式図である。
【図２３】 図２３は、従来のＬＤ−ＰＤユニットの構造を表した平面模式図である。
Claims (2)
- 放射光源と、前記放射光源からの光ビームを情報媒体上に収束して微小スポットを形成する収束光学系と、前記情報媒体で反射した光ビームを受け光電流を出力する複数の領域に分割された光検出器と、前記光ビームを回折光として回折させる回折光学素子とを具備した光ヘッド装置であって、
前記回折光学素子は、
入射光から、前記光検出器に含まれる第１の検出領域に入射する第１の回折光を特定の方向に最大効率で発生させる第一の回折面と、
前記第１の回折光に付随して発生した高次回折光ではない第２の回折光を発生させる第二の回折面とを具備し、
前記第２の回折光は、前記光検出器に含まれる第２の検出領域に入射し、
前記第１の検出領域と前記第２の検出領域は異なる領域であり、
前記第一の回折面と前記第二の回折面にはそれぞれ凹凸形状があり、前記第一の回折面の凹凸形状と前記第二の回折面の凹凸形状はそれぞれ互いに異なる方向を向いており、
前記第一の回折面と前記第二の回折面の間に偏光異方性材料を挟んだ構造であることを特徴とする光ヘッド装置。 - 請求項１に記載の光ヘッド装置と、
前記光ヘッド装置により検出された信号を処理し、所望の信号を取り出す電気回路とを具備した光情報処理装置。
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