JPH04212730A - 光ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスクあるいは光
カードなど、光媒体もしくは光磁気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に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】高密度・大容量の記憶媒体として、ピッ
ト状パターンを有する光ディスクを用いる光メモリ技術
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。微小に絞られた
光ビームを介して光ディスクへの情報の記録再生が高い
信頼性のもとに首尾よく遂行されるメカニズムは、ひと
えにその光学系に因っている。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、回折限界の微小スポ
ットを形成する集光性、前記光学系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現わされており、特に近
年、光ピックアップ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ピックアップヘッド装置が
開示されている。

【０００３】第１の従来例として、図２１に、’倉田、
三宅、酒井、久保、石川：「イオンビームエッチングに
よるホログラム素子の高効率化」、１９９０年度精密工
学会秋季大会学術講演会講演論文集Ｐ．１０３９〜１０
４０’において示された光ヘッドの構成図を示す。

【０００４】図２１において、２は半導体レーザ等の放
射光源である。この光源から出射した光ビーム３（レー
ザ光）はホログラム１０１を透過して対物レンズ４に入
射し、情報媒体５上に集光される。情報媒体５で反射し
た光ビ−ムはもとの光路を逆にたどってホログラム１０
１に入射する。このホログラムから生じる往路の＋１次
回折光６は光検出器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、サーボ信号及び、情報信号を得
ることができる。

【０００５】ここで、放射光源２から情報媒体５へ至る
往路においてホログラム１０１を透過する光量（０次回
折光量）と復路においてホログラムにより回折する＋１
次回折光量の積で表される光の利用効率を最大にするた
め、ホログラム１０１はブレーズ化されている。また図
２１に示す往路の−１次回折光８のように往路にホログ
ラム１０１から発生する回折光は−１次回折光８の回折
角を大きくすることにより、対物レンズ４に入射しない
ように設計されている。また、光ヘッド装置の小型化を
図るため、放射光源２と光検出器７は近接して置かれて
いる。このように、回折角を大きくし、かつ、放射光源
２と光検出器７を近接して配置するため、必然的にホロ
グラム１０１は放射光源２に近接して配置することにな
る。

【０００６】次に第２の従来例として特開　　昭６４−
６２８３８号公報において示された光ヘッドの構成図を
図２２に示す。同図の通り、ホログラムは対物レンズと
一体化されているのが特徴である。対物レンズ４がホロ
グラム１０１に対して独立に可動な構成であれば、図２
３に示すように対物レンズ４がトラック追従などによっ
て動いた時にホログラム１０１上での光ビーム３１も動
く。このため光検出器７上での復路の＋１次回折光の像
も動いてサーボ信号に悪影響が出る。これに対して図２
２に示す従来例ではホログラム１０１と対物レンズ４は
、保持手段１３によって一定の相対位置を保持して一体
に設けられているので、トラッキング制御のために駆動
装置１００に対して対物レンズ４が移動しても情報媒体
５から反射した光ビ−ムは、ホログラム１０１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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】第１の従来例では、図
２１を見ても明らかなように回折角を大きくし、かつ、
放射光源２と光検出器７を近接して配置するため、必然
的にホログラム１０１は放射光源２に近接して配置する
ことになる。従って、ホログラム１０１上における対物
レンズ４の開口の投影、すなわち有効径Ｒも非常に小さ
くなる。このため光ヘッドの組立てにおいて、ホログラ
ム１０１と放射光源２との相対位置の許容誤差が小さく
なり、組立てコストの上昇を招くという課題がある。

【０００８】また、第２の従来例の光学系構成によれば
、ホログラム１０１がブレーズ化されていないため光の
利用効率が低く、サーボ信号や情報信号のＳ／Ｎ比が低
いという課題がある。また、放射光源２から情報媒体５
へ至る光路（往路）においても、ホログラム１０１から
回折光が発生するため、この回折光も情報媒体５で反射
して対物レンズ４によって光検出器７上に集光される。 情報媒体５から反射して対物レンズ４によって集光され
、ホログラム１０１によって回折して光検出器７に至る
光路（以後、復路と呼ぶ）で発生する＋１次回折光を信
号検出に用いるとすると、往路に発生する−１次回折光
が、光検出器７上で復路の＋１次回折光と同じ位置に入
射する。この様子を図２４に示す。往路の−１次回折光
８で、復路の０次回折光８１となったビームと往路の０
次回折光６１がホログラム１０１に入射して回折した復
路の＋１次回折光６は、情報媒体５上の異なる位置で反
射しているので当然異なる情報を持っていることになる
。したがって、レンズとホログラムを一体化した構成の
光学系は、往路の−１次光８によってサ−ボ信号や情報
信号にノイズが混入してＳ／Ｎが低下するという課題を
有する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では上述の課題を
解決するため、放射光源と、前記放射光源からの光ビー
ムを受け情報媒体上へ微小スポットに収束する集光光学
系と、前記情報媒体で反射、回折した光ビームを受け光
電流を出力する複数の光検出部からなる光検出器と、前
記情報媒体で反射した光ビームを＋１次回折光として回
折させて前記光検出器へ光ビームを導くためのホログラ
ムとを具備した光ヘッド装置において、前記ホログラム
の断面形状をブレーズ化して前記放射光源から前記情報
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
０次光以外の回折光の前記光検出部に入射する光量を抑
圧し、また前記ホログラムは前記集光光学系の近傍にあ
って前記放射光源からは離れていることを特徴とする光
ヘッド装置不要な次数の回折光の回折効率を抑圧したブ
レーズ化ホログラムを用いて、光ヘッド装置を構成する
。

【００１０】また、放射光源と、放射光源より出射する
光ビームを受けて情報媒体上ヘ収束させる集光光学系と
、前記集光光学系の支持体に一体化支持されたブレ−ズ
化ホログラムと、前記情報媒体上で反射した光ビームが
前記ホログラムと一体化した集光光学系に入射すること
によって発生した＋１次回折光を受けてそれぞれの回折
光またはそれぞれの回折光を複数に分割して得られた光
量に応じて光電流を発生するように構成された光検出器
とを有する光ヘッド装置、という構成にする。

【００１１】さらに、放射光源と、前記放射光源からの
光ビームを受け情報媒体上へ微小スポットに収束する集
光光学系と、前記情報媒体で反射、回折した光ビームを
受け光電流を出力する複数の光検出部からなる光検出器
と、前記情報媒体で反射した光ビームを＋１次回折光と
して回折させて前記光検出器へ光ビームを導くためのホ
ログラムとを具備した光ヘッド装置において、前記ホロ
グラムの断面形状がブレーズ化され、かつ、ホログラム
から発生する＋１次回折光が光検出器面の前側と後ろ側
にそれぞれ焦点をもつ２つの球面波を含むことを特徴と
する光ヘッド装置という構成にする。

【００１２】

【作用】上記手段を用いることにより、（１）ホログラ
ムをブレーズ化することにより、往路の０次回折光と復
路の＋１次回折光の回折効率が大きくなるので光の利用
効率が向上し、サーボ信号や情報信号のＳ／Ｎ比が向上
する。 （２）ブレーズ化ホログラムの断面形状の最適設計によ
って放射光源から情報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
出器と放射光源を近接して配置することと、ブレーズ化
ホログラム１の有効径Ｒ１を大きくすることを同時に実
現できるので組み立て時における位置の許容誤差を緩和
することができる。 （３）ブレ−ズ化ホログラムを対物レンズと一体化した
構成を用いることによりトラッキング追従による対物レ
ンズの移動にかかわらず、ホログラムから生ずる往路の
回折光は光検出器上で動かない。従って、トラッキング
追従と並行して、安定なフォーカスエラー信号を得るこ
とができる。また、ホログラムがブレ−ズ化されている
ため、往路の−１次回折光などの不要な回折光の回折効
率は復路の＋１次や往路の０次の回折光の回折効率に比
べて小さく、したがって往路の−１次回折光などの不要
な回折光によるサ−ボ信号や情報信号の劣化も著しく小
さくなる。したがって非常に安定なサーボと情報の読み
取りを実現できる。 （４）フォーカスサーボ信号の検出方式としてＳＳＤ法
を用いることにより組み立て許容誤差のさらに大きな光
ヘッド装置を構成できる。また、ホログラムパターンを
分割して、２種の領域から曲率の異なる球面波を復路の
＋１次回折光として発生させる構成とすることによりホ
ログラムのブレーズ化とＳＳＤ法を同時に実現すること
が容易にできる。従って、光ヘッド装置の組立許容誤差
を著しく緩和できると同時に、Ｓ／Ｎ比の非常によい信
号の得られる光ヘッド装置を構成できる。 （５）反射型ブレーズ化ホログラムを用いて光ヘッド装
置を構成することによって光軸の折りまげミラーの役割
も兼ねることができるので、薄型の光ヘッド装置を少数
の部品で構成できる。その上、放射光源、光検出器、反
射型ブレーズ化ホログラム、及び対物レンズなどのすべ
ての光学部品を筐体によって一体化して、一体駆動する
と対物レンズがトラック追従によって移動しても放射光
源に対する相対位置が変化せず、軸外収差が発生しない
という効果がある。さらにまた、軸外収差が発生しない
ことから対物レンズを小型化、薄型化できて、より一層
小型で薄型の光ヘッド装置を構成できる。

【００１３】

【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例を説明する
。図１は本発明第１の実施例による構成図である。同図
において１はブレーズ化ホログラムであり、２は半導体
レーザ等の放射光源である。本発明の特徴はブレーズ化
ホログラム１を対物レンズ４に近づけて設置するところ
である。以下、その動作について説明する。この光源か
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を透過して対物レンズ４に入射し、情報媒体５上
に集光される。情報媒体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に入射する
。このブレーズ化ホログラム１から生じる復路の＋１次
回折光６は光検出器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、サーボ信号及び、情報信号を得
ることができる。

【００１４】従来例では図２１に示すようにブレーズ化
ホログラムは往路の−１次回折光が対物レンズ４に入射
しないようにするため放射光源２に近づけて設置してい
る。これに対して、本発明では、不要な次数の回折効率
を抑圧するようにブレーズ化ホログラム１がブレ−ズ化
されている。このため、ブレーズ化ホログラム１が対物
レンズ４近くに配置され、かつ、光検出器７と放射光源
２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に入射する光量が、著しく小さくなることが特徴であ
る。ここで、ブレーズ化によって＋１次回折光の回折効
率に比べて、−１次回折光の回折効率が小さくなるとい
う効果が得られることは、藤田、西原、小山：”電子ビ
ーム描画作製マイクロフレネルレンズのブレーズ化。”
　　電子通信学会技術研究報告、Ｖｏｌ．８２，Ｎｏ．
４７，ＰＡＧＥ．４９−５５　　（ＯＱＥ８２−２５）
　　１９８２　　などにも示されている。この文献には
、フレネルレンズの集光特性を向上させるためにブレー
ズ化を利用しているが、本発明ではホログラムから発生
する往路の−１次回折光の光量を抑圧するためにブレー
ズ化を利用する。

【００１５】図２にブレーズ化ホログラム１０２を鋸歯
状の断面形状を持つレリーフ型の透過型ホログラムとし
て実現した例を示す。図２において、レリーフの山と谷
の高さの差をｄ、ホログラム１０２を構成する透明基板
の屈折率をｎ、ホログラム１０２の周囲の屈折率をｎ０
、放射光源２の波長をλとして、位相変調量φは、φ＝
２π・ｄ（ｎ−ｎ０）／λ　　…式１である。

【００１６】図３に、位相変調量φを横軸に回折効率を
縦軸に示した関係をグラフにして示す。上記文献に示し
たように＋１次回折光の回折効率を最大にするという目
的に対しては、φ＝２πにすればよい。これに対して、
本発明では、図１において往路の０次回折光６１が、情
報媒体５上で反射してブレーズ化ホログラム１で回折し
た復路の＋１次回折光６を信号検出に用いるため、往路
の０次回折光６１の回折効率（透過率）は大きくなけれ
ばならない。またさらに、光検出に不要な往路の−１次
回折光の回折効率は＋１次回折光の回折効率に比べて小
さくなければならない。そこで、例えば図２のように鋸
歯状のブレーズ化を行うときは、図３から明らかなよう
にφをπ〜２πの間に設定することによって、往路の−
１次回折光の光量を抑圧することができる。

【００１７】このようなブレーズ化ホログラム１０２を
用いて光ヘッド装置を構成することにより、やはり、ブ
レーズ化ホログラム１が対物レンズ４近くに配置され、
かつ、光検出器７と放射光源２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に入射する光量が、著し
く小さくなる、という効果がある。

【００１８】図４と図５に、ブレ−ズ化ホログラムの作
製法の例をしめす。図４では、硝子などの透明基板９上
にフォトレジスト１０でホログラムパタ−ンを形成し、
斜め方向からイオンビ−ム１１をあてて（リアクティブ
・イオン・ビームエッチング）、エッチングする（ａ）
。こうして、（ｂ）のような、レリ−フ型のブレ−ズ化
ホログラム１０２を作製することができる。また、図５
（ａ），（ｂ），（ｃ）のように数回のエッチングをく
り返すことによって、階段状の断面形状を得ることがで
きる。２００，２０１はエッチング部である。 図５のような方法でブレ−ズ化の効果を十分に得られる
ことは、既に報告されている。（例えば、Ｊ．Ｌｏｇｕ
ｅ　ａｎｄ　Ｍ．Ｌ．ｃｈｉｓｈｏｌｍ：”Ｇｅｎａｒ
ａｌ　ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ　ｔｏ　ｍａｓｋ　ｄｅｓ
ｉｇｎ　ｆｏｒ　ｂｉｎａｒｙ　ｏｐｔｉｃｓ，”　Ｐ
ｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ＳＰＩＥ　Ｖｏｌ．１０
５２，ｐｐ．１９−２４（”ジェイ・ロ−グ　　アンド
　　エム・エル・シショルム”ジェネラル　　アプロー
チズ　　ツゥー　　マスク　　デザインフォー　　バイ
ナリー　　オプティクス”　　プロシ−ディングス　　
オブ　　エス・ピー・アイ・イー　　ボリューム　　１
０５２　　ページ１９−２４））さらに、図５に示した
ように２回のエッチングによって階段上の断面形状を作
成すると、図３に示した鋸歯状の断面形状よりも回折効
率の制御の自由度を高くすることができる。すなわち、
一回目のエッチング深さと二回目のエッチング深さを独
立に制御して不要な回折光の回折効率を低く、同時に、
往復の光の利用効率を高くすることができる。

【００１９】以下に図５に示した作製方法を用いてブレ
ーズ化ホログラムを作製する場合の、回折効率の設計例
を示す。またその設計に基づいて作製したホログラムを
用いて光ヘッド装置を構成することとその効果を説明す
る。

【００２０】図６において（ａ）に示す１回目のエッチ
ング量をｄ１、（ｂ）に示す２回目のエッチング量をｄ
２とする。レリーフ型ホログラム１０２に光ビームを入
射させたときこの光ビームが受ける位相変調量φ１とφ
２はそれぞれ式１と同様に、 φ１　＝２π・ｄ１　（ｎ−ｎ０　）／λ　　…式２φ
２　＝２π・ｄ２　（ｎ−ｎ０　）／λ　　…式３で与
えられる。

【００２１】回折効率は位相変調量のフーリエ変換によ
って次式のように与えられる。 　　η−１＝２／π２　・（１−ＳＩＮ（φ２　））・
（１−ＣＯＳ（φ１　））…式４　　η０　＝１／４・
（１＋ＣＯＳ（φ２　））・（１＋ＣＯＳ（φ１　））
　　…式５　　η＋１＝２／π２　・（１＋ＳＩＮ（φ
２　））・（１−ＣＯＳ（φ１　））…式６　　η＋２
＝１／π２　・（１−ＣＯＳ（φ２　））・（１＋ＣＯ
Ｓ（φ１　））…式７（η−１〜η＋２はそれぞれ−１
次から＋２次までの回折効率）ここでまず、往路に発生
する回折光がサーボ信号へ及ぼす影響を考える。フォー
カスサーボ信号の検出方式として多くの場合に用いられ
る方法に、非点収差法がある。これはディスク上での光
スポットの形が図７のように変化することを利用する方
式である。図７において（ｂ）がジャストフォーカスを
、（ａ）と（ｃ）がデフォーカス状態をあらわす。フオ
ーカスサーボ信号ＦＥは４分割光検出器からの出力をＳ
１〜Ｓ４として、ＦＥ＝（Ｓ１＋Ｓ４）−（Ｓ２＋Ｓ３
）…式８という演算によって与えられる。

【００２２】ホログラムを用いて、光ヘッド装置を構成
するときに、例えば非点収差法を採用すると、往路に発
生する−１次回折光も非点収差を持つ。従ってディスク
上で反射して光検出器に入射し、デフォーカスに対して
やはり図７のように光検出器上での回折光の形が変化す
る。但し、往路の−１次回折光は＋１次回折光の共役波
であるのでデフォーカスに対する光検出器上での形の変
化の方向は＋１次回折光の逆になる。例えば、復路の＋
１次回折光が光検出器上で図７の（ａ）の形になるとき
には往路の−１次回折光は光検出器上で図７の（ｃ）の
形になる。そしてまた復路の＋１次回折光が光検出器上
で図７の（ｃ）の形になるときには往路の−１次回折光
は光検出器上で図７の（ａ）の形になる。

【００２３】このため往路の−１次回折光は図８の（ｂ
）に示すような偽のサーボ信号を発生する。上述のよう
に往路の−１次回折光のデフォーカスに対する光検出器
上での形の方向は＋１次回折光の逆であるため、この偽
のフォーカスサーボ信号は、図８の（ａ）に示す本来の
フォーカスサーボ信号と逆相の動きをし、本来のフォー
カスサーボ信号を打ち消す働きをする。

【００２４】従って往路の−１次回折光が光検出器に入
射する光量の、復路に発生する＋１次回折光に対する割
合Ｅ１　を小さくしなければならない。ここで、　　Ｅ
１　＝（η−１・η０　）／（η０　・η＋１）＝η−
１／η＋１　　　…式９である。

【００２５】従って、式４の式と式６の式より　　Ｅ１
　＝（１−ＣＯＳφ２　）／（１＋ＣＯＳφ２　）　　
…式１０となる。

【００２６】よって、図６に示した方法によってホログ
ラム１０２を作成するときに、φ２　がπ／２程度にな
るように設計すれば、Ｅ１　が小さくなり、回折角を大
きくすることなしにフォーカスサーボ信号の劣化を抑え
ることができる。このホログラム１０２を図１のブレー
ズ化ホログラム１として用いて、光ヘッド装置を構成す
れば放射光源２と光検出器７を近接して配置してもなお
、図１のブレーズ化ホログラム１を対物レンズ４の近く
に配置でき、図１のブレーズ化ホログラム１の有効径Ｒ
１を大きくできるので光ヘッド装置の組み立て時におけ
るブレーズ化ホログラム１の位置の許容誤差を緩和する
ことができる。

【００２７】次に情報信号に対する往路の回折光の影響
を考える。例えば、往路にホログラムから発生する−１
次回折光は図２４に示したように、情報媒体５で反射し
てホログラムに入射し、その（復路の）０次回折光が光
検出器に入射する。同様に、図９に示すように往路のＮ
次回折光６２が情報媒体５で反射して、ホログラム１０
３に入射したときに発生する復路の（Ｎ＋１）次回折光
も光検出器に入射する。これらの光検出器に入射する光
のうち、最も光の強度の強いものは、往路の０次回折光
６１がホログラム１０３に入射して発生する復路の＋１
次回折光（これをＬ１とする）である。その次に強い光
は、往路、または復路のどちらかに０次、または＋１次
の回折を含む光である。すなわち、往路の−１次回折光
がホログラムに入射して発生する復路の０次回折光（こ
れをＬ２とする）と、往路の＋１次回折光がホログラム
に入射して発生する復路の＋２次回折光（これをＬ３と
する）である。従ってこの２つの光の光量が、Ｌ１の光
量に対して十分に小さくなるように設計すれば、不要な
回折光が情報信号に与える影響すなわち、ノイズを小さ
く抑えることができる。

【００２８】また光量の面だけでなく、情報媒体５上で
のスポットの大きさを考えても高次の回折光ほど収差や
デフォーカスの量が大きいので、あまり情報媒体５上の
ピットの情報を反映した光量変化がなく、光検出器７に
入射してもノイズを発生しない。従って、往路の−１次
回折光と往路の＋１次回折光が光検出器上に入射する光
量、すなわち、Ｌ２とＬ３の光量を小さくすればよい。 そこでこれらの不要な光（Ｌ２とＬ３）の光量の、Ｌ１
の光量に対する比をＥ２　とすると、 　　　　　　　　　　　　　　　　Ｅ２　＝（η−１・
η０　＋η＋１・η＋２）／（η０　・η＋１）＝η−
１／η＋１＋η＋２／η０　　　…式１１ となる。式４から式７に示した式から求まる回折効率を
式１１に示した式に代入すると、 Ｅ２　＝（１−ＳＩＮ（φ２　））／（１＋ＳＩＮ（φ
２　））＋　　　　　　　　４／π２　・（１−ＣＯＳ
（φ２　）／（１＋ＣＯＳ（φ２　））…式１２となる
。この式１２より、不要な回折光の割合Ｅ２　はφ２　
にのみ依存し、φ１　には依存しないことがわかる。そ
こで、不要な回折光の割合Ｅ２　とφ２　の関係を表す
グラフを図１０に示す。このグラフよりわかるようにφ
２　が０．２π〜０．４５πのときにＥ２　が０．０３
以下になる。またこのとき、Ｅ１　はＥ２　の第一項と
等しいのでＥ２　が小さいときにはＥ１　も小さくてフ
ォーカスサーボ信号の劣化は少ない。

【００２９】よって、図６に示した方法によってホログ
ラム１０２を作成するときに、φ２　が０．２π〜０．
４５πになるように設計すれば、Ｅ２　が小さくなり、
回折角を大きくすることなしに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。このホログラム
１０２を図１のブレーズ化ホログラム１として用いて、
光ヘッド装置を構成すれば放射光源２と光検出器７を近
接して配置してもなお、図１のブレーズ化ホログラム１
を対物レンズ４の近くに配置でき、従って、図１のブレ
ーズ化ホログラム１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ブレーズ化ホログラム
１の位置の許容誤差を緩和することができる。

【００３０】次に光の利用効率の向上について述べる。 サーボ信号や情報信号を得るためには、往路の０次回折
光がディスクに反射したのちにホログラムに入射して発
生する＋１次回折光を光検出器で受光し、光検出器から
の出力を電気回路において演算する。従って、信号のＳ
／Ｎ比を向上させるためには、往路の０次回折光と復路
の＋１次回折光の積で与えられる光の利用効率ηを大き
くする必要がある。光の利用効率ηは、式５と式６に示
した式より、 　　　　　　　　　　　　　　　　η＝１／２π２　・
ＳＩＮ２　（φ１　）・（１＋ＳＩＮ（φ２　））・（
１＋ＣＯＳ（φ２　））…式１３ となる。式１３より明らかなように、φ１　＝π／２の
時に、往復の光の利用効率ηは、最大（０．１４）にな
る。図１１にφ１　と回折効率の関係を示す。ここでφ
２　はＥ２が最小になる値で一定（φ２　＝０．３２π
）である。このグラフからわかるようにφ１　が０．３
１π〜０．６９πのときに光の利用効率ηが０．１以上
になる。よって、図６に示した方法によってレリーフ型
ブレーズ化ホログラム１０２を作製するときに、φ１　
が０．３１π〜０．６９πになるように設計すれば、光
の利用効率ηを０．１以上にすることができる。このレ
リーフ型ブレーズ化ホログラム１０２を図１のブレーズ
化ホログラム１として用いて、光ヘッド装置を構成すれ
ば往路の０次回折光と復路の＋１次回折光の積で与えら
れる光の利用効率ηを大きくすることができるのでサー
ボ信号や、情報信号のＳ／Ｎ比を向上させることができ
る。

【００３１】本発明の第２の実施例を図１２に示す。本
実施例ではホログラム１０２と対物レンズ４は、例えば
保持手段１３によって一定の相対位置を保持して設けら
れている。そのため、トラッキング制御のために対物レ
ンズ４が移動してもホログラム１０２が一体になって動
き、情報媒体５から反射した光ビ−ムはホログラム１０
２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。しかも、ホログラムがブレーズ化されているの
で光の利用効率ηも大きくサーボ信号や情報信号のＳ／
Ｎ比が高いという特徴がある。なお、図６に示した方法
によってホログラム１０２を作製し、φ２　がπ／２程
度になるように設計すれば、不要な回折光の割合Ｅ１　
が小さくなり、回折角を大きくすることなしにフォーカ
スサーボ信号の劣化を著しく抑えることができる。この
ホログラム１０２を図１２のブレーズ化ホログラム１０
２として用いて、光ヘッド装置を構成すれば放射光源２
と光検出器７を近接して配置してもなお、図１２のブレ
ーズ化ホログラム１０２を対物レンズ４の近くに配置で
き、従って、図１２のブレーズ化ホログラム１０２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
におけるブレーズ化ホログラム１０２の位置の許容誤差
を緩和することができる。さらにまた図６に示した方法
によってホログラム１０２を作成するときに、φ２　が
０．２π〜０．４５πになるように設計すれば、不要な
回折光の割合Ｅ２　が小さくなるので、回折角を大きく
することなしに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。このホログラム１０２を図１２
のブレーズ化ホログラム１０２として用いて、光ヘッド
装置を構成すれば図１２のブレーズ化ホログラム１０２
の有効径Ｒ１を大きくできるので光ヘッド装置の組み立
て時におけるブレーズ化ホログラム１０２の位置の許容
誤差を緩和することができる。

【００３２】さらに本発明の第３の実施例を図１３に示
す。図１３において２は放射光源、４は対物レンズ、５
は情報媒体である。本実施例ではフォーカスサーボ信号
の検出方式として、スポットサイズディテクション法（
ＳＳＤ法）を用いる。ＳＳＤ法は特開　　平２−１８５
７２２号公報にも開示されているように光ヘッド装置の
組み立て許容誤差を著しく緩和できる上に波長変動に対
しても安定にサーボ信号を得ることのできる検出方法で
ある。

【００３３】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し、図１４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によってで受光する。ここで（ｂ）がジャス
トフォーカス状態であり、（ａ）、（ｃ）がデフォーカ
ス状態を表す。従って、フォーカスエラー信号ＦＥは、
　　ＦＥ＝（Ｓ１０＋Ｓ３０−Ｓ２０）−（Ｓ４０＋Ｓ
６０−Ｓ５０）…式１４という演算によって得られる。

【００３４】ＳＳＤ法を用いるときもさらにホログラム
１０４をブレーズ化して光の利用効率を向上させること
によってＳ／Ｎ比を向上させることができる。特に図４
、図５、および図６に示したような方法を用いてＳＳＤ
法用のブレーズ化ホログラムを実現する例を図１５に示
す。図１５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１４１（図１３）を発生させ、Ｂ領域１
５２は光検出器の後ろ側に焦点を持つ球面波１４２（図
１３）を発生させる。図１５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１６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。図１６において、（ｂ）がジャ
ストフォーカス状態であり、（ａ）、（ｃ）がデフォー
カス状態を表す。従って、フォーカスエラー信号ＦＥは
、やはり式１４に示した演算によって得られる。このよ
うに領域分割をすることにより、分割されたそれぞれの
領域をブレーズ化して前述したように不要な回折光の割
合Ｅ１　やＥ２　を小さく抑制すれば、さらに安定な情
報信号とＳ／Ｎ比の高い情報信号を得ることができ、か
つ、ホログラムの有効開口を大きくできるので組み立て
許容誤差の大きな光ヘッドを構成できる。さらにまたこ
うしてブレーズ化したホログラムと対物レンズを一体化
することにより、トラッキング追従による対物レンズの
移動に関わらず、ホログラムから生ずる回折光は光検出
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光ヘ
ッド装置を構成できる。

【００３５】なお、情報媒体５の上で反射した光は、情
報媒体５上のトラック溝によって回折されることによる
回折パターンを持つ。このため、情報媒体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りホログラム
上での光量分布に変化が起こる。例えば図１５のＸ方向
を情報媒体のトラック溝と並行な方向として、＋Ｙ方向
が明るくなって、−Ｙ方向が暗くなったり、この逆の光
量変化が起こったりする。

【００３６】そこで図１５の領域分割はここで示したよ
うに数個〜数十個程度にすることが望ましい。なぜなら
ば、このようにホログラムの領域を多分割することによ
って＋Ｙ方向と−Ｙ方向の比対称性を少なくし、情報媒
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の影響でフォーカス
サーボ信号にオフセットが発生することを防ぐことがで
きるからである。従って、ホログラムの領域を多分割す
れば、安定なフォーカスサーボ特性が得られる。

【００３７】また、情報媒体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として取り出すた
めに、第５の実施例として図１５に示すようにさらに別
の回折領域１５３や１５４をホログラム上に設けてもよ
い。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（図１８）によって受光し式１５に
示す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。

【００３８】ＴＥ＝Ｓ７０−Ｓ８０…式１５以上は透過
型ホログラムを用いた実施例につい述べたが反射ブレー
ズ化型ホログラムを利用しても同様に光ヘッドを構成で
きる。これを第６の実施例として図１９に示す。図１９
は反射型のブレーズ化ホログラムを用いた光ヘッド装置
である。同図のように、反射型ブレーズ化ホログラム１
０５を用いて光ヘッド装置を構成することによってもや
はり上述の透過型ホログラムを用いたときと同様の効果
を得ることができる。さらに反射型ブレーズ化ホログラ
ム１０５は光軸の折りまげミラーの役割も兼ねることが
できるので、図１９のような薄型の光ヘッド装置を少数
の部品で構成できるという効果がある。その上、第７の
実施例として図２０に示すように放射光源２、光検出器
７、反射型ブレーズ化ホログラム１０５、及び対物レン
ズ４などのすべての光学部品をアルミ筐体などの筐体１
４によって一体化して、この筐体１４をアクチュエータ
ー等の駆動手段１１０によって一体駆動すると対物レン
ズ４がトラック追従によって移動しても放射光源２に対
する相対位置が変化せず、軸外収差が発生しないという
効果がある。さらにまた、軸外収差が発生しないことか
ら対物レンズ４を小型化、薄型化できて、より一層小型
で薄型の光ヘッド装置を構成できるという効果がある。

【００３９】

【発明の効果】以上に述べたことから明らかなように、
本発明では以下のような効果が得られる。 （１）ホログラムをブレーズ化することにより、往路の
０次回折光と復路の＋１次回折光の回折効率が大きくな
るので光の利用効率が向上し、サーボ信号や情報信号の
Ｓ／Ｎ比が向上する。 （２）ブレーズ化ホログラムの断面形状の最適設計によ
って放射光源から情報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
器と放射光源を近接して配置することと、ブレーズ化ホ
ログラム１の有効径Ｒ１を大きくすることを同時に実現
できるので組み立て時における位置の許容誤差を緩和す
ることができる。 （３）ブレ−ズ化ホログラムを対物レンズと一体化した
構成を用いることによりトラッキング追従による対物レ
ンズの移動にかかわらず、ホログラムから生ずる往路の
回折光は光検出器上で動かない。従って、トラッキング
追従と並行して、安定なフォーカスエラー信号を得るこ
とができる。また、ホログラムがブレ−ズ化されている
ため、往路の−１次回折光などの不要な回折光の回折効
率は復路の＋１次や往路の０次の回折光の回折効率に比
べて小さく、したがって往路の−１次回折光などの不要
な回折光によるサ−ボ信号や情報信号の劣化も著しく小
さくなる。したがって非常に安定なサーボと情報の読み
取りを実現できる。 （４）フォーカスサーボ信号の検出方式としてＳＳＤ法
を用いることにより組み立て許容誤差のさらに大きな光
ヘッド装置を構成できる。また、ホログラムパターンを
分割して、２種の領域から曲率の異なる球面波を復路の
＋１次回折光として発生させる構成とすることによりホ
ログラムのブレーズ化とＳＳＤ法を同時に実現すること
が容易にできる。従って、光ヘッド装置の組立許容誤差
を著しく緩和できると同時に、Ｓ／Ｎ比の非常によい信
号の得られる光ヘッド装置を構成できる。 （５）反射型ブレーズ化ホログラムを用いて光ヘッド装
置を構成することによって光軸の折りまげミラーの役割
も兼ねることができるので、薄型の光ヘッド装置を少数
の部品で構成できる。その上、放射光源、光検出器、反
射型ブレーズ化ホログラム、及び対物レンズなどのすべ
ての光学部品を筐体によって一体化して、一体駆動する
と対物レンズがトラック追従によって移動しても放射光
源に対する相対位置が変化せず、軸外収差が発生しない
という効果がある。さらにまた、軸外収差が発生しない
ことから対物レンズを小型化、薄型化できて、より一層
小型で薄型の光ヘッド装置を構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の光ヘッド装置の概略断
面図である。

【図２】本発明の第１の実施例のブレーズ化ホログラム
の断面図である。

【図３】本発明の第１の実施例のブレーズ化ホログラム
の位相変調量φと回折効率の関係を表す特性図である。

【図４】本発明の第１の実施例のブレ−ズ化ホログラム
の製造概略断面図である。

【図５】本発明の実施例のブレ−ズ化ホログラムの製造
概略断面図である。

【図６】本発明の実施例のブレ−ズ化ホログラムの製造
概略断面図である。

【図７】本発明の実施例における光検出器上での回折光
の様子を表す平面図である。

【図８】往路の回折光がフォーカスサーボ信号に与える
影響を説明するための特性図である。

【図９】往路の回折光が光検出器に入射する様子を説明
するための概略断面図である。

【図１０】本発明のブレ−ズ化ホログラムの位相変調量
と不要な回折光の関係を表す特性図である。

【図１１】本発明のブレ−ズ化ホログラムの位相変調量
と光の利用効率光の関係を表す特性図である。

【図１２】本発明の第２の実施例の光ヘッド装置の概略
断面図である。

【図１３】本発明の第３の実施例の光ヘッド装置の概略
斜視図である。

【図１４】本発明の第３の実施例における光検出器上で
の回折光の様子を表す平面図である。

【図１５】本発明の第４の実施例におけるホログラムパ
ターンを表す平面である。

【図１６】本発明の第４の実施例における光検出器上で
の回折光の様子を表す平面図である。

【図１７】本発明の第５の実施例におけるホログラムパ
ターンを表す平面である。

【図１８】本発明の第５の実施例の光ヘッド装置の要部
の概略斜視図である。

【図１９】本発明の第６の実施例の光ヘッド装置の概略
断面図である。

【図２０】本発明の第７の実施例の光ヘッド装置の概略
断面図である。

【図２１】従来の光ヘッド装置の概略断面図である。

【図２２】従来の他の光ヘッド装置の概略断面図である
。

【図２３】従来の光ヘッドの課題の説明図である。

【図２４】従来の他の光ヘッドの課題の説明図である。

【符号の説明】

１　　　　ブレ−ズ化ホログラム ２　　　　放射光源 ３　　　　光ビーム ４　　　　対物レンズ ５　　　　情報媒体 ６　　　　復路の＋１次回折光 ７　　　　光検出器 ８　　　　往路の−１次回折光 ９　　　　透明基板 １０　　　　フォトレジスト １１　　　　イオンビ−ム １３　　　　保持手段 １４　　　　筐体 ３１　　　　ホログラム上での光ビーム６１　　　　往
路の０次回折光 ６２　　　　往路のＮ次回折光 ６３　　　　復路のＮ＋１次回折光 ７１　　　　６分割光検出器 ７２　　　　トラッキングエラー信号検出用光検出器１
０２　　ブレ−ズ化ホログラム １０３　　ホログラム １０４　　ホログラム １０５　　反射型ブレーズ化ホログラム１１０　　駆動
手段 １４１　　球面波（＋１次回折光） １４２　　球面波（＋１次回折光） １５１　　ホログラムの分割領域（フォーカスエラー信
号検出用回折光発生領域） １５２　　ホログラムの分割領域（フォーカスエラー信
号検出用回折光発生領域） １５３　　ホログラムの分割領域（トラッキングエラー
信号検出用回折光発生領域） １５４　　ホログラムの分割領域（トラッキングエラー
信号検出用回折光発生領域） １６２　　フォーカスエラーエラー信号検出用回折光１
６３　　トラッキングエラー信号検出用回折光２００　
　　　エッチング部 ２０１　　　　エッチング部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　放射光源と、前記放射光源からの光ビ
   ームを受け情報媒体上へ微小スポットに収束する集光光
   学系と、前記情報媒体で反射、回折した光ビームを受け
   光電流を出力する複数の光検出部からなる光検出器と、
   前記情報媒体で反射した光ビームを＋１次回折光として
   回折させて前記光検出器へ光ビームを導くためのホログ
   ラムとを具備した光ヘッド装置において、前記ホログラ
   ムの断面形状をブレーズ化して前記放射光源から前記情
   報媒体上へ至る往路の光路において前記ホログラムから
   発生する回折光のうち０次回折光以外の回折光が前記光
   検出部に入射する光量を抑圧し、また前記ホログラムは
   前記集光光学系の近傍にあって前記放射光源からは離れ
   て設置され、前記ホログラムの有効径を大きくしている
   ことを特徴とする光ヘッド装置。
2. 【請求項２】　　ホログラムの断面形状をブレーズ化し
   て、特に−１次回折光の回折効率を抑圧していることを
   特徴とする請求項１記載の光ヘッド装置。
3. 【請求項３】　　ホログラムの断面形状をブレーズ化し
   て、特に−１次回折光の回折効率の＋１次回折光の回折
   効率に対する割合と、＋２次回折光の回折効率の０次回
   折光の回折効率に対する割合の和を抑圧していることを
   特徴とする請求項１記載の光ヘッド装置。
4. 【請求項４】　　放射光源と、前記放射光源からの光ビ
   ームを受け情報媒体上へ微小スポットに収束する集光光
   学系と、前記情報媒体で反射、回折した光ビームを受け
   光電流を出力する複数の光検出部からなる光検出器と、
   前記情報媒体で反射した光ビームを＋１次回折光として
   回折させて前記光検出器へ光ビームを導くためのホログ
   ラムとを具備した光ヘッド装置において、前記集光光学
   系と前記ホログラムは保持手段によって一体化されてお
   り、かつ前記ホログラムはブレーズ化されていることを
   特徴とする光ヘッド装置。
5. 【請求項５】　　ホログラムの断面形状をブレーズ化し
   て放射光源から情報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０次光以外の回折光の光検出部に入
   射する光量を抑圧していることを特徴とする請求項４記
   載の光ヘッド装置。
6. 【請求項６】　　放射光源と、前記放射光源からの光ビ
   ームを受け情報媒体上へ微小スポットに収束する集光光
   学系と、前記情報媒体で反射、回折した光ビームを受け
   光電流を出力する複数の光検出部からなる光検出器と、
   前記情報媒体で反射した光ビームを＋１次回折光として
   回折させて前記光検出器へ光ビームを導くためのホログ
   ラムとを具備した光ヘッド装置において、前記ホログラ
   ムの断面形状がブレーズ化され、かつ、ホログラムから
   発生する＋１次回折光が光検出器面の前側と後ろ側にそ
   れぞれ焦点をもつ２つの球面波を含むことを特徴とする
   光ヘッド装置。
7. 【請求項７】　　ホログラム面を領域分割し、一部の領
   域から発生する＋１次回折光が光検出器面の前側に焦点
   をもつ球面波であり、前記一部の領域の他の一部の領域
   から発生する＋１次回折光は光検出器面の後ろ側に焦点
   をもつ球面波であることを特徴とする請求項６記載の光
   ヘッド装置。
8. 【請求項８】　　ホログラムの断面形状をブレーズ化し
   て放射光源から情報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０次光以外の回折光の前記光検出部
   に入射する光量を抑圧していることを特徴とする請求項
   ６または請求項７記載の光ヘッド装置。
9. 【請求項９】　　ブレーズ化ホログラムが反射型である
   ことを特徴とする請求項１〜８いずれか１項記載の光ヘ
   ッド装置。
10. 【請求項１０】　　請求項９記載の光ヘッド装置におい
    て、筐体内部の一方に前記放射光源と前記検出器を設置
    し、他方に前記反射型ホログラムを設置し、前記ホロク
    ラムからの前記反射ビームを前記筐体の上面に取り付け
    られた前記集光光学系を通して前記情報媒体に照射し、
    前記筐体外部に設置した駆動手段で前記筐体を一体駆動
    して前記情報媒体に前記反射ビームの焦点を合わせるこ
    とを特徴とする光ヘッド装置。