JP2003156626A - ホログラム光学素子、位置ずれ検出装置、光学記録媒体駆動装置およびホログラム光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光検出器上での光スポットのサイズを任意に
設定するとともに、安定な焦点誤差信号および再生信号
を得ることを可能にするホログラム光学素子を備えた光
学記録媒体駆動装置を提供する。 【解決手段】 ホログラム光学素子に設けられるホログ
ラムパターン４０において、パターン１ａは回折光束を
時計回りにねじり、４分割光検出部６０の分割線ＬＸを
跨ぐように光検出部Ａ，Ｂ上に半円形状の集光スポット
Ｓａを形成する。パターン１ｂは同じく回折光束を時計
回りにねじり、４分割光検出部６０の分割線ＬＸを跨ぐ
ように光検出部Ｃ，Ｄ上に半円形上の集光スポットＳｂ
を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホログラム光学素
子、位置ずれ検出装置、光学記録媒体駆動装置およびホ
ログラム光学素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】位置ずれ検出装置の一例として、光ピッ
クアップ装置が存在する。この光ピックアップ装置は、
光ディスクドライブ装置などの光学記録媒体駆動装置に
用いられ、レーザを用いて光ディスクなどの光学記録媒
体への情報記録および情報読み出しあるいはサーボ信号
検出を行う。

【０００３】サーボ信号には、光学記録媒体上における
レーザの光スポットの焦点ずれを示す焦点誤差信号と、
光スポットのトラックからのずれを示すトラッキング誤
差信号とがある。なお、焦点誤差の検出には、非点収差
法や、フーコー法の一種であるナイフエッジ法などが用
いられている。

【０００４】図３２は、特開平３−７６０３５５号公報
に開示された透過型ホログラム素子を有する光ピックア
ップ装置の概略図である。図３２に示す光ピックアップ
装置８００は、ホログラムユニット８５０および集光レ
ンズ８０７により構成される。

【０００５】この光ピックアップ装置８００は、非点収
差法によるフォーカスサーボおよび３ビーム法によるト
ラッキングサーボの制御機構を有するものである。な
お、ここで使用されているホログラム光学素子８０６
は、ホログラムユニット８５０において光ピックアップ
光学系の大部分と共にユニット化されている。

【０００６】ステム８０３上に放熱ブロック８０４が配
置され、放熱ブロック８０４の側面にサブマウント８０
２が取り付けられ、サブマウント８０２上に半導体レー
ザ素子８０１が取り付けられている。放熱ブロック８０
４の上面には光検出器８２０が配置されている。放熱ブ
ロック８０４を取り囲むようにキャップ８０８が設けら
れている。

【０００７】キャップ８０８の上面の開口部には、ホロ
グラム光学素子８０６が配置されている。ホログラム光
学素子８０６の下面にはトラッキングビーム発生用回折
格子８０５が設けられ、ホログラム光学素子８０６の上
面のホログラム面８１０にはホログラムパターンが形成
されている。

【０００８】図３２において、半導体レーザ素子８０１
はレーザを光ディスク８８８に向かって出射する。半導
体レーザ素子８０１より出射されたレーザは、トラッキ
ングビーム発生用回折格子８０５およびホログラム光学
素子８０６を透過する。

【０００９】ホログラム光学素子８０６を透過したレー
ザは、集光レンズ８０７によって光ディスク８８８上に
集光される。この集光レンズ８０７は、トラッキング動
作およびフォーカス動作のため、アクチュエータ８０９
により所定の方向に移動可能に支持されている。

【００１０】光ディスク８８８はレーザを反射する。光
ディスク８８８からのレーザである帰還光束（反射光
束）は、ホログラム面８１０におけるホログラムパター
ンにより回折され、光検出器８２０により検出される。

【００１１】上記のように、ホログラム光学素子を用い
ると、半導体レーザ素子や光検出器をチップ状態で用い
て光学系をユニット化でき、光ピックアップ装置を小型
化することができる。

【００１２】図３３は、光ピックアップ装置８００で用
いられるホログラム面８１０におけるホログラムパター
ンの一例を示した模式図である。当該ホログラムパター
ン８１１においては、分割線Ｊを境界として２種類のホ
ログラムパターン８１１ａ，８１１ｂが施されている。

【００１３】次に、ホログラム光学素子８０６による回
折光束が非点収差を生じる場合の光検出器８２０の光検
出について前述の図３２に基づき説明する。

【００１４】なお、図３２のホログラム面８１０におい
ては図３３に示したホログラムパターン８１１が施され
ている。非点収差法を適用した光ピックアップ装置とし
ては、代表的なものが特公平５−３８３７４に開示され
ている。

【００１５】非点収差法においては、上記の通り、半導
体レーザ素子８０１よりレーザが光ディスク８８８へ出
射され、そこで反射されたレーザがホログラム光学素子
８０６のホログラム面８１０上に形成されたホログラム
パターン８１１により回折され、その回折光束が光検出
器８２０に入射することにより、ホログラムパターン８
１１により記録された信号が検出される。ここで、ホロ
グラムパターン８１１による回折光束には非点収差が発
生している。

【００１６】図３４は、非点収差法を適用した場合の光
検出器８２０の４分割光検出部の光スポット形状の一例
を示す模式的平面図である。この模式的平面図は、レー
ザが光ディスク８８８へ入射する際に、光ディスク８８
８の記録媒体面上で焦点がずれた場合および焦点が合っ
た場合の状態を示している。ここでは、光ディスク８８
８の記録媒体面上でレーザの焦点にずれが発生すること
により、光検出器８２０上の４分割光検出部Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄに入射する回折光束の光スポット形状が変形す
る。

【００１７】光検出器８２０上の４つの光検出部Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄには、ホログラムパターン８１１ａにより光
スポットＳａが形成され、ホログラムパターン８１１ｂ
により光スポットＳｂが形成される。光スポット形状は
光ディスク８８８と集光レンズ８０７との距離により、
図３４（ａ）〜（ｃ）のように変形する。そして、光検
出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに形成される光スポットＳａ，Ｓｂ
に基づき焦点誤差信号ＦＥが得られる。

【００１８】焦点誤差信号ＦＥは４分割された光検出部
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各出力信号Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄを
用いて、次式により導き出される。

【００１９】 ＦＥ＝（Ｐａ＋Ｐｃ）−（Ｐｂ＋Ｐｄ） ・・・（１） 上式の焦点誤差信号ＦＥは、光ディスク８８８と集光レ
ンズ８０７との距離が近すぎる場合に正となり、このと
きの光スポット形状は図３４（ａ）に示す形状となる。
また、光ディスク８８８と集光レンズ８０７とが良好な
距離を保つ場合には焦点誤差信号ＦＥは０となり、この
ときの光スポット形状は図３４（ｂ）に示す形状とな
る。さらに、光ディスク８８８と集光レンズ８０７との
距離が遠すぎる場合には焦点誤差信号ＦＥは負となり、
光スポットは図３４（ｃ）に示す形状となる。

【００２０】このようにして得られた焦点誤差信号ＦＥ
は、アクチュエータ８０９に入力される。そして、焦点
誤差信号ＦＥに基づいてアクチュエータ８０９が集光レ
ンズ８０７を光軸方向、つまり、光ディスク８８８の記
録媒体面に垂直な方向に移動することにより集光状態が
修正される。

【００２１】図３５は、非点収差法の原理を説明するた
めの模式図である。光ピックアップ装置８００におい
て、光ディスク８８８の記録媒体表面上に入射されるレ
ーザの焦点がずれる場合、光ディスク８８８から反射さ
れて集光レンズ８０７により再び集光される反射光束の
焦点は光軸方向Ｓにずれる。つまり、ホログラムパター
ン８１１により回折された回折光束の焦点は方向Ｐに移
動する。

【００２２】非点収差を有する回折光束は、回折方向Ｘ
に対し４５度の角度を持つ方向Ｘｘと方向Ｘｘに対し垂
直な方向Ｘｙとで焦点位置が異なる。それゆえ、光スポ
ットの形状はＸｘ方向の焦点位置ＦＡではＸｙ方向に延
びた楕円になり、Ｘｙ方向の焦点位置ＦＣではＸｘ方向
に延びた楕円となる。そして、焦点位置ＦＡと焦点位置
ＦＣとの中間の位置ＦＢでは円となる。したがって、焦
点誤差検出範囲Ｐｆ内に光検出器８２０を配置すること
により、図３４のような光スポット形状の変形が得られ
る。

【００２３】この非点収差法では、焦点のずれに対する
光スポット形状の変形が大きいため、焦点誤差検出感度
が高い。しかし、一方では光ディスク上の光スポットが
トラックを横断する場合に、焦点誤差信号が不安定にな
るという欠点が指摘されている。

【００２４】上記の欠点について、その原因を以下に説
明する。図３６は、記録媒体面において反射光束の強度
分布が変化する様子を示す図である。ここで、反射光束
の強度分布は、記録媒体面に形成されたプリグルーブ
（溝）８８１ｂ、凸状のランド部８８１ａおよび光スポ
ットの相対位置により変化する。なお、ＣＤ−Ｒ（Comp
act disc - recordable）等の記録可能型光ディスクで
は、記録媒体面にプリグルーブ８８１ｂが形成され、情
報記録はランド部８８１ａに行われる。

【００２５】反射光束の強度分布Ｆは、ランド部８８１
ａ（またはプリグルーブ部８８１ｂ）のエッジによる回
折効果により決定される。レーザの光スポットがランド
部８８１ａ（またはプリグルーブ部８８１ｂ）の中央に
ある場合、図３６（ｂ）に示す対称な双峰の強度分布Ｆ
が得られる。このとき、光ディスク表面においてレーザ
の焦点は合っている。

【００２６】一方、レーザの光スポットがランド部８８
１ａ（またはプリグルーブ部８８１ｂ）に対して相対的
にどちらかにずれる場合、ずれる方向により、図３６
（ａ）または図３６（ｃ）に示す非対称な双峰強度分布
が得られる。

【００２７】この現象は、プッシュプル法によるトラッ
キング誤差信号検出に用いられている。なお、上述の双
峰強度分布は、遠視野像においてより明瞭に現れる。

【００２８】非点収差法においては、光検出器上の光ス
ポットが大きく、遠視野像に近いので、上記双峰強度分
布の影響を受けやすい。式（１）に示した焦点誤差信号
ＦＥの演算によれば、双峰強度分布の影響はキャンセル
される。

【００２９】しかし、非点収差法では、図３５に示され
るように一度収束（図３５（ＦＡ））した後の光スポッ
トを検出する。このため、収束点において回折効果や干
渉効果により光強度分布が変化し、双峰強度分布の影響
がキャンセルされなくなる。

【００３０】非点収差法における焦点誤差信号の不安定
性は、これらの理由により発生するものと考えられてい
る。

【００３１】次に、ナイフエッジ法を用いた光ピックア
ップ装置における焦点誤差検出について説明する。

【００３２】図３７および図３８を用いてナイフエッジ
法の原理を説明する。図３７は、ナイフエッジ法の原理
を説明するための模式図であり、図３８は、ナイフエッ
ジ法により２分割光検出部に集光される光スポット形状
の変化を示した模式図である。

【００３３】図３７（ａ）において、レンズ９００によ
り光束９０１が収束され、焦点９０２を結ぶ。ここで、
図３７（ｂ）に示すように、光束９０１内の半分の領域
に遮蔽板９０３を配置する。この場合、光束９０１の半
分が遮蔽板９０３により遮蔽される。光束の一部が物体
により遮蔽されることを「けられ」と呼ぶ。この「けら
れ」により、光束９０１のうち半分の光のみが焦点９０
２を結ぶ。

【００３４】焦点９０２に２分割光検出器９０５を配置
する。ここで、図３８（ｂ）に示すように、２分割光検
出器９０５の光検出部９１０Ａ，９１０Ｂ間の分割線Ｅ
上に光スポット９２０が形成されるように、光検出器９
０５を位置調整する。

【００３５】２分割光検出器９０５が焦点９０２に位置
する場合には、図３８（ｂ）に示すように、光スポット
９２０は、小さな点状となる。２分割光検出器９０５が
焦点９０２よりもレンズ９００に近い距離にある場合に
は、図３８（ｃ）に示すように、２分割光検出器９０５
の光検出部９１０Ｂ上に半円形状の光スポット９２０ｂ
が形成される。

【００３６】２分割光検出器９０５が焦点９０２よりも
レンズ９００に対して遠い位置にある場合には、図３８
（ａ）に示すように、２分割光検出器９０５の光検出部
９１０Ａ上に半円状の光スポット９２０ａが形成され
る。

【００３７】このように、２分割光検出器９０５が焦点
９０２に対してレンズ９００から近い側に位置する場合
と、２分割光検出器９０５が焦点９０２に対してレンズ
９００から遠い側に位置する場合とで、２分割光検出器
９０５の光検出部９１０Ａ，９１０Ｂ上に形成される光
スポット９２０ａ，９２０ｂが点対象になる。したがっ
て、光検出部９１０Ａ，９１０Ｂの出力信号ｆａ，ｆｂ
を用いて次式により焦点誤差信号ＦＥＳを求めることが
できる。

【００３８】ＦＥＳ＝ｆａ−ｆｂ ・・・（２） この焦点誤差信号ＦＥＳの正負の符号により２分割光検
出器９０５が焦点９０２よりレンズに近い側に位置する
か、遠い側に位置するかを検出することができる。

【００３９】上記に示すナイフエッジ法は感度の高い焦
点誤差検出法であるが、合焦状態での光スポット形状が
小さいため、２分割光検出器９０５の分割線Ｅによる不
感損失が大きく、再生信号（ピット信号）の強度が小さ
くなったり、初期の位置合わせの調整が難しい等の問題
が生じる。

【００４０】ナイフエッジ法における上記問題の対策と
しては、特公平５−９８２１等に開示されているよう
に、図３９に示すような３分割光検出器８２１が考案さ
れてきた。

【００４１】図３９は、ナイフエッジ法を適用した場合
の３分割光検出器の光スポット形状の一例を示す模式的
平面図である。ここでは、ナイフエッジ法を用いた場合
に、記録媒体面上で焦点が合っている場合および焦点の
ずれが発生した場合の３分割光検出器８２１の光検出部
Ａ，Ｂ，Ｃ上に入射する光スポット形状の変形を示して
いる。

【００４２】この場合のホログラム光学素子は、反射光
束を回折することにより集光させる機能を有する。そこ
で、ホログラムパターンを２分割し、それぞれ異なる点
に集光することにより、焦点ずれが発生した場合にそれ
ぞれの集光点が半円状の光スポット形状を形成する。

【００４３】このときの光検出部Ａ，Ｂ，Ｃにおける光
スポットＳａ，Ｓｂの形状は、焦点ずれが発生したとき
に図３９（ａ），（ｃ）に示すような半円状になる。

【００４４】光ディスクが近すぎる場合は図３９（ａ）
のように光スポットＳａが光検出部Ａに形成され、光デ
ィスクが遠すぎる場合は図３９（ｃ）のように光スポッ
トＳａが光検出部Ｂに形成される。焦点が合っている場
合の光スポットＳａ，Ｓｂは、図３９（ｂ）に示すよう
な一点に集中したものとなる。

【００４５】そこで、光検出部Ａ，Ｂ，Ｃの出力される
信号ＰＡ，ＰＢ，ＰＣのうち、出力信号ＰＡ，ＰＢを用
いて次式の焦点誤差信号ＦＥＮが得られる。

【００４６】ＦＥＮ＝ＰＡ−ＰＢ ・・・（３） また、光検出部Ａ，Ｂ，Ｃの出力信号ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ
を用いて、再生信号ＨＦを次式により求める。

【００４７】ＨＦ＝ＰＡ＋ＰＢ＋ＰＣ ・・・（４） このように、再生信号を安定に検出するために、１つの
光スポットＳｂを分割線を有さない光検出部Ｃで主に検
出し、焦点誤差検出を他方の光スポットＳａで行うもの
である。ナイフエッジ法自体は感度の高い焦点誤差検出
法であるが、光束を半分しか用いないため、焦点誤差信
号の強度（Ｓカーブ振幅）は小さい。

【００４８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、非点収
差法では、光の収束点における回折効果や干渉効果によ
り光強度分布が変化し、双峰強度分布がキャンセルされ
なくなる。それにより、焦点誤差信号が不安定となる。

【００４９】また、図３５に示した様に、焦点誤差検出
範囲Ｐｆにより光検出器上での光スポットのサイズが一
義的に決まるため、光スポットのサイズを任意に設定す
ることができない。そのため、十分に安定で強度の高い
焦点誤差信号および再生信号を得ることができない。

【００５０】一方、ナイフエッジ法では、合焦点状態で
の光検出器上での光スポットのサイズが小さいため、再
生信号の強度が小さく、かつ位置合わせが困難である。

【００５１】また、再生信号を安定に検出するために、
３分割光検出器を用いた場合でも、一方の光スポットに
より焦点誤差信号を検出するため、焦点誤差信号の強度
が小さい。

【００５２】本発明の目的は、入射光束に対し複雑な回
折機能を有するホログラム光学素子を提供することであ
る。

【００５３】本発明の他の目的は、入射光束に対し複雑
な回折機能を有するホログラムパターンを容易に設計可
能なホログラム光学素子の製造方法を提供することであ
る。

【００５４】本発明のさらに他の目的は、光検出器上で
の光スポットのサイズを任意に設定するとともに、安定
して位置ずれを検出可能な位置ずれ検出装置を提供する
ことである。

【００５５】本発明のさらに他の目的は、光検出器上で
の光スポットのサイズを任意に設定するとともに、安定
な焦点誤差信号および再生信号を得ることを可能にする
光学記録媒体駆動装置を提供することである。

【００５６】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係るホログラム光学素子は、入射光束を回折させ
る回折面を備え、回折面は、回折光束の光軸を回転軸と
して回折光束をねじる機能を有するホログラムパターン
を少なくとも一部に有するものである。

【００５７】本発明に係るホログラム光学素子において
は、入射光束が回折面により回折され、回折光束の光軸
を回転軸としてねじられる。この場合、所定の検出面上
にねじられた回折光束が入射すると、検出面上での光ス
ポットは回折面上での光スポットに対して回転してい
る。検出面上での光スポットの回転度合いは、回折面か
ら検出面までの距離により変化する。したがって、検出
面上での光スポットの回転度合いに基づいて、光ピック
アップ装置における焦点誤差の検出を行うことができ
る。

【００５８】この場合、光検出器の手前には回折光の収
束点がないので、非点収差法のように収束点での光の回
折効果や干渉効果による光強度分布の変化が生じない。
また、回折光束のねじれを用いて焦点誤差を検出する場
合、検出面での光スポットのサイズを任意に設定するこ
とができる。したがって、光ピックアップ装置に本発明
のホログラム光学素子を用いた場合、検出面上での光ス
ポットのサイズを大きく設定することにより、十分に安
定でかつ強度の高い焦点誤差信号および再生信号を得る
ことが可能となる。

【００５９】回折面は複数の領域に分割され、複数の領
域のうち少なくとも１つの領域が、回折光束をねじる機
能を有するホログラムパターンを有してもよい。

【００６０】この場合、複数の領域のうち少なくとも１
つの領域により回折光束がねじられて所定の検出面に入
射する。したがって、検出面上での光スポットの回転度
合いに基づいて、光ピックアップ装置における焦点誤差
の検出を行うことができる。

【００６１】回折面は第１の領域および第２の領域に分
割され、第１および第２の領域のうち少なくとも一方が
回折光束をねじる機能を有するホログラムパターンを有
するものである。

【００６２】光束が略円形の断面形状を有する場合に
は、回折面の第１および第２の領域間の分割線を跨ぐよ
うに光束を入射させることにより、検出面上に第１の領
域による略半円形の光スポットおよび検出面上に第２の
領域による略半円形の光スポットが形成される。この場
合、第１および第２の領域のうち回折光束をねじる機能
を有するホログラムパターンによる略半円形の光スポッ
トの回転度合いを容易に判定することができる。

【００６３】第１の領域は回折光束の光軸を回転軸とし
て回折光束を一方向にねじる機能を有する第１のホログ
ラムパターンを有し、第２の領域は回折光束の光軸を回
転軸として回折光束を一方向にねじる機能を有する第２
のホログラムパターンを有してもよい。

【００６４】この場合、検出面上で第１および第２のホ
ログラムパターンによる略半円形の光スポットが同じ向
きに回転する。

【００６５】第１の領域は回折光束の光軸を回転軸とし
て回折光束を時計回りにねじる機能を有する第１のホロ
グラムパターンを有し、第２の領域は回折光束の光軸を
回転軸として回折光束を半時計回りにねじる機能を有す
る第２のホログラムパターンを有してもよい。

【００６６】この場合、検出面上で第１および第２のホ
ログラムパターンによる略半円形の光スポットが逆向き
に回転する。

【００６７】回折面を互いに直交するＸ軸およびＹ軸か
らなるＸＹ座標で定義し、回折面上の基準とする点を
（Ｘo，Ｙo）とし、回折面上の任意の点を（Ｘ，Ｙ）と
し、回折面上の点（Ｘ，Ｙ）において所定の回折を行う
ための格子ベクトルのＸ方向成分をｆ（Ｘ，Ｙ）とし、
格子ベクトルのＹ方向成分をｇ（Ｘ，Ｙ）とした場合
に、ホログラムパターンは、

【００６８】

【数５】

【００６９】または、

【００７０】

【数６】

【００７１】を満足する点（Ｘ’，Ｙ’）の集合で表さ
れ、ＸＹ座標の原点において回折面に垂直なＺ軸座標を
定義し、回折面上の任意の点を（Ｘ，Ｙ，０）とし、回
折面により回折された回折光束が入射する所定の検出面
上の点を（Ｘp(X,Y)，Ｙp(X,Y)，Ｚp）とし、回折面に
光束を入射する光源の発光点の座標を（Ｘr，Ｙr，Ｚ
r）とし、光束の波長をλとし、ホログラムパターンを
含む基板の屈折率をｎとした場合に、回折面上の点
（Ｘ，Ｙ，０）において所定の回折を行うための格子ベ
クトルのＸ方向成分ｆ（Ｘ，Ｙ）およびＹ方向成分ｇ
（Ｘ，Ｙ）は、 f(X,Y)=(2π/λ)・(Xp(X,Y)-X)・[(Xp(X,Y)-X)²+(Yp(X,Y)-Y)²+Zp²]^-1/2 -(2π/λ)・(Xr-X)・[(Xr-X)²+(Yr-Y)²+Zr²]^-1/2 ・・・（１６） g(X,Y)=(2π/λ)・(Yp(X,Y)-Y)・[(Xp(X,Y)-X)²+(Yp(X,Y)-Y)²+Zp²]^-1/2 -(2π/λ)・(Yr-Y)・[(Xr-X)²+(Yr-Y)²+Zr²]^-1/2 ・・・（１７） を満足するように設定され、回折面での光スポットの大
きさに対する検出面上での光スポットの大きさの割合を
縮小率Ｒとした場合に、回折面上の任意の点（Ｘ，Ｙ）
に入射する光束がＸ軸方向へｘ₁移動しかつＹ軸方向へ
ｙ₁移動し、点（ｘ ₁，ｙ₁）を中心として角度β回転す
ることにより得られる検出面上の点（Ｘp，Ｙp）は、 Xp(X,Y)=R(X²+Y²)^1/2cos[arctan(Y/X)+β]+x₁ ・・・（２１） Yp(X,Y)=R(X²+Y²)^1/2sin[arctan(Y/X)+β]+y₁ ・・・（２２） を満足するように設定されてもよい。

【００７２】回折面が以上の式に基づき設計されたホロ
グラムパターンを有することにより、回折光束に「ねじ
り」、「集光」および「平行移動」という回折機能が付
加される。

【００７３】第２の発明に係る位置ずれ検出装置は、検
出対象物に光束を照射し、その検出対象物からの帰還光
束を検出する位置ずれ検出装置であって、光束を出射す
る光源と、検出対象物からの帰還光束を回折する回折面
を備えたホログラム光学素子と、ホログラム光学素子に
より回折された帰還光束を検出する光検出器とを備え、
ホログラム光学素子の回折面は、回折光束の光軸を回転
軸として回折光束をねじる機能を有するホログラムパタ
ーンを少なくとも一部に有し、ねじられた回折光束に基
づく光スポットを光検出器に形成するものである。

【００７４】本発明に係る位置ずれ検出装置において
は、光源により光束が出射され、検出対象物からの帰還
光束がホログラム光学素子の回折面により回折され、回
折光束が光検出器により検出される。ここで、回折光束
は、ホログラム光学素子の回折面の少なくとも一部のホ
ログラムパターンにより回折光束の光軸を回転軸として
ねじられて光検出器に入射する。

【００７５】この場合、光検出器にねじられた回折光束
が入射すると、光検出器上での光スポットは回折面上で
の光スポットに対して回転している。光検出器上での光
スポットの回転度合いは、回折面から光検出器までの距
離により変化する。したがって、光検出器上での光スポ
ットの回転度合いに基づいて、位置ずれ検出装置におけ
る位置ずれの検出を行うことができる。

【００７６】この場合、光検出器の手前には回折光の収
束点がないので、非点収差法のように収束点での光の回
折効果や干渉効果による光強度分布の変化が生じない。
また、回折光束のねじれを用いて位置ずれを検出する場
合、光検出器上での光スポットのサイズを任意に設定す
ることができる。したがって、光検出器上での光スポッ
トのサイズを大きく設定することにより、十分に安定し
て位置ずれを検出する事ができる。

【００７７】光検出器が分割線により分割された複数の
光検出部を有し、ホログラム光学素子の回折光束をねじ
る機能を有するホログラムパターンは、ねじられた回折
光束に基づく光スポットを光検出器の分割線を跨ぐよう
に形成してもよい。

【００７８】この場合、ねじられた回折光束の光スポッ
トが光検出部の分割線を跨ぐように複数の光検出部に形
成されるので、複数の光検出部の出力信号を比較するこ
とにより光スポットの回転度合いを検出することができ
る。

【００７９】ホログラム光学素子の回折面は、複数の領
域に分割され、複数の領域のうち少なくとも１つの領域
がホログラムパターンを有し、ホログラム光学素子の回
折面の複数の領域は、回折光束に基づく複数の光スポッ
トを光検出器上で互いに離間した位置に形成するととも
に、少なくとも一方の領域のホログラムパターンは、ね
じられた回折光束に基づく光スポットを光検出器の分割
線を跨ぐように形成してもよい。

【００８０】この場合、ホログラム光学素子の回折面の
複数の領域による回折光束に基づく複数の光スポットが
光検出器の分割線を跨ぐように光検出器上で互いに離間
した位置に形成されるとともに、複数の領域のうち少な
くとも１つの領域により回折光束がねじられて光検出器
上に入射する。

【００８１】この場合、ねじられた回折光束の光スポッ
トが光検出器の分割線を跨ぐようにかつ光検出器上で互
いに離間して複数の光検出部に形成されるので、複数の
光検出部の出力信号を比較することにより光スポットの
回転度合いをより正確に検出することができる。

【００８２】ホログラム光学素子の回折面は、第１の領
域および第２の領域に分割され、第１および第２の領域
のうち少なくとも一方の領域がホログラムパターンを有
し、ホログラム光学素子の回折面の第１および第２の領
域は、回折光に基づく第１および第２の光スポットを光
検出器上で互いに離間した位置に形成するとともに、少
なくとも一方の領域のホログラムパターンは、ねじられ
た回折光束に基づく光スポットを光検出器の分割線を跨
ぐように形成してもよい。

【００８３】光束が略円形の断面形状を有する場合に
は、回折面の第１および第２の領域間の分割線を跨ぐよ
うに光束を入射させることにより、光検出器上に第１の
領域による略半円形の光スポットおよび第２の領域によ
る略半円形の光スポットが形成される。この場合、第１
および第２の領域のうち回折光束をねじる機能を有する
ホログラムパターンによる略半円形の光スポットの回転
度合いを容易に判定することができる。

【００８４】第３の発明に係る光学記録媒体駆動装置
は、光学記録媒体を回転させる回転駆動部と、第２の発
明に係る位置ずれ検出装置を含む光ピックアップ装置
と、光ピックアップ装置から出射された光束を検出対象
物に集光する集光レンズと、光ピックアップ装置を光学
記録媒体の半径方向に移動させるピックアップ駆動部
と、集光レンズを光学記録媒体に対して相対的に移動さ
せるレンズ駆動部と、光ピックアップ装置の光検出器か
らの出力信号を処理する信号処理部とを備えたものであ
る。

【００８５】本発明に係る光学記録媒体駆動装置におい
ては、光学記録媒体が回転駆動部により回転され、光ピ
ックアップ装置から出射された光束が集光レンズにより
光学記録媒体に集光され、光ピックアップ装置がピック
アップ駆動部により光学記録媒体の半径方向に移動さ
れ、集光レンズがレンズ駆動部により光学記録媒体に対
して相対的に移動され、光ピックアップ装置の光検出器
からの出力信号が信号処理部により処理される。

【００８６】この場合、第２の発明に係る位置ずれ検出
装置を含む光ピックアップ装置が用いられているので、
光検出器上での光スポットのサイズを大きく設定するこ
とにより、十分に安定でかつ強度の高い焦点誤差信号お
よび再生信号を得ることが可能となる。

【００８７】第４の発明に係るホログラム光学素子の製
造方法は、入射光束を回折させるホログラムパターンを
少なくとも一部に有する回折面を備えたホログラム光学
素子の製造方法であって、回折面を互いに直交するＸ軸
およびＹ軸からなるＸＹ座標で定義し、回折面上の基準
とする点を（Ｘo，Ｙo）とし、回折面上の任意の点を
（Ｘ，Ｙ）とし、回折面上の点（Ｘ，Ｙ）において所定
の回折を行うための格子ベクトルのＸ方向成分をｆ
（Ｘ，Ｙ）とし、格子ベクトルのＹ方向成分をｇ（Ｘ，
Ｙ）とした場合に、ホログラムパターンを、

【００８８】

【数７】

【００８９】または、

【００９０】

【数８】

【００９１】を満足する点（Ｘ’，Ｙ’）の集合で表
し、ＸＹ座標の原点において回折面に垂直なＺ軸座標を
定義し、回折面上の任意の点を（Ｘ，Ｙ，０）とし、回
折面により回折された回折光束が入射する所定の検出面
上の点を（Ｘp(X,Y)，Ｙp(X,Y)，Ｚp）とし、回折面に
光束を入射する光源の発光点の座標を（Ｘr，Ｙr，Ｚ
r）とし、光束の波長をλとし、ホログラムパターンを
含む基板の屈折率をｎとした場合に、回折面上の点
（Ｘ，Ｙ，０）において所定の回折を行うための格子ベ
クトルのＸ方向成分ｆ（Ｘ，Ｙ）およびＹ方向成分ｇ
（Ｘ，Ｙ）を、 f(X,Y)=-(2π/λ)・[(X-Xp(X,Y))・[(X-Xp(X,Y))²+(Y-Yp(X,Y))²+Zp²]^-1/2 -ｎ(X-Xr)・[(X-Xr)²+(Y-Yr)²+Zr²]^-1/2] ・・・（１６） g(X,Y)=-(2π/λ)・[(Y-Yp(X,Y))・[(X-Xp(X,Y))²+(Y-Yp(X,Y))²+Zp²]^-1/2 -ｎ(Y-Yr)・[(X-Xr)²+(Y-Yr)²+Zr²]^-1/2] ・・・（１７） を満足するように設定するステップと、式（１６），
（１７），（１９），（２０）により設定したホログラ
ムパターンをフォトリゾグラフィ工程およびエッチング
工程により回折面に形成するステップとを含むものであ
る。

【００９２】以上の式に基づきホログラムパターンを設
計することにより、回折光束に複雑な回折を与えるホロ
グラムパターンを容易に回折面に形成することができ
る。

【００９３】回折面での光スポットの大きさに対する検
出面上での光スポットの大きさの割合を縮小率Ｒとし、
回折面上の任意の点（Ｘ，Ｙ）に入射する光束がＸ軸方
向へｘ₁移動しかつＹ軸方向へｙ₁移動し、点（ｘ₁，
ｙ₁）を中心として角度β回転する回折を行う場合に、
その回折により得られる検出面上の点（Ｘp，Ｙp）が、 Xp(X,Y)=R(X²+Y²)^1/2cos[arctan(Y/X)+β]+x₁ ・・・（２１） Yp(X,Y)=R(X²+Y²)^1/2sin[arctan(Y/X)+β]+y₁ ・・・（２２） を満足するように、ホログラムパターンを設定するステ
ップを含んでもよい。

【００９４】以上の式に基づきホログラムパターンを設
計することにより、回折光束に「ねじり」、「集光」お
よび「平行移動」を含む複雑な回折を与えるホログラム
パターンを容易に回折面に形成することができる。

【００９５】回折面での光スポットの大きさに対する検
出面上での光スポットの大きさの割合を縮小率Ｒとし、
回折面上の任意の点（Ｘ，Ｙ）に入射する光束がＸ軸方
向へｘ₁移動しかつＹ軸方向へｙ₁移動し、点（ｘ₁，
ｙ₁）を通るＸ軸に平行な直線を中心に反転し、さらに
点（ｘ₁，ｙ₁）を中心として角度２α回転する回折を行
う場合に、その回折により得られる検出面上の点（Ｘ
p，Ｙp）は、 Xp(X,Y)=R(Xcos2α+Ysin2α)+x₁ ・・・（２３） Yp(X,Y)=R(Xsin2α-Ycos2α)+y₁ ・・・（２４） を満足するように、ホログラムパターンを設定するステ
ップを含んでもよい。

【００９６】以上の式に基づきホログラムパターンを設
計することにより、回折光束に「非点収差」、「集光」
および「平行移動」を含む複雑な回折を与えるホログラ
ムパターンを容易に回折面に形成することができる。

【００９７】回折面での光スポットの大きさに対する検
出面上での光スポットの大きさの割合を縮小率Ｒとし、
回折面上の任意の点（Ｘ，Ｙ）と原点とを結ぶ直線がＸ
軸となす角をθとし、回折面上の任意の点（Ｘ，Ｙ）に
入射する光束がＸ軸方向へｘ ₁移動しかつＹ軸方向へｙ₁
移動し、点（Ｘ＋ｘ₁，Ｙ＋ｙ₁）と点（ｘ₁，ｙ₁）とを
結ぶ直線上において、点（ｘ₁，ｙ₁）を基準として距離
ｒ₁の位置に移動する回折を行う場合に、その回折によ
り得られる検出面上の点（Ｘp，Ｙp）は、 Xp(X,Y)=ｒ₁cosθ+x₁ ・・・（２５） Yp(X,Y)=ｒ₁sinθ+y₁ ・・・（２６） を満足するように、ホログラムパターンを設定するステ
ップを含んでもよい。

【００９８】以上の式に基づきホログラムパターンを設
計することにより、回折光束に「集光」および「平行移
動」を含む複雑な回折を与えるホログラムパターンを容
易に回折面に形成することができる。

【００９９】

【発明の実施の形態】以下、第１〜第７の実施の形態に
おいては、本発明に係る位置ずれ検出装置の一例である
光ピックアップ装置について説明する。また、第８の実
施の形態においては、本発明に係る位置ずれ検出装置の
一例である位置ずれセンサについて説明する。

【０１００】（第１の実施の形態）図１は本発明の第１
の実施の形態における光ピックアップ装置の概略図であ
る。図１の光ピックアップ装置１００は、フォーカスサ
ーボおよびトラッキングサーボを行う。

【０１０１】図１において、ＣＤ−Ｒなどの反射型光デ
ィスク１の半径方向（ラジアル方向）をＸ方向とし、光
ディスク１のトラック方向をＹ方向とし、光ディスク１
のディスク面に垂直な方向をＺ方向とする。

【０１０２】光ピックアップ装置１００は、ホログラム
ユニット１０および集光レンズ５を備える。ホログラム
ユニット１０は、半導体レーザ素子２、透過型の３分割
用回折格子３、透過型ホログラム光学素子４および光検
出器６からなる。

【０１０３】基台７上にブロック８が設けられ、ブロッ
ク８の側面にヒートシンク９が取り付けられている。３
分割用回折格子３は光学ガラスまたは光学樹脂等からな
り、ホルダ７１内にスペーサ７２を介して配設されてい
る。また、透過型ホログラム光学素子４は、ホルダ７１
の上面の開口部に配置されている。なお、透過型ホログ
ラム光学素子４におけるホログラム面上にはホログラム
パターン４０が形成されている。

【０１０４】半導体レーザ素子２はレーザ光（光束）を
Ｚ方向に出射する。３分割用回折格子３は、半導体レー
ザ素子２から出射された光束をほぼＹ方向およびＺ方向
を含む面内で０次回折光（主光束）、＋１次回折光束
（副光束）および−１次回折光束（副光束）からなる３
本の光束に分割し、透過型ホログラム光学素子４を透過
させる。なお、図中、上記３本の光束は１本の光束とし
て表される。

【０１０５】集光レンズ５は、アクチュエータ７３によ
り、トラッキングサーボのために光ディスク１の半径方
向（Ｘ方向）に移動可能に支持され、かつフォーカスサ
ーボのために上下方向（Ｚ方向）に移動可能に支持され
ている。この集光レンズ５は、透過型ホログラム光学素
子４を０次で回折透過した主光束および２本の副光束を
光ディスク１上にそれぞれ主スポットおよびその両側に
位置する２つの副スポットとして集光させる。

【０１０６】図２は、本発明の第１の実施の形態におけ
る光ピックアップ装置１００に用いられる透過型ホログ
ラム光学素子４のホログラム面上に形成されるホログラ
ムパターン４０および光検出器６の模式図である。ま
た、図３は、ホログラムパターン４０により回折された
帰還光束（反射光束）の光検出器６における集光状態を
示す模式図である。

【０１０７】図２に示すように、ホログラムパターン４
０は、回折方向（Ｘ方向）に平行な分割線Ｊを境にパタ
ーン１ａおよびパターン１ｂに２分割して形成されてい
る。

【０１０８】光検出器６は、４分割光検出部６０を含
む。４分割光検出部６０は、回折方向（Ｘ方向）に平行
な分割線ＬＸと回折方向（Ｘ方向）に垂直な分割線ＬＹ
とにより４つの光検出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分割されてい
る。

【０１０９】ここで、図３に示すように、パターン１ａ
は回折光束を時計回りにねじり、４分割光検出部６０の
分割線ＬＸを跨ぐように光検出部Ａ，Ｂ上に半円形状の
光スポットＳａを形成する。パターン１ｂは同じく回折
光束を時計回りにねじり、４分割光検出部６０の分割線
ＬＸを跨ぐように光検出部Ｃ，Ｄ上に半円形上の光スポ
ットＳｂを形成する。この場合、光スポットＳａ，Ｓｂ
は、４分割光検出部６０の分割線ＬＹを中心として互い
に離間して形成される。

【０１１０】図４は、第１の実施の形態において４分割
光検出部６０に集光される光スポット形状の変化を示し
た模式図である。

【０１１１】光ディスク１からの帰還光束（以下、反射
光束と呼ぶ。）は、ホログラムパターン４０によりＸ方
向に回折されるとともに、時計回りにねじられつつ、４
分割光検出部６０に入射する。

【０１１２】光ディスク１上において集光レンズ５によ
り集光される光束の焦点が合っている場合、回折光束は
図４（ｂ）のように９０度ねじられた状態で光スポット
Ｓａ，Ｓｂを形成する。この場合、光スポットＳａによ
る光検出部Ａ，Ｂの受光量は等しくなり、光スポットＳ
ｂによる光検出部Ｃ，Ｄの受光量は等しくなる。

【０１１３】一方、光ディスク１上において集光レンズ
５により集光される光束の焦点が合っていない場合、回
折光束は図４（ａ），（ｃ）に示すように９０度とは異
なる角度ねじられた状態で光スポットＳａ，Ｓｂを形成
する。

【０１１４】ここで、光ディスク１が光束の焦点より近
い場合には図４（ａ）に示すように、４分割光検出部６
０上で光スポットＳａ，Ｓｂは、分割線ＬＸに対して９
０度よりも小さい角度回転した状態で形成される。

【０１１５】この場合、光スポットＳａによる光検出部
Ａの受光量は、光スポットＳａによる光検出部Ｂの受光
量に比べて多くなる。また、光スポットＳｂによる光検
出部Ｃの受光量は、光スポットＳｂによる光検出部Ｄの
受光量に比べ少なくなる。

【０１１６】光ディスク１が光束の焦点より遠い場合に
は、図４（ｃ）に示すように、４分割光検出部６０上で
光スポットＳａ，Ｓｂは分割線ＬＸに対して９０度より
も大きい角度回転した状態で形成される。

【０１１７】この場合、光スポットＳａによる光検出部
Ａの受光量は、光スポットＳａによる光検出部Ｂの受光
量に比べて少なくなる。また、光スポットＳｂによる光
検出部Ｃの受光量は光スポットＳｂによる光検出部Ｄの
受光量に比べて少なくなる。

【０１１８】したがって、焦点誤差信号ＦＥは４分割光
検出部６０の光検出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力信号ｐａ，
ｐｂ，ｐｃ，ｐｄを用いて次式により導き出される。

【０１１９】 ＦＥ＝（ｐａ＋ｐｃ）−（ｐｂ＋ｐｄ） ・・・（５） つまり、上式の焦点誤差信号ＦＥは、光ディスク１と集
光レンズ５との距離が近すぎる場合に正となり、光ディ
スク１と集光レンズ５とが良好な距離を保つ場合には０
となり、光ディスク１と集光レンズ５との距離が遠すぎ
る場合には負となる。

【０１２０】また、再生信号（ピット信号）ＨＦは、４
分割光検出部６０の光検出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力信号
ｐａ，ｐｂ，ｐｃ，ｐｄを用いて次式により導き出せ
る。

【０１２１】 ＨＦ＝ｐａ＋ｐｂ＋ｐｃ＋ｐｄ ・・・（６） 図４のような光スポット形状が得られる原理を、図５を
用いて説明する。図５は、ホログラムパターン４０によ
り回折された光束の断面を上部より見た場合の模式図で
ある。ここでは、理解を容易にするために回折光束の断
面は四角形であるものとする。

【０１２２】光ディスク１からの反射光束がホログラム
パターン４０上で回折する前の時点において、反射光束
の断面は、頂点Ｐo，Ｑo，Ｒo，Ｔoを有する四角形（以
下、四角形ＰＱＲＴoと呼ぶ）である。そして、ホログ
ラムパターン４０を透過した回折光束は、時計周りに回
転される。

【０１２３】回折光束の回転過程において、頂点Ｐｏは
Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃの順に時計回りに回転してゆく。この
とき、他の頂点Ｑｏ，Ｒｏ，Ｔｏも同様にＱａ，Ｑｂ，
Ｑｃの順、Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃの順およびＴａ，Ｔｂ，Ｔ
ｃの順に回転してゆく。

【０１２４】集光レンズ５により集光される光束の焦点
が光ディスク１上で合っている場合には、回折光束は頂
点Ｐｂ，Ｑｂ，Ｒｂ，Ｔｂを有する四角形（以下、四角
形ＰＱＲＴｂと呼ぶ）として光検出器６上に集光され
る。

【０１２５】上記の焦点が合っている場合の光検出器６
の位置よりも少し手前の（光ディスク１に近い）位置で
の回折光束の断面形状は、頂点Ｐａ，Ｑａ，Ｒａ，Ｔａ
を有する四角形（以下、四角形ＰＱＲＴａと呼ぶ）とな
る。さらに、上記の焦点が合っている場合の光検出器６
の位置よりも少し後ろの（光ディスク１から遠い）位置
での回折光束の断面形状は、頂点Ｐｃ，Ｑｃ，Ｒｃ，Ｔ
ｃを有する四角形（以下、四角形ＰＱＲＴｃと呼ぶ）と
なる。

【０１２６】以上によれば、光検出器６の位置よりも少
し近い位置での回折光束の断面形状は、四角形ＰＱＲＴ
ｂを基準として反時計回りに回転した四角形ＰＱＲＴａ
となる。一方、光検出器６の位置よりも少し遠い位置で
の回折光束の断面形状は、四角形ＰＱＲＴｂを基準とし
て時計回りに回転した四角形ＰＱＲＴｃとなる。

【０１２７】上記のように、回折光束の回転（ねじれ）
を用いて焦点誤差信号ＦＥを検出しているので、光検出
器６上での光スポットのサイズは、任意に設定しても動
作原理には影響しない。

【０１２８】上述のように、第１の実施の形態において
は、ホログラムパターン４０により回折光束の光軸を回
転軸として時計回りまたは反時計回りに回転させつつ
（ねじりつつ）光検出器６に集光させることにより、焦
点誤差信号ＦＥを得る。

【０１２９】この場合、光検出器６の手前には回折光の
収束点がないので、非点収差法のように収束点での光の
回折効果や干渉効果による光強度分布の変化が生じな
い。また、回折光束の回転（ねじれ）を用いて焦点誤差
信号ＦＥを検出しているので、光検出器６上での光スポ
ットのサイズを大きく設定することが可能である。した
がって、十分に安定して強度の高い焦点誤差信号ＦＥお
よび再生信号ＨＦを得ることができる。

【０１３０】なお、本実施の形態における光ピックアッ
プ装置１００では、トラッキング誤差検出方法として検
出器６に副光束を検出する２つの光検出部をさらに設け
ることにより、３ビーム法を用いることができる。また
４分割光検出器６０を用いたプッシュプル法またはＤＰ
Ｄ（Differential Phase Detection）法を用いることが
できる。あるいは、４分割光検出部６０に加えて２つの
２分割光検出部をさらに設けることにより差動プッシュ
プル法を採用することも可能である。

【０１３１】（第２の実施の形態）第２の実施の形態に
おける光ピックアップ装置は、透過型ホログラム光学素
子４のホログラムパターン４０を除いて第１の実施の形
態の光ピックアップ装置と同様である。

【０１３２】本実施の形態におけるホログラムパターン
４０では、図２に示すパターン１ａとパターン１ｂとで
光束の回折方法が異なる。

【０１３３】図６は、第２の実施の形態において４分割
光検出部６０に集光される光スポット形状の変化を示し
た模式図である。

【０１３４】光ディスク１からの反射光束は、ホログラ
ムパターン４０によりＸ方向に回折されるとともに、パ
ターン１ａにおいては時計回りにねじられつつ、パター
ン１ｂにおいては反時計回りにねじられつつ、４分割光
検出部６０に入射する。

【０１３５】光ディスク１上において集光レンズ５によ
り集光される光束の焦点が合っている場合、回折光束は
図６（ｂ）のようにパターン１ａによる回折光束は時計
回りに９０度ねじられた状態で、またパターン１ｂによ
る回折光束は反時計回りに９０度ねじられた状態で、光
スポットＳａ，Ｓｂを形成する。この場合、光スポット
Ｓａによる光検出部Ａ，Ｂの受光量は等しくなり、光ス
ポットＳｂによる光検出部Ｃ，Ｄの受光量は等しくな
る。

【０１３６】一方、光ディスク１上において集光レンズ
５により集光される光束の焦点が合っていない場合、回
折光束は図６（ａ），（ｃ）に示すように、回転方向に
かかわらず９０度とは異なる角度ねじられた状態で光ス
ポットＳａ，Ｓｂを形成する。

【０１３７】ここで、光ディスク１が光束の焦点より近
い場合には図６（ａ）に示すように、４分割光検出部６
０上で光スポットＳａは、分割線ＬＸに対して９０度よ
りも小さい角度時計回りに回転した状態で形成され、光
スポットＳｂは、分割線ＬＸに対して９０度よりも小さ
い角度反時計回りに回転した状態で形成される。

【０１３８】この場合、光スポットＳａによる光検出部
Ａの受光量は、光スポットＳａによる光検出部Ｂの受光
量に比べて多くなる。また、光スポットＳｂによる光検
出部Ｃの受光量は、光スポットＳｂによる光検出部Ｄの
受光量に比べ多くなる。

【０１３９】光ディスク１が光束の焦点より遠い場合に
は、図６（ｃ）に示すように、４分割光検出部６０上で
光スポットＳａは、分割線ＬＸに対して９０度よりも大
きい角度時計回りに回転した状態で形成され、光スポッ
トＳｂは、分割線ＬＸに対して９０度よりも大きい角度
反時計回りに回転した状態で形成される。

【０１４０】この場合、光スポットＳａによる光検出部
Ａの受光量は、光スポットＳａによる光検出部Ｂの受光
量に比べて少なくなる。また、光スポットＳｂによる光
検出部Ｃの受光量は光スポットＳｂによる光検出部Ｄの
受光量に比べて少なくなる。

【０１４１】したがって、焦点誤差信号ＦＥは４分割光
検出部６０の光検出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力信号ｐａ，
ｐｂ，ｐｃ，ｐｄを用いて次式により導き出される。

【０１４２】 ＦＥ＝（ｐａ＋ｐｃ）−（ｐｂ＋ｐｄ） ・・・（７） つまり、上式の焦点誤差信号ＦＥは、光ディスク１と集
光レンズ５との距離が近すぎる場合に正となり、光ディ
スク１と集光レンズ５とが良好な距離を保つ場合には０
となり、光ディスク１と集光レンズ５との距離が遠すぎ
る場合には負となる。

【０１４３】この場合、光検出器６の手前には回折光の
収束点がないので、非点収差法のように収束点での光の
回折効果や干渉効果による光強度分布の変化が生じな
い。また、回折光束の回転（ねじれ）を用いて焦点誤差
信号ＦＥを検出しているので、光検出器６上での光スポ
ットのサイズを大きく設定することが可能である。した
がって、十分に安定して強度の高い焦点誤差信号ＦＥお
よび再生信号ＨＦを得ることができる。

【０１４４】（第３の実施の形態）第３の実施の形態に
おける光ピックアップ装置は、透過型ホログラム光学素
子４のホログラムパターン４０を除いて第１の実施の形
態の光ピックアップ装置と同様である。

【０１４５】本実施の形態におけるホログラムパターン
４０では、図２に示すパターン１ａとパターン１ｂとで
入射する光束の回折方法が異なる。

【０１４６】ここでは、２種類のパターン１ａ，１ｂの
うち一方のパターン１ａの回折方法は第１の実施の形態
と同様であり、他方のパターン１ｂの回折方法としては
ナイフエッジ法が用いられる。

【０１４７】図７は、第３の実施の形態において４分割
光検出部に集光される光スポット形状の変化を示した模
式図である。

【０１４８】光ディスク１からの反射光束は、ホログラ
ムパターン４０のパターン１ａによりＸ方向に回折され
るとともに、時計回りにねじられつつ４分割光検出部６
０に入射し、ホログラムパターン４０のパターン１ｂに
よりＸ方向に回折される。

【０１４９】光ディスク１において集光レンズ５により
集光される光束の焦点が合っている場合、図７（ｂ）に
示すようにパターン１ａによる回折光束は９０度ねじら
れた状態で４分割光検出部６０の分割線ＬＸを跨ぐよう
に光検出部Ａ，Ｂに光スポットＳａを形成し、パターン
１ｂによる回折光束は４分割光検出部６０の分割線ＬＸ
上に点状の光スポットＳｂを形成する。この場合、光ス
ポットＳａによる光検出部Ａ，Ｂの受光量は等しくな
り、光スポットＳｂによる光検出部Ｃ，Ｄの受光量は等
しくなる。

【０１５０】一方、光ディスクが光束の焦点より近い場
合には、図７（ａ）に示すように、パターン１ａによる
回折光束は、４分割光検出部６０の分割線ＬＸに対して
９０度よりも小さい角度回転した状態で光検出部Ａ，Ｂ
に光スポットＳａを形成し、パターン１ｂによる回折光
束は、４分割光検出部６０の光検出部Ｃ上に光スポット
Ｓｂを形成する。

【０１５１】この場合、光スポットＳａによる光検出部
Ａの受光量は光スポットＳｂによる光検出部Ｂの受光量
に比べて多くなる。また、光スポットＳｂによる光検出
部Ｃの受光量が所定値となり、光スポットＳｂによる光
検出部Ｄの受光量は０となる。

【０１５２】光ディスク１が光束の焦点より遠い場合に
は、図７（ｃ）に示すように、パターン１ａによる回折
光束は、４分割光検出部６０の分割線ＬＸに対して９０
度よりも大きい角度回転した状態で光検出部Ａ，Ｂに光
スポットＳａを形成し、パターン１ｂによる回折光束
は、４分割光検出部６０の光検出部Ｄ上に光スポットＳ
ｂを形成する。

【０１５３】この場合、光スポットＳａによる光検出部
Ａの受光量は光スポットＳｂによる光検出部Ｂの受光量
に比べて少なくなる。また、光スポットＳｂによる光検
出部Ｃの受光量が０となり、光スポットＳｂによる光検
出部Ｄの受光量は所定値となる。

【０１５４】したがって、焦点誤差信号ＦＥは４分割光
検出部６０の光検出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力信号ｐａ，
ｐｂ，ｐｃ，ｐｄを用いて次式により導き出される。

【０１５５】 ＦＥ＝（ｐａ＋ｐｃ）−（ｐｂ＋ｐｄ） ・・・（８） つまり、上式の焦点誤差信号ＦＥは、光ディスク１と集
光レンズ５との距離が近すぎる場合に正となり、光ディ
スク１と集光レンズ５とが良好な距離を保つ場合には０
となり、光ディスク１と集光レンズ５との距離が遠すぎ
る場合には負となる。

【０１５６】なお、本実施の形態においては、パターン
１ａは、ねじる機能を有するとともに、回折光束を収束
または拡大させる機能を有するものとする。これにより
収束された入射光束をほぼ平行光束として回折すること
が可能である。

【０１５７】この場合、パターン１ｂによって感度の高
い焦点誤差信号が得られる。また、パターン１ａによっ
て回折光束の回転（ねじれ）を用いて焦点誤差信号ＦＥ
を検出しているので、光検出器６上での光スポットのサ
イズを大きく設定することが可能である。したがって、
十分に安定して強度の高い焦点誤差信号ＦＥおよび再生
信号ＨＦを得ることができる。

【０１５８】（第４の実施の形態）第４の実施の形態に
おける光ピックアップ装置は、透過型ホログラム光学素
子４のホログラムパターン４０および光検出器６を除い
て第１の実施の形態の光ピックアップ装置と同様であ
る。

【０１５９】図８は、第４の実施の形態において２つの
２分割光検出部６０ａ，６０ｂに集光される光スポット
形状の変化を示した模式図である。

【０１６０】本実施の形態における光検出器６は、回折
方向（Ｘ方向）に垂直な方向に配列された２つの２分割
光検出部６０ａ，６０ｂを含む。

【０１６１】２分割光検出部６０ａは、回折方向（Ｘ方
向）に対してわずかに傾斜した分割線ＬＸ１により２つ
の光検出部Ａ，Ｂに分割されている。２分割光検出部６
０ｂは、回折方向（Ｘ方向）に対してわずかに傾斜した
分割線ＬＸ２により２つの光検出部Ｃ，Ｄに分割されて
いる。分割線ＬＸ１と分割線ＬＸ２とはＸ方向に関して
線対称となっている。

【０１６２】光ディスク１からの反射光束は、ホログラ
ムパターン４０によりＸ方向に回折されるとともに、反
時計回りにねじられつつ、２分割光検出部６０ａ，６０
ｂに入射する。

【０１６３】光ディスク１上において集光レンズ５によ
り集光される光束の焦点が合っている場合、回折光束は
図８（ｂ）のように２分割光検出部６０ａにおいて反時
計回りに９０度ねじられた状態で光スポットＳａを形成
し、２分割光検出部６０ｂにおいて反時計回りに９０度
ねじられた状態で光スポットＳｂを形成する。この場
合、光スポットＳａによる２分割光検出部６０ａの光検
出部Ａおよび光検出部Ｂの受光量は等しくなる。また、
光スポットＳｂによる２分割光検出部６０ｂの光検出部
Ｃおよび光検出部Ｄの受光量は等しくなる。

【０１６４】一方、光ディスク１上において集光レンズ
５により集光される光束の焦点が合っていない場合、回
折光束は図８（ａ），（ｃ）に示すように９０度とは異
なる角度ねじられた状態で光スポットＳａ，Ｓｂを形成
する。

【０１６５】ここで、光ディスク１が光束の焦点より近
い場合には図８（ａ）に示すように、２分割光検出部６
０ａ，６０ｂ上で光スポットＳａ，Ｓｂは、Ｘ方向に対
して９０度よりも小さい角度、反時計回りに回転した状
態で形成される。

【０１６６】この場合、２分割光検出器６０ａの光スポ
ットＳａによる光検出部Ａの受光量は、２分割光検出器
６０ａの光スポットＳａによる光検出部Ｂの受光量に比
べて多くなる。また、２分割光検出器６０ｂの光スポッ
トＳｂによる光検出部Ｃの受光量は、２分割光検出器６
０ｂの光スポットＳｂによる光検出部Ｄの受光量に比べ
少なくなる。

【０１６７】光ディスク１が光束の焦点より遠い場合に
は、図８（ｃ）に示すように、２分割光検出部６０ａ，
６０ｂ上で光スポットＳａ，Ｓｂは、Ｘ方向に対して９
０度よりも大きい角度、反時計回りに回転した状態で形
成される。

【０１６８】この場合、２分割光検出器６０ａの光スポ
ットＳａによる光検出部Ａの受光量は、２分割光検出器
６０ａの光スポットＳａによる光検出部Ｂの受光量に比
べて少なくなる。また、２分割光検出器６０ｂの光スポ
ットＳｂによる光検出部Ｃの受光量は、２分割光検出器
６０ｂの光スポットＳｂによる光検出部Ｄの受光量に比
べ多くなる。

【０１６９】したがって、焦点誤差信号ＦＥは２分割光
検出部６０ａ，ｂの光検出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力信号
ｐａ，ｐｂ，ｐｃ，ｐｄを用いて次式により導き出され
る。

【０１７０】 ＦＥ＝（ｐａ＋ｐｄ）−（ｐｂ＋ｐｃ） ・・・（９） つまり、上式の焦点誤差信号ＦＥは、光ディスク１と集
光レンズ５との距離が近すぎる場合に正となり、光ディ
スク１と集光レンズ５とが良好な距離を保つ場合には０
となり、光ディスク１と集光レンズ５との距離が遠すぎ
る場合には負となる。

【０１７１】この場合、光検出器６の手前には回折光の
収束点がないので、非点収差法のように収束点での光の
回折効果や干渉効果による光強度分布の変化が生じな
い。また、回折光束の回転（ねじれ）を用いて焦点誤差
信号ＦＥを検出しているので、光検出器６上での光スポ
ットのサイズを大きく設定することが可能である。した
がって、十分に安定して強度の高い焦点誤差信号ＦＥお
よび再生信号ＨＦを得ることができる。

【０１７２】（第５の実施の形態）第５の実施の形態に
おける光ピックアップ装置は、透過型ホログラム光学素
子４のホログラムパターン４０および光検出器６を除い
て第１の実施の形態の光ピックアップ装置と同様であ
る。

【０１７３】本実施の形態における光検出器６は、回折
方向（Ｘ方向）に垂直な方向に配列された２つの２分割
光検出部６０ａ，６０ｂを含む。

【０１７４】図９は、第５の実施の形態において２つの
２分割光検出部６０ａ，６０ｂに集光される光スポット
形状の変化を示した模式図である。

【０１７５】本実施の形態におけるホログラムパターン
４０では、図２に示すパターン１ａとパターン１ｂとで
入射する光束の回折方法が異なる。

【０１７６】光ディスク１からの反射光束は、ホログラ
ムパターン４０によりＸ方向に回折されるとともに、パ
ターン１ａにおいては時計回りにねじられつつ、パター
ン１ｂにおいては反時計回りにねじられつつ、２分割光
検出部６０ａ，６０ｂに入射する。

【０１７７】２分割光検出部６０ａは、回折方向（Ｘ方
向）に対してわずかに傾斜した分割線ＬＸ１により２つ
の光検出部Ａ，Ｂに分割されている。２分割光検出部６
０ｂは、回折方向（Ｘ方向）に対してわずかに傾斜した
分割線ＬＸ２により２つの光検出部Ｃ，Ｄに分割されて
いる。分割線ＬＸ１と分割線ＬＸ２とはＸ方向に関して
線対称となっている。

【０１７８】光ディスク１からの反射光束は、ホログラ
ムパターン４０によりＸ方向に回折されるとともに、パ
ターン１ａにおいては時計回りにねじられつつ、パター
ン１ｂにおいては反時計回りにねじられつつ、２分割光
検出部６０ａ，６０ｂに入射する。

【０１７９】光ディスク１上において集光レンズ５によ
り集光される光束の焦点が合っている場合、回折光束は
図９（ｂ）のように２分割光検出部６０ａにおいて時計
回りに９０度ねじられた状態で光スポットＳａを形成
し、２分割光検出部６０ｂにおいて反時計回りに９０度
ねじられた状態で光スポットＳｂを形成する。この場
合、光スポットＳａによる２分割光検出部６０ａの光検
出部Ａおよび光スポットＳａによる２分割光検出部６０
ａの光検出部Ｂの受光量は等しくなる。

【０１８０】また、光スポットＳｂによる２分割光検出
部６０ｂの光検出部Ｃおよび光スポットＳｂによる２分
割光検出部６０ｂの光検出部Ｄの受光量は等しくなる。

【０１８１】一方、光ディスク１上において集光レンズ
５により集光される光束の焦点が合っていない場合、回
折光束は図９（ａ），（ｃ）に示すように９０度とは異
なる角度ねじられた状態で光スポットＳａ，Ｓｂを形成
する。

【０１８２】ここで、光ディスク１が光束の焦点より近
い場合には図９（ａ）に示すように、２分割光検出部６
０ａ，６０ｂ上で光スポットＳａは、Ｘ方向に対して９
０度よりも小さい角度、時計回りに回転した状態で形成
され、光スポットＳｂは、Ｘ方向に対して９０度よりも
小さい角度、反時計回りに回転した状態で形成される。

【０１８３】この場合、２分割光検出器６０ａの光スポ
ットＳａによる光検出部Ａの受光量は、２分割光検出器
６０ａの光スポットＳａによる光検出部Ｂの受光量に比
べて多くなる。また、２分割光検出器６０ｂの光スポッ
トＳｂによる光検出部Ｃの受光量は、２分割光検出器６
０ｂの光スポットＳｂによる光検出部Ｄの受光量に比べ
少なくなる。

【０１８４】光ディスク１が光束の焦点より遠い場合に
は、図９（ｃ）に示すように、２分割光検出部６０ａ，
６０ｂ上で光スポットＳａは、Ｘ方向に対して９０度よ
りも大きい角度、時計回りに回転した状態で形成され、
光スポットＳｂは、Ｘ方向に対して９０度よりも大きい
角度、反時計回りに回転した状態で形成される。

【０１８５】この場合、２分割光検出器６０ａの光スポ
ットＳａによる光検出部Ａの受光量は、２分割光検出器
６０ａの光スポットＳａによる光検出部Ｂの受光量に比
べて少なくなる。また、２分割光検出器６０ｂの光スポ
ットＳｂによる光検出部Ｃの受光量は、２分割光検出器
６０ｂの光スポットＳｂによる光検出部Ｄの受光量に比
べ多くなる。

【０１８６】したがって、焦点誤差信号ＦＥは２分割光
検出部６０ａ，ｂの光検出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力信号
ｐａ，ｐｂ，ｐｃ，ｐｄを用いて次式により導き出され
る。

【０１８７】 ＦＥ＝（ｐａ＋ｐｄ）−（ｐｂ＋ｐｃ） ・・・（１０） つまり、上式の焦点誤差信号ＦＥは、光ディスク１と集
光レンズ５との距離が近すぎる場合に正となり、光ディ
スク１と集光レンズ５とが良好な距離を保つ場合には０
となり、光ディスク１と集光レンズ５との距離が遠すぎ
る場合には負となる。

【０１８８】この場合、光検出器６の手前には回折光の
収束点がないので、非点収差法のように収束点での光の
回折効果や干渉効果による光強度分布の変化が生じな
い。また、回折光束の回転（ねじれ）を用いて焦点誤差
信号ＦＥを検出しているので、光検出器６上での光スポ
ットのサイズを大きく設定することが可能である。した
がって、十分に安定して強度の高い焦点誤差信号ＦＥお
よび再生信号ＨＦを得ることができる。

【０１８９】（第６の実施の形態）第６の実施の形態に
おける光ピックアップ装置は、透過型ホログラム光学素
子４のホログラムパターン４０および光検出器６を除い
て第１の実施の形態の光ピックアップ装置と同様であ
る。

【０１９０】図１０は、第６の実施の形態において３分
割光検出部に集光される光スポット形状の変化を示した
模式図である。

【０１９１】本実施の形態における光検出器６は、３分
割光検出部６０ｃを含む。３分割光検出部６０ｃは、回
折方向（Ｘ方向）に対してわずかに傾斜した分割線ＬＸ
ａ，ＬＸｂにより３つの光検出部Ａ，Ｂ，Ｃに分割され
ている。分割線ＬＸａと分割線ＬＸｂとはＸ方向に関し
て線対称となっている。

【０１９２】光ディスク１からの反射光束は、ホログラ
ムパターン４０によりＸ方向に回折されるとともに、反
時計回りにねじられつつ、３分割光検出部６０ｃに入射
する。

【０１９３】光ディスク１上において集光レンズ５によ
り集光される光束の焦点が合っている場合、回折光束は
図１０（ｂ）のように３分割光検出部６０ｃにおいてＸ
方向を基準として反時計回りに９０度ねじられた状態で
光スポットＳａ，Ｓｂが形成される。この場合、光スポ
ットＳａによる３分割光検出部６０ｃの光検出部Ａおよ
び光スポットＳｂによる３分割光検出部６０ｃの光検出
部Ｃの受光量の和は、光スポットＳａ，Ｓｂによる３分
割光検出部６０ｃの光検出部Ｂの受光量と等しくなる。

【０１９４】一方、光ディスク１上において集光レンズ
５により集光される光束の焦点が合っていない場合、回
折光束は図１０（ａ），（ｃ）に示すように９０度とは
異なる角度ねじられた状態で光スポットＳａ，Ｓｂを形
成する。

【０１９５】ここで、光ディスク１が光束の焦点より近
い場合には図１０（ａ）に示すように、３分割光検出器
６０ｃ上で光スポットＳａ，Ｓｂは、Ｘ方向に対して９
０度よりも小さい角度、反時計回りに回転した状態で形
成される。

【０１９６】この場合、光スポットＳａによる３分割光
検出部６０ｃの光検出部Ａおよび光スポットＳｂによる
３分割光検出部６０ｃの光検出部Ｃの受光量の和は、光
スポットＳａ，Ｓｂによる３分割光検出部６０ｃの光検
出部Ｂの受光量より多くなる。

【０１９７】光ディスク１が光束の焦点より遠い場合に
は、図１０（ａ）に示すように、３分割光検出器６０ｃ
上で光スポットＳａ，Ｓｂは、Ｘ方向に対して９０度よ
りも大きい角度、反時計回りに回転した状態で形成され
る。

【０１９８】この場合、光スポットＳａによる３分割光
検出部６０ｃの光検出部Ａおよび光スポットＳｂによる
３分割光検出部６０ｃの光検出部Ｃの受光量の和は、光
スポットＳａ，Ｓｂによる３分割光検出部６０ｃの光検
出部Ｂの受光量より少なくなる。

【０１９９】したがって、焦点誤差信号ＦＥは３分割光
検出部６０ｃの光検出部Ａ，Ｂ，Ｃの出力信号ｐａ，ｐ
ｂ，ｐｃを用いて次式により導き出される。

【０２００】 ＦＥ＝（ｐａ＋ｐｃ）−ｐｂ ・・・（１１） つまり、上式の焦点誤差信号ＦＥは、光ディスク１と集
光レンズ５との距離が近すぎる場合に正となり、光ディ
スク１と集光レンズ５とが良好な距離を保つ場合には０
となり、光ディスク１と集光レンズ５との距離が遠すぎ
る場合には負となる。

【０２０１】この場合、光検出器６の手前には回折光の
収束点がないので、非点収差法のように収束点での光の
回折効果や干渉効果による光強度分布の変化が生じな
い。また、回折光束の回転（ねじれ）を用いて焦点誤差
信号ＦＥを検出しているので、光検出器６上での光スポ
ットのサイズを大きく設定することが可能である。した
がって、十分に安定して強度の高い焦点誤差信号ＦＥお
よび再生信号ＨＦを得ることができる。特に、光検出部
Ｂを光スポットＳａ，Ｓｂの検出に共通に用いているの
で、光検出部６の小型化が図られる。

【０２０２】（第７の実施の形態）図１の半導体レーザ
素子２から出射されるレーザ光の遠視野像（ビーム断面
強度分布）スポットと２分割のホログラムパターン４０
との光学的位置関係を以下のように設定することによ
り、焦点誤差信号ＦＥの精度を向上することができる。

【０２０３】図１１は図１の光ピックアップ装置１００
における半導体レーザ素子２の上面図である。

【０２０４】図１１に示すように、半導体レーザ素子２
には、クラッド層２１、活性層２２およびクラッド層２
３を含む。通常半導体レーザ素子２の活性層２２から出
射されるレーザ光の垂直方向（活性層２２に垂直な方
向）の広がり角は水平方向（活性層２２に平行な方向）
の広がり角よりも大きい。したがって、レーザ光の遠視
野像２０は長軸は活性層２２に垂直となる楕円形状にな
る。

【０２０５】本実施の形態の光ピックアップ装置１００
においては、半導体レーザ素子２の活性層２２がＹ方向
に垂直となるようにヒートシンク９の側面に取り付けら
れている。したがって、レーザ光の遠視野像２０はＹ方
向に平行な長軸およびＸ方向に平行な短軸を有する楕円
形状となる。

【０２０６】図１２は、２分割のホログラムパターン４
０上の光スポットを示す模式的平面図であり、図１３
は、図１２のホログラムパターン４０上の光スポットと
光検出器６における４分割光検出部６０上の光スポット
Ｓａ，Ｓｂの関係を示す模式的平面図である。

【０２０７】図１２に示すように、２分割のホログラム
パターン４０に形成される反射光束の光スポットＳＰ
は、分割線Ｊに沿って延びる短軸および分割線Ｊに垂直
な方向に延びる長軸を有する楕円形状となる。

【０２０８】これにより，ホログラムパターン４０の各
パターン１ａ，１ｂの中央部に入射する回折光束の光量
が両端部に入射する回折光束の光量よりも大きくなる。

【０２０９】したがって、図１３に示すように、４分割
光検出部６０上に形成される半円形状の各光スポットＳ
ａ，Ｓｂの中央部の光強度が両端部の光強度よりも大き
くなる。すなわち、図１３（ａ）に示すように、光ディ
スク１が近すぎる場合には、光検出部Ａでの光スポット
Ｓａによる受光量と光検出部Ｂでの光スポットＳａによ
る受光量との差が大きくなり、光検出部Ｃでの光スポッ
トＳｂによる受光量と光検出部Ｄでの光スポットＳｂに
よる受光量との差が大きくなる。また、図１３（ｃ）に
示すように、光ディスク１が遠すぎる場合には、光検出
部Ｂでの光スポットＳａによる受光量と光検出部Ａでの
光スポットＳａによる受光量との差が大きくなり、光検
出部Ｄでの光スポットＳｂによる受光量と光検出部Ｃで
の光スポットＳｂによる受光量との差が大きくなる。

【０２１０】このように、４分割光検出部６０において
焦点誤差信号ＦＥに寄与する部分に光強度が集中し、よ
り大きい焦点誤差信号ＦＥのレベルを得ることができ
る。

【０２１１】図１４は、第１〜第６の実施の形態の光ピ
ックアップ装置におけるホログラムユニット１０の第１
の配置例を示す概略図である。図１５は第１〜第６の実
施の形態の光ピックアップ装置におけるホログラムユニ
ット１０の第２の配置例を示す概略図である。

【０２１２】図１４の例では、ホログラムユニット１０
から光ディスク１に対して垂直にレーザが出射され、集
光レンズ５により光ディスク１の記録媒体内に集光され
る。図１５の例では、ホログラムユニット１０から光デ
ィスク１と平行にレーザが出射され、反射ミラー７５に
より光ディスク１に対して垂直に反射され、集光レンズ
５により光ディスク１の記録媒体面上に集光される。図
１５の例では、光ピックアップ装置を薄型化することが
できる。

【０２１３】図１６は、上記実施の形態の光ピックアッ
プ装置１００を用いた光学記録媒体駆動装置２００の構
成を示すブロック図である。図１６の光学記録媒体駆動
装置２００は光ディスク１から情報を読み取る光ディス
クドライブ装置である。

【０２１４】光学記録媒体駆動装置２００は、光ピック
アップ装置１００、モータ１１、送りモータ１２、回転
制御系１３、信号処理系１４、ピックアップ制御系１
５、送りモータ制御系１６およびドライブコントローラ
１７を含む。

【０２１５】モータ１１は、光ディスク１を所定の速度
で回転させる。回転制御系１３は、モータ１１の回転動
作を制御する。送りモータ１２は、光ピックアップ装置
１００を光ディスク１の半径方向に移動させる。送りモ
ータ制御系１６は、送りモータ１２の動作を制御する。
光ピックアップ装置１００は、光ディスク１にレーザを
照射するとともに光ディスク１からの反射光束を受光す
る。ピックアップ制御系１５は、光ピックアップ装置１
００の等受光操作を制御する。

【０２１６】信号処理系１４は光ピックアップ装置１０
０の光検出器６からの出力信号を受け再生信号、焦点誤
差信号およびトラッキング誤差信号を算出し、再生信号
をドライブコントローラ１７に与え、焦点誤差信号およ
びトラッキング誤差信号をピックアップ制御系１５に与
える。ドライブコントローラ１７は、ドライブインター
フェイス１８を介して与えられる指令にしたがって回転
制御系１３、信号処理系１４、ピックアップ制御系１５
および送りモータ制御系１６を制御すると共に、ドライ
ブインターフェイス１８を介して再生信号を出力する。

【０２１７】図１６の光学記録媒体駆動装置２００にお
いては、上記実施の形態の光ピックアップ装置１００が
用いられているので、安定で強度の高い焦点誤差信号お
よび再生信号が得られる。それにより、フォーカスサー
ボが高精度に行われ、高品質の再生信号が得られる。

【０２１８】上記実施の形態では、透過型ホログラム光
学素子を用いているが、反射型のホログラム光学素子を
用いてもよい。

【０２１９】本実施の形態では、モータ１１および回転
制御系１３が回転駆動部に相当し、送りモータ１２およ
び送りモータ制御系１６がピックアップ駆動部に相当
し、信号処理系１４が信号処理部に相当する。

【０２２０】（第８の実施の形態）以下に、第８の実施
の形態に係る位置ずれセンサの構成および動作について
図１７および図１８に基づき説明する。

【０２２１】本実施の形態に係る位置ずれセンサは、例
えばベルトコンベアにより搬送される製品等の検査対象
物の位置ずれを検出する。

【０２２２】図１７は、第８の実施の形態に係る位置ず
れセンサ３００の構成を示す模式図である。

【０２２３】図１７によれば、位置ずれセンサ３００
は、半導体レーザ素子２、透過型ホログラム光学素子
４、集光レンズ５および光検出器６を含む。ここで、透
過型ホログラム光学素子４におけるホログラム面上には
ホログラムパターン４０が形成されている。

【０２２４】上記の位置ずれセンサ３００の構成におい
て、半導体レーザ素子２は、矢印Ｚの方向にレーザ光を
出射する。半導体レーザ素子により出射されたレーザ光
は透過型ホログラム光学素子４を透過して集光レンズ５
に入射する。集光レンズ５に入射したレーザ光は、集光
レンズ５を透過しつつ検出対象物１αの所定の位置に集
光される。

【０２２５】検出対象物１α上に集光されたレーザ光
は、検出対象物１αの入射点において反射され再び集光
レンズ５に入射する。検出対象物１αにより反射された
レーザ光は、集光レンズ５を透過し、透過型ホログラム
光学素子４に入射する。透過型ホログラム光学素子４を
透過するレーザ光は、透過型ホログラム光学素子４のホ
ログラムパターン４０により特定の方向に回折される。
ホログラムパターン４０により回折されたレーザ光は光
検出器６に入射する。

【０２２６】例えば、検出対象物１αが矢印ＺＵの方向
にずれた場合、光検出器６上の光スポットの回転角度が
図４に示すように変化する。これにより、位置ずれセン
サ３００は検出対象物１αの位置ずれを判別する。

【０２２７】以上に示す光検出器６の構造については上
述の第１〜７の実施に形態に係る光ピックアップ装置１
００が有する光検出器６の構造と同様である。また、本
実施の形態において、透過型ホログラム光学素子４に設
けられたホログラムパターン４０は、第１〜７の実施の
形態に示すホログラムパターン４０と同様である。

【０２２８】ところで、上述のように本実施の形態にお
いて用いられるホログラムパターン４０は入射される光
をねじる方向に回折することが可能である。そして、上
記の位置ずれセンサは、検査対象物１αからの反射光束
をねじる方向に回折し、回折した反射光束を光検出器６
で検出することで位置ずれを検出している。以下に、反
射光束をねじる方向に回折する機能を有するホログラム
パターン４０を用いた位置ずれセンサ３００と、その他
の光学的位置ずれセンサとを比較する。

【０２２９】本実施の形態に係る位置ずれセンサ３００
は、三角法を利用した光学式位置ずれセンサと比べ、ホ
ログラムを用いているので装置全体の大きさを小型化す
ることができる。

【０２３０】また、本実施の形態に係る位置ずれセンサ
３００は、フーコー法によるホログラムパターンを備え
る位置ずれセンサと比較してホログラムパターンの作製
時における許容誤差が大きいので、製造が容易である。

【０２３１】さらに、本実施の形態に係る位置ずれセン
サ３００は、以下に示すように非点収差法によるホログ
ラムパターンを利用した位置ずれセンサと比較してずれ
量に対する出力信号の直線性がよい。

【０２３２】図１８（ａ）は、非点収差法によるホログ
ラムパターンを利用した位置ずれセンサの光検出器の出
力信号と検出対象物の位置ずれ量との関係を示してい
る。図１８（ａ）によれば、出力信号と位置ずれ量との
関係を示す曲線は原点を中心に非対称となっている。ま
た、図１８（ｂ）は、第８の実施の形態に係る位置ずれ
センサ３００の光検出器の出力信号と検出対象物の位置
ずれの量との関係を示している。図１８（ｂ）によれ
ば、出力信号と位置ずれ量との関係を示す曲線は原点を
中心に対称となっている。

【０２３３】このように、本実施の形態に係る位置ずれ
センサ３００は、非点収差法によるホログラムパターン
を利用した位置ずれセンサに比べ、位置ずれ量に対する
出力信号の直線性がよいので安定して誤差のない位置ず
れ検出を行うことができる。

【０２３４】（ホログラムパターンの製造方法）以下に
ホログラムパターンの製造方法について説明する。初め
に、ホログラムパターンの設計方法について説明する。

【０２３５】図１９は、ホログラム光学素子を用いた光
ピックアップ装置の典型的な構成を示す模式図である。
まず、図１９に基づき従来のホログラムパターンの設計
方法を説明し、その後、本発明の一実施の形態に係るホ
ログラムパターンを説明する。

【０２３６】図１９に示す光ピックアップ装置１９０
は、光ディスク１、半導体レーザ素子２、ホログラム光
学素子４、コリメータレンズ５ｂ、対物レンズ５ａおよ
び光検出器６を備える。なお、ホログラム光学素子４の
ホログラム面上にはホログラムパターン４０Ｊが形成さ
れている。

【０２３７】図１９においては、光ディスク１に対し垂
直な方向にＺ軸を定義し、さらにＺ軸に垂直な方向にＸ
軸を定義する。また、ＸＺ平面に垂直な方向にＹ軸を定
義する。

【０２３８】図１９によれば、半導体レーザ素子２より
光ディスク１へ向かってＺ軸方向に出射された光束は、
ホログラム光学素子４、コリメータレンズ５ｂおよび対
物レンズ５ａを通して光ディスク１に入射する。光ディ
スク１より反射した反射光束は、対物レンズ５ａおよび
コリメータレンズ５ｂを通して、さらにホログラム光学
素子４を透過する。そして、ホログラム光学素子４を透
過した反射光束はホログラムパターン４０Ｊにより回折
され、光検出器６に導かれる。図１９に示すホログラム
パターン４０Ｊは、反射光束を回折し１点に集光する機
能を有する。

【０２３９】図１９において、半導体レーザ素子２によ
る光束の出射位置をレーザ光源Ｐ_r（ｘ_r，ｙ_r，ｚ_r）と
仮定し、光ディスク１より反射し、ホログラム光学素子
４に入射した光束の仮想的な収束点を仮想点２ｅとし、
仮想点２ｅの座標を（ｘ_o，ｙ_o，ｚ_o）と仮定する。ま
た、ホログラムパターン４０Ｊにより回折された反射光
束の収束点を収束点６ｅとし、収束点６ｅの座標を（ｘ
₁，ｙ₁，ｚ₁）と仮定する。

【０２４０】以上において、ホログラム光学素子４に入
射する光の位相関数Φ_i（ｘ，ｙ）は次式で与えられ
る。

【０２４１】 Φ_i（x，y）＝ｋ₀n｛（x−x_o）²＋（y−y_o）²＋z₀ ²｝^1/2 ・・（１２） 上式において、ｘおよびｙは、ホログラム面上にＸＹ座
標を想定した場合の座標を示す。ｋ₀は光束の波数であ
り、光束の波長をλとしてｋ₀＝２π／λである。ま
た、ｎは、ホログラム光学素子４の基板の屈折率であ
り、図１９においては仮想点２ｅのＺ座標と収束点６ｅ
のＺ座標との間で、Ｚ₀＝ｎＺ_rの関係が成立する。な
お、この関係は図１９に示すようにホログラムパターン
４０Ｊが透過型ホログラム光学素子４のレーザ光源側の
面に形成されるときに限り成立する。

【０２４２】一方、ホログラムパターン４０Ｊにより回
折されるレーザ光の位相関数Φ_d（ｘ，ｙ）は次式で与
えられる。

【０２４３】 Φ_d（x，y）＝ｋ₀｛（x−x₁）²＋（y−y₁）²＋z₁ ²｝^1/2 ・・（１３） 上式において、ｘおよびｙは、式（１２）と同様に、ホ
ログラム面上にＸＹ座標を想定した場合の座標を示す。
ｋ₀は光束の波数であり、光束の波長をλとしてｋ₀＝２
π／λである。

【０２４４】以上に示す式（１２），（１３）を用いる
ことによりホログラムパターン４０Ｊのパターン関数は
次式で与えられる。

【０２４５】 Φ_d（x，y）−Φ_i（x，y）＝２ｍπ＋Ｃ ・・・（１４） 上式における（ｘ，ｙ）は、ホログラム面上にＸＹ座標
を想定した場合の座標を示し、上式を満たす（ｘ，ｙ）
の集合がホログラムパターンである。上式においてｍは
整数であり、これを格子番号とする。格子番号とは、入
射する光束を干渉させるための紋様における各線（格子
ライン）に番号付けを行ったものである。さらに、式
（１４）においては、左辺を微分することによりホログ
ラムパターンの格子ベクトルが算出される。格子ベクト
ルについては後述する。

【０２４６】以上に示すように式（１４）によれば、入
射光を一点に集光する機能を有するホログラムパターン
を容易に得ることができる。しかしながら、従来におい
ては、一点に集光する以外（非点収差等）の機能を有す
るホログラムパターンを設計する場合、式（１４）の左
辺に多項式を加え計算していた。この場合、所望の機能
を有するホログラムパターンを得るためには、左辺に加
える多項式の各項の係数を最適化するシュミレーション
計算を繰り返す必要があった。したがって、従来はホロ
グラムパターンを得るための式を解析的に求めることは
容易ではなかった。

【０２４７】次に、本発明の一実施の形態に係るホログ
ラムパターンの設計方法について説明する。以下に示す
ホログラムパターンの設計方法によれば、ホログラム面
上の任意の点に入射した光束を、一定の法則に従ってフ
ォトダイオード等からなる光検出器の受光面上の所望の
点へ回折することが可能となる。

【０２４８】ホログラムパターンは、位相型の周期構造
を持つものであり、ホログラム面上に周期的な凹凸形状
を設けたものである。この凹凸形状の集合は、後述の格
子ベクトルＫ等に基づき設計され、当該ホログラムパタ
ーンは格子ベクトルＫおよび所望の回折に伴う入射光束
の３次元座標位置により数式化される。

【０２４９】ここで、光ピックアップ装置においてレー
ザ光源より出射されて最終的にホログラム面および光検
出器の受光面に入射される光束の経路に着目し、所定の
回折を行う格子ベクトルＫのＸ方向成分およびＹ方向成
分を数式化する。

【０２５０】図２０は、レーザ光源より出射された光束
の伝播経路を示す模式図である。ここでは、図１に示す
光ピックアップ装置１００における光束の伝播経路が示
されている。図２０においては、レーザ光源Ｐr（Ｘr，
Ｙr，Ｚr）より出射した光束が透過型ホログラム光学素
子４を透過し、集光レンズ５を介して光ディスク１に入
射した後、光ディスクからの反射光束がホログラム面上
の点Ｐh（Ｘ，Ｙ，０）において回折され、光検出器の
受光面上の点Ｐp（Ｘp(X,Y)，Ｙp(X,Y)，Ｚp）に入射さ
れる様子が示されている。

【０２５１】ここで、所定の回折を行う後述の格子ベク
トルＫのＸ方向成分をｆ（Ｘ，Ｙ）で表し、Ｙ方向成分
をｇ（Ｘ，Ｙ）で表すと、上述の状況においては所定の
回折を行う後述の格子ベクトルＫのＸ方向成分ｆ（Ｘ，
Ｙ）およびＹ方向成分ｇ（Ｘ，Ｙ）は、次式により表さ
れる。なお、これらの数式は、幾何学的考察により導き
出されたものである。

【０２５２】 f(X,Y)=-ｋ₀[(X-Xp(X,Y))・[(X-Xp(X,Y))²+(Y-Yp(X,Y))²+Zp²]^-1/2 -ｎ(X-Xr)・[(X-Xr)²+(Y-Yr)²+Zr²]^-1/2] ・・・（１６） g(X,Y)=-ｋ₀[(Y-Yp(X,Y))・[(X-Xp(X,Y))²+(Y-Yp(X,Y))²+Zp²]^-1/2 -ｎ(Y-Yr)・[(X-Xr)²+(Y-Yr)²+Zr²]^-1/2] ・・・（１７） 上式（１６），（１７）において、ｋ₀は光束の波数を
表す。ここで、ｋ₀を数式により表すと、ｋ₀＝２π／λ
となる。λは光束の波長を示している。

【０２５３】また、上式（１６），（１７）において
は、透過型ホログラム光学素子４に収束光が入射してい
ると仮定している。透過型ホログラム光学素子４に平行
光が入射していると仮定する場合は、上式（１６）にお
いては右辺第二項「-ｋ₀・-ｎ(X-Xr)・[(X-Xr)²+(Y-Yr)²
+Zr²]^-1/2」が不要であり、上式（１７）においても右
辺第二項「-ｋ₀・-ｎ(Y-Yr)・[(X-Xr)²+(Y-Yr)²+Zr²]
^-1/2」が不要である。

【０２５４】さらに、上式（１６），（１７）におい
て、ｎは、ホログラム光学素子４の基板の屈折率であ
る。基板の屈折率ｎは、透過型ホログラム光学素子４の
基板の厚さを考慮する場合かつホログラムパターン４０
が透過型ホログラム光学素子４のレーザ光源側の面に形
成される場合、式（１６），（１７）に示すように用い
られる。したがって、透過型ホログラム光学素子４の基
板の厚さを０と仮定する場合、式（１６），（１７）中
の基板の屈折率ｎは不要である。

【０２５５】また、ホログラムパターン４０が透過型ホ
ログラム光学素子４の光ディスク側の面に形成されると
きは式（１６）の右辺第１項「-ｋ₀・(X-Xp(X,Y))・[(X-
Xp(X,Y))²+(Y-Yp(X,Y))²+Zp²]^-1/2」および式（１７）
の右辺第１項「-ｋ₀・(Y-Yp(X,Y))・[(X-Xp(X,Y))²+(Y-Y
p(X,Y))²+Zp²]^-1/2」に基板の屈折率ｎを掛けるととも
に、式（１６）の右辺第２項および式（１７）の右辺第
２項に掛けられている屈折率ｎを取り除く必要がある。
さらに、この場合、基板の影響によりＺ軸方向における
レーザ光源および光検出器の受光面上の実効的位置が変
化するため、「Ｚr」または「Ｚp」について補正を行う
必要がある。

【０２５６】以上に示した所定の回折を行う格子ベクト
ルＫのＸ方向成分ｆ（Ｘ，Ｙ）およびＹ方向成分ｇ
（Ｘ，Ｙ）の式（１６），（１７）を、それぞれ積分す
ることによりホログラムパターン４０の設計が可能とな
る。なお、以上に示す各種数式は、他のホログラムパタ
ーンの設計にも適用できる。

【０２５７】ここで、格子ベクトルＫについて説明す
る。図２１（ａ）は、ホログラムパターン４０が形成さ
れたホログラム面の平面図であり、ホログラム面をＸＹ
座標で定義した場合の格子ベクトルＫを示したものであ
る。また、格子ベクトルＫのＸ方向成分Ｋｘ（＝ｆ
（Ｘ，Ｙ））およびＹ方向成分Ｋｙ（＝ｇ（Ｘ，Ｙ））
も示している。格子ラインは、図２１（ｂ）の凹凸１周
期の中の特定した位置（点）の平面的集合である。

【０２５８】図２１（ｂ）は、図２１（ａ）におけるＡ
ｈ−Ａｈ線断面図であり、ホログラムパターン４０を有
する透過型ホログラム光学素子４の断面形状を示してい
る。

【０２５９】格子ベクトルＫは、入射光束に特定の回折
を与える格子の集合（格子ライン）に垂直なベクトルで
ある。そして、格子ベクトルＫの大きさは格子ラインの
周期をΛとすると次の数式で表される。

【０２６０】|Ｋ|＝２π／Λ ・・・（１８） 次に、上記に示す格子ベクトルＫと格子ラインの関係に
ついて説明する。

【０２６１】ホログラム面をＸＹ座標で定義し、巨視的
な回折方向をＸ軸方向と仮定する。ここで、Ｚ軸はＸＹ
平面、つまりホログラム面に対し垂直な方向であるもの
とする。

【０２６２】ホログラム面上の任意の点（Ｘ，Ｙ）にお
いて、上述のように所望の回折を行う格子ベクトルＫの
Ｘ方向成分Ｋｘをｆ（Ｘ，Ｙ）とし、Ｙ方向成分Ｋｙを
ｇ（Ｘ，Ｙ）とする。この場合、ホログラムパターンは
ホログラム面上の定点（Ｘo，Ｙo）を基準として、以下
に示す式（１９），（２０）を満たす点（Ｘ’，Ｙ’）
の集合として導かれる。ここで、点（Ｘ’，Ｙ’）の集
合は、当該ホログラムパターンにおける格子ラインを示
す。

【０２６３】

【数９】

【０２６４】

【数１０】

【０２６５】上式（１９）および（２０）ともに、Ｍは
整数であり、Ｃは定数である。式（１９）において、左
辺第１項の

【０２６６】

【数１１】

【０２６７】はホログラム面であるＸＹ平面中の定点
（Ｘo，Ｙo）から点（Ｘ'，Ｙo）への格子周期のＸ方向
位相差を示す。また、左辺第２項の

【０２６８】

【数１２】

【０２６９】は、点（Ｘ'，Ｙo）から点（Ｘ'，Ｙ'）へ
の格子周期のＹ方向位相差を示すものである。

【０２７０】式（２０）における左辺についても、式
（１９）と同様に、左辺第１項がホログラム面であるＸ
Ｙ平面中の定点（Ｘo，Ｙo）から点（Ｘo，Ｙ'）への格
子周期のＹ方向位相差を示し、第２項が点（Ｘo，Ｙ'）
から点（Ｘ'，Ｙ'）への格子周期のＸ方向位相差を示す
ものである。

【０２７１】ここで、式（１９），（２０）の左辺につ
いては積分の順番の違いがあるものの同一の計算内容を
示している。そして、Ｘ方向位相差とＹ方向位相差との
和は、ＸＹ平面上（ホログラム面上）の定点（Ｘo，Ｙ
o）から点（Ｘ'，Ｙ'）への格子位相差を表すものであ
る。これにより、与えられる複数の同位相ライン（互い
の格子位相差が２πの整数倍になるライン）、つまり格
子ラインの集合がホログラムパターンとなる。なお、上
記式（１９），（２０）の右辺第２項の定数Ｃを０と
し、定点（Ｘo，Ｙo）を原点（０，０）とすると計算が
容易となる。

【０２７２】そして、所定の回折を行う格子ベクトルＫ
のＸ方向成分ｆ（Ｘ，Ｙ）およびＹ方向成分ｇ（Ｘ，
Ｙ）の式（１６），（１７）を、前述の式（１９），
（２０）に適用することによりホログラムパターンの設
計が可能となる。

【０２７３】この場合、ホログラム面上の任意の点を所
定の法則に従って光検出器の受光面上の所望の点に対応
させることにより、従来における非点収差付加機能に限
らず「光束をねじる」等の複雑な機能をもつ様々なホロ
グラム光学素子におけるホログラムパターンを容易にか
つ正確に設計することが可能となる。

【０２７４】以上に示すホログラムパターンの設計方法
に基づいて、各種数式を用いた計算手順を図２２に基づ
き説明する。

【０２７５】図２２は、ホログラムパターンの設計時に
おける格子ラインの決定手順を示す図である。

【０２７６】ホログラムパターンは、式（１９）または
式（２０）を用いて格子ラインの集合を算出することに
より設計される。ここで、式（１９），（２０）におい
ては、整数Ｍの値に応じて、個々の格子ラインが決定さ
れる。以下、式（１９）を用いたＭ＝０の場合の格子ラ
インの決定手順について説明する。

【０２７７】ここで、計算を簡易にするため式（１９）
において、ホログラムパターン面上の定点（Ｘ₀，Ｙ₀）
を（０，０）とし、右辺第２項の定数Ｃを０とする。

【０２７８】図２２において、Ｍ＝０の場合の格子ライ
ンの基準点をｍ₀₀（０，０）とする。はじめに、式（１
９）の左辺第１項に示すようにＸ₀＝０からＸ’＝Ｘ
₁（任意）までの積分を行う。この作業は、図２２にお
いて矢印Ａ₁により示されている。続いて、左辺第２項
に示すようにＹ₀＝０からＹ方向に徐々に積分を行い、
式（１９）を満たすＹ’の値を決定する。この作業は、
図２２において矢印Ｂ_-1により示されている。

【０２７９】上記の作業によりＭ＝０の場合の格子ライ
ン上の点ｍ₀₀に続いて点ｍ₀₁が決定される。そして、上
記の作業を繰り返し行うことによりＭ＝０の場合の格子
ライン上の複数の点が決定される。例えば、Ｍ＝０の場
合の格子ライン上の点ｍ₀₂は、矢印Ａ₁，Ａ₂に示される
Ｘ方向成分の積分および矢印Ｃ_-1，Ｃ_-2に示されるＹ方
向成分の積分が行われることにより決定されている。さ
らに、Ｍ＝０の場合の格子ライン上の点ｍ_0-1は、矢印
Ａ_-1で示されるＸ方向成分の積分および矢印Ｄ₁で示さ
れるＹ方向成分の積分により決定されており、点ｍ_0-2
は、矢印Ａ_-1，Ａ_{- 2}で示されるＸ方向成分の積分および
矢印Ｅ₁で示されるＹ方向成分の積分により決定されて
いる。

【０２８０】以上が式（１９）を用いたＭ＝０の場合の
格子ラインの決定手順である。その後Ｍ＝０以外の場合
についても、上記と同様の作業を行い複数の格子ライン
を決定する。これにより格子ラインの集合を得ることが
でき、ホログラムパターンの設計が可能となる。

【０２８１】ホログラムパターンの設計方法により決定
されたホログラムパターンを、透明な石英ガラスからな
る基板の表面に、フォトリゾグラフィ工程およびエッチ
ング工程により形成する。

【０２８２】例えば、基板の表面上にフォトレジストを
塗布する。そして、フォトレジストをフォトマスクを通
して紫外線で露光することによりパターニングし、基板
をエッチングすることにより基板上にホログラムパター
ンを形成する。

【０２８３】以上に示したホログラムパターンの設計方
法に基づいて、各種機能を有するホログラムパターンの
具体的な設計手順について説明する。

【０２８４】第１に、入射光束をねじる機能を有するホ
ログラムパターンの設計手順について図２３〜図２５に
基づき説明する。

【０２８５】図２３は、ホログラムパターンにより入射
光束がねじる方向に回折される状況を示す模式図であ
る。図２４は、図２３に示される特定の位置での回折光
束による光スポットの形状を示す模式図である。なお、
図２３においては、ホログラムパターンと平行にＸＹ座
標が定義され、ホログラムパターンと垂直な方向にＺ座
標が定義されている。また、図２４においては、図２３
において定義されたＸＹ座標平面と平行な平面上に回折
光束による光スポットの形状が示されている。

【０２８６】図２３および図２４によれば、入射光束は
ホログラムパターンにおいて回折されることによりねじ
られつつ収束される。そして、ホログラムパターンから
の回折光束は、位置Ｆｂにおいて焦点を形成する。

【０２８７】ここで、ホログラムパターンが入射光束を
９０°ねじりかつ所定の大きさに収束させる機能を有す
る場合を想定する。

【０２８８】図２４（ｂ）に示すように、矢印Ｇの方向
よりホログラムパターン４０に入射する光は、焦点であ
る位置Ｆｂにおいて、９０°ねじられるとともに所定の
大きさに収束される。図２３の焦点より近い位置Ｆａに
おいては、図２４（ａ）に示すように、矢印Ｇの方向よ
りホログラムパターン４０に入射する光は９０°に満た
ない角度でねじられている。さらに、図２３の焦点より
遠い位置Ｆｃにおいては、図２４（ｃ）に示すように、
矢印Ｇの方向よりホログラムパターン４０に入射する光
は９０°を超えた角度でねじられている。なお、図２４
（ａ），２４（ｃ）に示すように焦点位置とずれた位置
Ｆａ，Ｆｃにおいて、入射光束は所定の大きさに収束さ
れない。

【０２８９】図２５は、ホログラム面をＸＹ平面と定義
した場合のホログラム面に入射する光線の位置およびホ
ログラムパターンにより回折された後の光検出器の受光
面上の光線の位置を示す平面図である。なお、この図２
５においてはＺ軸方向の変位については無視するものと
する。

【０２９０】ここでは、ホログラム面上の任意の点Ｐo
（Ｘ，Ｙ）に対応する光検出器の受光面上の点Ｐp（Ｘp
（Ｘ，Ｙ），Ｙp（Ｘ，Ｙ））の算出を目的とする。

【０２９１】初めに、ホログラム面上の任意の点Ｐo
（Ｘ，Ｙ）を光検出器の受光面上のどの点に対応させる
かを考える。ここで、点Ｐoを受光面上の位置まで、Ｘ
軸方向にｘ₁、Ｙ軸方向にｙ₁平行移動させる（ステップ
Ｓ１）。ステップＳ１により定められた（Ｘ＋ｘ₁，Ｙ
＋ｙ₁）を点Ｐ₁とする。また、（ｘ₁，ｙ₁）で表される
座標を点Ｐ_nとする。

【０２９２】次に、点Ｐ₁を、点Ｐ_nを中心に角度β分回
転移動させる（ステップＳ２）。この操作が光束を「回
転する（ねじる）」機能に該当する。これにより移動が
なされた後の点を点Ｐ₂とすると、点Ｐ₂の座標は（ｒco
s（α＋β）＋ｘ₁，ｒsin（α＋β）＋ｙ₁）と表され
る。

【０２９３】ここで、ｒは原点からの点Ｐoまでの距離
「（Ｘ²＋Ｙ²）^1/2」を示している。一方、αは点Ｐoと
原点とを結ぶ直線と、回折方向であるＸ軸とがなす角度
を示しており、「arctan（Ｙ／Ｘ）」と表される。

【０２９４】さらに、点（ｘ₁，ｙ₁）と点Ｐ₂との距離
を短縮する（ステップＳ３）。この操作は、光検出器の
受光面上のスポットのサイズを調整する作業である。つ
まり、縮小率をＲとした場合、縮小後の点Ｐ₃は、点Ｐ₃
（Ｒｒcos（α＋β）＋ｘ₁，Ｒｒsin（α＋β）＋ｙ₁）
と表される。ここで、Ｒは縮小率を示し、「点Ｐ_nから
点Ｐ₃までの距離」を「点Ｐ_nから点Ｐ₂までの距離」で
除した値である。

【０２９５】以上より、点Ｐ₃（Ｘp（Ｘ，Ｙ），Ｙp
（Ｘ，Ｙ））のＸＹ座標は、それぞれ次に示す式（２
１），（２２）により導かれる。

【０２９６】 Xp(X,Y)=R(X²+Y²)^1/2cos[arctan(Y/X)+β]+x₁ ・・・（２１） Yp(X,Y)=R(X²+Y²)^1/2sin[arctan(Y/X)+β]+y₁ ・・・（２２） なお、上記の実施の形態においては、ｙ₁＝０，β＝９
０度である。

【０２９７】上記の式（２１），（２２）により求めら
れた結果に基づき、格子ベクトルＫのＸ方向成分ｆ
（Ｘ，Ｙ）およびＹ方向成分ｇ（Ｘ，Ｙ）が数（１
６），（１７）により導かれる。さらに、この結果に基
づき式（１９），（２０）を用いることにより入射光束
をねじる機能を具備したホログラムパターンが得られる
こととなる。

【０２９８】第２に、入射光束に対し非点収差を与える
機能を有するホログラムパターンの設計手順について図
２６〜図２８に基づき説明する。

【０２９９】図２６は、ホログラムパターンにより入射
光束に非点収差が与えられる状況を示す模式図である。
図２７は、図２６に示される特定の位置での回折光束に
よる光スポットの形状を示す模式図である。なお、図２
６においては、ホログラムパターンと平行にＸＹ座標が
定義され、ホログラムパターンと垂直な方向にＺ座標が
定義されている。また、図２７においては、図２６にお
いて定義されたＸＹ座標平面上に回折光束による光スポ
ットの形状が示されている。

【０３００】ホログラムパターンにより非点収差を与え
られた回折光束は、回折方向Ｘに対し特定の角度αを持
つ方向Ｘｘと方向Ｘｘに対し垂直な方向Ｘｙとで焦点位
置が異なる。それゆえ、光スポットの形状はＸｘ方向の
焦点位置Ｆａでは図２７（ａ）に示すようにＸｙ方向に
延びた楕円になり、Ｘｙ方向の焦点位置ＦＣでは図２７
（ｃ）に示すようにＸｘ方向に延びた楕円となる。そし
て、焦点位置Ｆａと焦点位置Ｆｃとの中間の位置Ｆｂで
は図２７（ｂ）に示すように光スポットの形状は円とな
る。

【０３０１】図２８は、ホログラム面をＸＹ平面と定義
した場合のホログラム面に入射する光線の位置およびホ
ログラムパターンにより回折された後の光検出器の受光
面上の光線の位置を示す平面図である。なお、この図２
８においてはＺ軸方向の変位については無視するものと
する。

【０３０２】ここでは、ホログラム面上の任意の点Ｐo
（Ｘ，Ｙ）に対応する光検出器の受光面上の点Ｐp（Ｘp
（Ｘ，Ｙ），Ｙp（Ｘ，Ｙ））の算出を目的とする。

【０３０３】初めに、ホログラム面上の任意の点Ｐo
（Ｘ，Ｙ）を光検出器の受光面上のどの点に対応させる
かを考える。ここで、点Ｐoを受光面上の位置まで、Ｘ
軸方向にｘ₁、Ｙ軸方向にｙ₁平行移動させる（ステップ
Ｓ１１）。ステップＳ１１により定められた点Ｐ₁₁の座
標を（Ｘ＋ｘ₁，Ｙ＋ｙ₁）とする。また、（ｘ₁，ｙ₁）
で表される座標を点Ｐ_nとする。

【０３０４】次に、点Ｐ₁₁と点Ｐ_nとを結ぶ直線上にお
いて、光束を収束させるために点Ｐ_{1 1}を点Ｐ_nに近づく
ように移動させる（ステップＳ１２）。ステップＳ１２
による移動後の点を点Ｐ₁₂とすると、点Ｐ₁₂の座標は、
（Ｒｒcos（θ）＋ｘ₁，Ｒｒsin（θ）＋ｙ₁）と表され
る。ここで、Ｒは縮小率を示し、「点Ｐ_nから点Ｐ₁₂ま
での距離」を「点Ｐ_nから点Ｐ₁₁までの距離」で除した
値である。ｒは原点からの点Ｐoまでの距離「（Ｘ²＋Ｙ
²）^1/2」を示している。一方、θは点Ｐoと原点とを結
ぶ直線と、回折方向であるＸ軸とがなす角度を示してお
り、「arctan（Ｙ／Ｘ）」と表される。

【０３０５】その後、ステップＳ１２により定められた
点Ｐ₁₂を点Ｐ_nを通りＸ軸に平行な線を中心に反転させ
る(ステップＳ１３)。この操作が光束に「非点収差を与
える」機能に該当する。これにより反転された後の点Ｐ
₁₃の座標は、（Ｒｒcos（−θ）＋ｘ₁，Ｒｒsin（−
θ）＋ｙ₁）となる。

【０３０６】以上に示すステップＳ１１〜Ｓ１３の操作
により光束に非点収差が与えられ、光束が収束される。
ここで、さらに、非点収差の収差方向を決定する操作に
ついて説明する。

【０３０７】例えば、光束に与える非点収差の収差方向
をＸ軸と角度αの方向に設定する場合を想定する。この
場合、ステップＳ１３により定められた点Ｐ₁₃を点Ｐ_n
を中心に角度２α分移動させる(ステップＳ１４)。これ
により移動がなされた後の点Ｐ₁₄の座標は、（Ｒｒcos
（２α−θ）＋ｘ₁，Ｒｒsin（２α−θ）＋ｙ₁）とな
る。なお、上記において、反時計回りを正とすると、α
は図２８に示した例（時計回り）では負の値となる。

【０３０８】以上より、点Ｐo（Ｘ，Ｙ）に対応する光
検出器の受光面上の点Ｐp（Ｘp（Ｘ，Ｙ），Ｙp（Ｘ，
Ｙ））のＸＹ座標は、それぞれ次に示す式（２３），
（２４）により導かれる。

【０３０９】 Xp(X,Y)=R(Xcos2α+Ysin2α)+x₁ ・・・（２３） Yp(X,Y)=R(Xsin2α-Ycos2α)+y₁ ・・・（２４） 上記式（２３），（２４）により求められた結果に基づ
き、格子ベクトルＫのＸ方向成分ｆ（Ｘ，Ｙ）およびＹ
方向成分ｇ（Ｘ，Ｙ）が式（１６），（１７）により導
かれる。さらに、この結果に基づき式（１９），（２
０）を用いることにより光束に非点収差を与える機能を
具備したホログラムパターンが得られることとなる。

【０３１０】第３に、入射光束を環状に収束させる機能
を有するホログラムパターンの設計手順について図２９
〜図３１に基づき説明する。

【０３１１】図２９は、ホログラムパターンにより入射
光束が環状に収束される状況を示す模式図である。図３
０は、図２９に示される特定の位置での回折光束による
光スポットの形状を示す模式図である。なお、図２９に
おいては、ホログラムパターンと平行にＸＹ座標が定義
され、ホログラムパターンと垂直な方向にＺ座標が定義
されている。また、図３０においては、図２９において
定義されたＸＹ座標平面と平行な平面上に回折光束によ
る光スポットの形状が示されている。

【０３１２】上述のように、入射光束はホログラムパタ
ーンにおいて回折されることにより環状に収束される。
そして、ホログラムパターンからの回折光束は、位置Ｆ
ｂにおいて焦点を形成する。

【０３１３】図３０（ｂ）に示すように、ホログラムパ
ターンに入射する光は、焦点位置である位置Ｆｂにおい
て、細い線からなる環状の光スポットを形成する。図２
９の焦点より近い位置Ｆａにおいては、図３０（ａ）に
示すように、ホログラムパターンに入射する光は、幅を
有する環状の光スポットを形成している。さらに、図２
４の焦点より遠い位置Ｆｃにおいては、図３０（ｃ）に
示すように、ホログラムパターンに入射する光は、図３
０（ａ）に示す回折光束の形状と同様に幅を有する環状
の光スポットを形成している。

【０３１４】図３１は、ホログラム面をＸＹ平面と定義
した場合のホログラム面に入射する光線の位置およびホ
ログラムパターンにより回折された後の光検出器の受光
面上の光線の位置を示す平面図である。なお、この図３
１においてはＺ軸方向の変位については無視するものと
する。

【０３１５】ここでは、ホログラム面上の任意の点Ｐo
（Ｘ，Ｙ）に対応する光検出器の受光面上の点Ｐp（Ｘp
（Ｘ，Ｙ），Ｙp（Ｘ，Ｙ））の算出を目的とする。

【０３１６】初めに、ホログラム面上の任意の点Ｐo
（Ｘ，Ｙ）を光検出器の受光面上のどの点に対応させる
かを考える。ここで、点Ｐoを受光面上の位置まで、Ｘ
軸方向にｘ₁、Ｙ軸方向にｙ₁平行移動させる（ステップ
Ｓ２１）。ステップＳ２１により定められた（Ｘ＋
ｘ₁，Ｙ＋ｙ₁）を点Ｐ₂₁とする。また、（ｘ₁，ｙ₁）で
表される座標を点Ｐ_nとする。

【０３１７】次に、点Ｐ₂₁と点Ｐ_nとを結ぶ直線上にお
いて、光束を半径ｒ₁の環状に収束させるために点Ｐ₂₁
を点Ｐ_nから距離ｒ₁の位置まで移動させる（ステップＳ
２２）。ステップＳ２２による移動後の点を点Ｐ₂₂とす
ると、点Ｐ₂₂の座標は（ｒ₁cos（θ）＋ｘ₁，ｒ₁sin
（θ）＋ｙ₁）と表される。

【０３１８】ここで、θは点Ｐoと原点とを結ぶ直線
と、回折方向であるＸ軸とがなす角度を示している。

【０３１９】以上より、点Ｐo（Ｘ，Ｙ）に対応する光
検出器の受光面上の点Ｐp（Ｘp（Ｘ，Ｙ），Ｙp（Ｘ，
Ｙ））のＸＹ座標は、それぞれ次に示す式（２５），
（２６）により導かれる。

【０３２０】Xp(X,Y)=ｒ₁cosθ+x₁ ・・・（２５） Yp(X,Y)=ｒ₁sinθ+y₁ ・・・（２６） 上記式（２５），（２６）により求められた結果に基づ
き、格子ベクトルＫのＸ方向成分ｆ（Ｘ，Ｙ）およびＹ
方向成分ｇ（Ｘ，Ｙ）が数（１６），（１７）により導
かれる。さらに、この結果に基づき式（１９），（２
０）を用いることにより光束を環状に収束させる機能を
有するホログラムパターンが得られることとなる。

【０３２１】以上に示す各種実施の形態において、ホロ
グラムパターンの格子の形状として凹凸形状を示してい
るが、ホログラムパターンの格子形状は凹凸形状である
必要はなく、波形または山形等の形状をもつ格子形状で
あってもよく、さらに透過強度変調型の白黒パターンで
もよい。

【０３２２】また、上述の第１〜第６の実施の形態にお
いては、透過型ホログラム光学素子４を用いているが、
目的に応じて反射型のホログラム光束素子を用いてもよ
い。

【０３２３】ホログラム光学素子４にあっては、１つの
分割線により２つのホログラムパターンを有するとして
いるが、光検出部への入射光の形状として必要であれば
さらなるホログラムパターンの分割を行ってもよい。ま
た、光検出器においても必要に応じて光検出部の分割数
を増加させてもよい。

【０３２４】上述の第１〜第６の実施の形態において
は、焦点誤差信号をより安定にするために非点収差法に
よる場合よりもスポット径を大きくする例を示したが、
目的によっては非点収差法による場合よりもスポット径
を小さくしてもよいことは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における光ピックア
ップ装置の概略図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態における光ピックア
ップ装置に用いられる透過型ホログラム光学素子のホロ
グラム面上に形成されるホログラムパターンおよび光検
出器の模式図である。

【図３】ホログラムパターンにより回折された反射光束
の光検出器における集光状態を示す模式図である。

【図４】第１の実施の形態において４分割光検出部に集
光される光スポット形状の変化を示した模式図である。

【図５】ホログラムパターンにより回折された光束の断
面を上部より見た場合の模式図である。

【図６】第２の実施の形態において４分割光検出部に集
光される光スポット形状の変化を示した模式図である。

【図７】第３の実施の形態において４分割光検出部に集
光される光スポット形状の変化を示した模式図である。

【図８】第４の実施の形態において２つの２分割光検出
部に集光される光スポット形状の変化を示した模式図で
ある。

【図９】第５の実施の形態において２つの２分割光検出
部に集光される光スポット形状の変化を示した模式図で
ある。

【図１０】第６の実施の形態において３分割光検出部に
集光される光スポット形状の変化を示した模式図であ
る。

【図１１】光ピックアップ装置における半導体レーザ素
子の上面図である。

【図１２】２分割のホログラムパターン上の光スポット
を示す模式的平面図である。

【図１３】ホログラムパターン上の光スポットと光検出
器における４分割光検出部上の光スポットの関係を示す
模式的平面図である。

【図１４】第１〜第６の実施の形態の光ピックアップ装
置におけるホログラムユニットの第１の配置例を示す概
略図である。

【図１５】第１〜第６の実施の形態の光ピックアップ装
置におけるホログラムユニットの第２の配置例を示す概
略図である。

【図１６】光ピックアップ装置を用いた光学記録媒体駆
動装置の構成を示すブロック図である。

【図１７】第８の実施の形態に係る位置ずれセンサの構
成を示す模式図である。

【図１８】ホログラムパターンの有する機能に応じた光
検出器の出力信号と検出対象物の位置ずれ量との関係を
示す図である。

【図１９】ホログラム光学素子を用いた光ピックアップ
装置の典型的な構成を示す模式図である。

【図２０】レーザ光源より出射された光束の伝播経路を
示す模式図である。

【図２１】ホログラムパターンにおける格子ベクトルに
ついての解説図である。

【図２２】ホログラムパターンの設計図における格子ラ
インの決定手順を示す図である。

【図２３】ホログラムパターンにより入射光束がねじる
方向に回折される状況を示す模式図である。

【図２４】図２３に示される特定の位置での回折光束に
よる光スポットの形状を示す模式図である。

【図２５】ホログラム面をＸＹ平面と定義した場合のホ
ログラム面に入射する光線の位置およびホログラムパタ
ーンにより回折された後の光検出器の受光面上の光線の
位置を示す平面図である。

【図２６】ホログラムパターンにより入射光束に非点収
差が与えられる状況を示す模式図である。

【図２７】図２６に示される特定の位置での回折光束に
よる光スポットの形状を示す模式図である。

【図２８】ホログラム面をＸＹ平面と定義した場合のホ
ログラム面に入射する光線の位置およびホログラムパタ
ーンにより回折された後の光検出器の受光面上の光線の
位置を示す平面図である。

【図２９】ホログラムパターンにより入射光束が環状に
収束される状況を示す模式図である。

【図３０】図２９に示される特定の位置での回折光束に
よる光スポットの形状を示す模式図である。

【図３１】ホログラム面をＸＹ平面と定義した場合のホ
ログラム面に入射する光線の位置およびホログラムパタ
ーンにより回折された後の光検出器の受光面上の光線の
位置を示す平面図である。

【図３２】特開平３−７６０３５５号公報に開示された
透過型ホログラム素子を有する光ピックアップ装置の概
略図である。

【図３３】光ピックアップ装置で用いられるホログラム
面におけるホログラムパターンの一例を示した模式図で
ある。

【図３４】非点収差法を適用した場合の光検出器の４分
割光検出部の光スポット形状の一例を示す模式的平面図
である。

【図３５】非点収差法の原理を説明するための模式図で
ある。

【図３６】記録媒体面において反射光束の強度分布が変
化する様子を示す図である。

【図３７】ナイフエッジ法の原理を説明するための模式
図である。

【図３８】ナイフエッジ法により２分割光検出部に集光
される光スポット形状の変化を示した模式図である。

【図３９】ナイフエッジ法を適用した場合の３分割光検
出器の光スポット形状の一例を示す模式的平面図であ
る。

【符号の説明】

１ 光ディスク ２ 半導体レーザ素子 ３ ３分割用回折格子 ４ 透過型ホログラム光学素子 ５ 集光レンズ ６ 光検出器 ７ 基台 ８ ブロック ９ ヒートシンク １０ ホログラムユニット １１ モータ １２ 送りモータ １３ 回転制御系 １４ 信号処理系 １５ ピックアップ制御系 １６ 送りモータ制御系 １７ ドライブコントローラ １８ ドライブインターフェイス ２０ レーザ光の遠視野像 ２１ クラッド層 ２２ 活性層 ２３ クラッド層 ４０ ホログラムパターン ６０ ４分割光検出部 ７１ ホルダ ７２ スペーサ ７３ アクチュエータ ７５ 反射ミラー １００ 光ピックアップ装置 ２００ 光学記録媒体駆動装置 ３００ 位置ずれセンサ ６００ プリグルーブ ６０１ ランド部 ６０２ グルーブ部 ６０３，６０４，９０５，６０ａ，６０ｂ ２分割光検
出部 ９００ レンズ ９０１ 光束 ９０２ 焦点 ９０３ 遮蔽板 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，９１０Ａ，９１０Ｂ 光検出部 Ｅ 分割線 １ａ，１ｂ パターン ６０ｃ ３分割光検出部 ９２０ａ，９２０ｂ，ＳＰ，Ｓａ，Ｓｂ 光スポット Ｅ，Ｊ 分割線 Ｍ０ 主スポット Ｐｏ，Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｑｏ，Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃ，Ｒ
ｏ，Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｔｏ，Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ 頂点 Ｓ１，Ｓ２ 副スポット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨永 浩司 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 田尻 敦志 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 澤田 稔 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H049 CA05 CA08 CA09 CA18 CA20 CA28 2K008 AA00 BB00 EE01 EE04 FF27 5D119 AA28 EA03 JA06 JA14

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射光束を回折させる回折面を備え、 前記回折面は、回折光束の光軸を回転軸として前記回折
   光束をねじる機能を有するホログラムパターンを少なく
   とも一部に有することを特徴とするホログラム光学素
   子。
2. 【請求項２】 前記回折面は複数の領域に分割され、前
   記複数の領域のうち少なくとも１つの領域が前記ホログ
   ラムパターンを有することを特徴とする請求項１記載の
   ホログラム光学素子。
3. 【請求項３】 前記回折面は、第１の領域および第２の
   領域に分割され、前記第１および第２の領域のうち少な
   くとも一方が前記ホログラムパターンを有することを特
   徴とする請求項１または２記載のホログラム光学素子。
4. 【請求項４】 前記第１の領域は回折光束の光軸を回転
   軸として前記回折光束を一方向にねじる機能を有する第
   １のホログラムパターンを有し、前記第２の領域は回折
   光束の光軸を回転軸として前記回折光束を前記一方向に
   ねじる機能を有する第２のホログラムパターンを有する
   ことを特徴とする請求項３記載のホログラム光学素子。
5. 【請求項５】 前記第１の領域は回折光束の光軸を回転
   軸として前記回折光束を時計回りにねじる機能を有する
   第１のホログラムパターンを有し、前記第２の領域は回
   折光束の光軸を回転軸として前記回折光束を反時計回り
   にねじる機能を有する第２のホログラムパターンを有す
   ることを特徴とする請求項３記載のホログラム光学素
   子。
6. 【請求項６】 前記回折面を互いに直交するＸ軸および
   Ｙ軸からなるＸＹ座標で定義し、 前記回折面上の基準とする点を（Ｘo，Ｙo）とし、前記
   回折面上の任意の点を（Ｘ，Ｙ）とし、前記回折面上の
   点（Ｘ，Ｙ）において所定の回折を行うための格子ベク
   トルのＸ方向成分をｆ（Ｘ，Ｙ）とし、前記格子ベクト
   ルのＹ方向成分をｇ（Ｘ，Ｙ）とした場合に、 前記ホログラムパターンは、 【数１】 または、 【数２】 を満足する点（Ｘ’，Ｙ’）の集合で表され、 前記ＸＹ座標の原点において前記回折面に垂直なＺ軸座
   標を定義し、 前記回折面上の任意の点を（Ｘ，Ｙ，０）とし、前記回
   折面により回折された回折光束が入射する所定の検出面
   上の点を（Ｘp(X,Y)，Ｙp(X,Y)，Ｚp）とし、前記回折
   面に光束を入射する光源の発光点の座標を（Ｘr，Ｙr，
   Ｚr）とし、光束の波長をλとし、前記ホログラムパタ
   ーンを含む基板の屈折率をｎとした場合に、 前記回折面上の点（Ｘ，Ｙ，０）において所定の回折を
   行うための格子ベクトルのＸ方向成分ｆ（Ｘ，Ｙ）およ
   びＹ方向成分ｇ（Ｘ，Ｙ）は、 f(X,Y)=-(2π/λ)・[(X-Xp(X,Y))・[(X-Xp(X,Y))²+(Y-Yp(X,Y))²+Zp²]^-1/2 -ｎ(X-Xr)・[(X-Xr)²+(Y-Yr)²+Zr²]^-1/2] ・・・（１６） g(X,Y)=-(2π/λ)・[(Y-Yp(X,Y))・[(X-Xp(X,Y))²+(Y-Yp(X,Y))²+Zp²]^-1/2 -ｎ(Y-Yr)・[(X-Xr)²+(Y-Yr)²+Zr²]^-1/2] ・・・（１７） を満足するように設定され、 前記回折面での光スポットの大きさに対する前記検出面
   上での光スポットの大きさの割合を縮小率Ｒとした場合
   に、 前記回折面上の任意の点（Ｘ，Ｙ）に入射する光束がＸ
   軸方向へｘ₁移動しかつＹ軸方向へｙ₁移動し、点
   （ｘ₁，ｙ₁）を中心として角度β回転することにより得
   られる前記検出面上の点（Ｘp，Ｙp）は、 Xp(X,Y)=R(X²+Y²)^1/2cos[arctan(Y/X)+β]+x₁ ・・・（２１） Yp(X,Y)=R(X²+Y²)^1/2sin[arctan(Y/X)+β]+y₁ ・・・（２２） を満足するように設定されたことを特徴とする請求項１
   〜５のいずれかに記載のホログラム光学素子。
7. 【請求項７】 検出対象物に光束を照射し、その検出対
   象物からの帰還光束を検出する位置ずれ検出装置であっ
   て、 光束を出射する光源と、 前記検出対象物からの帰還光束を回折する回折面を備え
   たホログラム光学素子と、 前記ホログラム光学素子により回折された前記帰還光束
   を検出する光検出器とを備え、 前記ホログラム光学素子は、回折光束の光軸を回転軸と
   して前記回折光束をねじる機能を有するホログラムパタ
   ーンを少なくとも一部に有し、前記ねじられた回折光束
   に基づく光スポットを前記光検出器に形成することを特
   徴とする位置ずれ検出装置。
8. 【請求項８】 前記光検出器は分割線により分割された
   複数の光検出部を有し、 前記ホログラム光学素子の前記ホログラムパターンは、
   前記ねじられた回折光束に基づく光スポットを前記光検
   出器の前記分割線を跨ぐように形成することを特徴とす
   る請求項７に記載の位置ずれ検出装置。
9. 【請求項９】 前記ホログラム光学素子の前記回折面
   は、複数の領域に分割され、前記複数の領域のうち少な
   くとも１つの領域が前記ホログラムパターンを有し、 前記ホログラム光学素子の回折面の前記複数の領域は、
   回折光束に基づく複数の光スポットを前記光検出器上で
   互いに離間した位置に形成するとともに、前記少なくと
   も一方の領域の前記ホログラムパターンは、前記ねじら
   れた回折光束に基づく光スポットを前記光検出器の前記
   分割線を跨ぐように形成することを特徴とする請求項７
   または８記載の位置ずれ検出装置。
10. 【請求項１０】 前記ホログラム光学素子の前記回折面
    は、第１の領域および第２の領域に分割され、前記第１
    および第２の領域のうち少なくとも一方の領域が前記ホ
    ログラムパターンを有し、 前記ホログラム光学素子の回折面の前記第１および第２
    の領域は、回折光に基づく第１および第２の光スポット
    を前記光検出器上で互いに離間した位置に形成するとと
    もに、前記少なくとも一方の領域の前記ホログラムパタ
    ーンは、前記ねじられた回折光束に基づく光スポットを
    前記光検出器の前記分割線を跨ぐように形成することを
    特徴とする請求項７または８記載の位置ずれ検出装置。
11. 【請求項１１】 光学記録媒体を回転させる回転駆動部
    と、 請求項７〜１０のいずれかに記載の位置ずれ検出装置を
    含む光ピックアップ装置と、 前記光ピックアップ装置から出射された光束を前記光学
    記録媒体に集光する集光レンズと、 前記光ピックアップ装置を前記光学記録媒体の半径方向
    に移動させるピックアップ駆動部と、 前記集光レンズを前記検出対象物に対して相対的に移動
    させるレンズ駆動部と、 前記光ピックアップ装置の前記光検出器からの出力信号
    を処理する信号処理部とを備えたことを特徴とする光学
    記録媒体駆動装置。
12. 【請求項１２】 入射光束を回折させるホログラムパタ
    ーンを少なくとも一部に有する回折面を備えたホログラ
    ム光学素子の製造方法であって、 前記回折面を互いに直交するＸ軸およびＹ軸からなるＸ
    Ｙ座標で定義し、 前記回折面上の基準とする点を（Ｘo，Ｙo）とし、前記
    回折面上の任意の点を（Ｘ，Ｙ）とし、前記回折面上の
    点（Ｘ，Ｙ）において所定の回折を行うための格子ベク
    トルのＸ方向成分をｆ（Ｘ，Ｙ）とし、前記格子ベクト
    ルのＹ方向成分をｇ（Ｘ，Ｙ）とした場合に、 前記ホログラムパターンを、 【数３】 または、 【数４】 を満足する点（Ｘ’，Ｙ’）の集合で表し、 前記ＸＹ座標の原点において前記回折面に垂直なＺ軸座
    標を定義し、 前記回折面上の任意の点を（Ｘ，Ｙ，０）とし、前記回
    折面により回折された回折光束が入射する所定の検出面
    上の点を（Ｘp(X,Y)，Ｙp(X,Y)，Ｚp）とし、前記回折
    面に光束を入射する光源の発光点の座標を（Ｘr，Ｙr，
    Ｚr）とし、光束の波長をλとし、前記ホログラムパタ
    ーンを含む基板の屈折率をｎとした場合に、 前記回折面上の点（Ｘ，Ｙ，０）において所定の回折を
    行うための格子ベクトルのＸ方向成分ｆ（Ｘ，Ｙ）およ
    びＹ方向成分ｇ（Ｘ，Ｙ）を、 f(X,Y)=-(2π/λ)・[(X-Xp(X,Y))・[(X-Xp(X,Y))²+(Y-Yp(X,Y))²+Zp²]^-1/2 -ｎ(X-Xr)・[(X-Xr)²+(Y-Yr)²+Zr²]^-1/2] ・・・（１６） g(X,Y)=-(2π/λ)・[(Y-Yp(X,Y))・[(X-Xp(X,Y))²+(Y-Yp(X,Y))²+Zp²]^-1/2 -ｎ(Y-Yr)・[(X-Xr)²+(Y-Yr)²+Zr²]^-1/2] ・・・（１７） を満足するように設定し、 前記式（１６），（１７），（１９），（２０）により
    設定した前記ホログラムパターンをフォトリゾグラフィ
    工程およびエッチング工程により前記回折面に形成する
    ことを特徴とするホログラム光学素子の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記回折面での光スポットの大きさに
    対する前記検出面上での光スポットの大きさの割合を縮
    小率Ｒとし、前記回折面上の任意の点（Ｘ，Ｙ）に入射
    する光束がＸ軸方向へｘ₁移動しかつＹ軸方向へｙ₁移動
    し、点（ｘ₁，ｙ₁）を中心として角度β回転する回折を
    行う場合に、その回折により得られる前記検出面上の点
    （Ｘp，Ｙp）が、 Xp(X,Y)=R(X²+Y²)^1/2cos[arctan(Y/X)+β]+x₁ ・・・（２１） Yp(X,Y)=R(X²+Y²)^1/2sin[arctan(Y/X)+β]+y₁ ・・・（２２） を満足するように、前記ホログラムパターンを設定する
    ことを特徴とする請求項１２記載のホログラム光学素子
    の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記回折面での光スポットの大きさに
    対する前記検出面上での光スポットの大きさの割合を縮
    小率Ｒとし、前記回折面上の任意の点（Ｘ，Ｙ）に入射
    する光束がＸ軸方向へｘ₁移動しかつＹ軸方向へｙ₁移動
    し、点（ｘ₁，ｙ₁）を通るＸ軸に平行な直線を中心に反
    転し、さらに点（ｘ₁，ｙ₁）を中心として角度２α回転
    する回折を行う場合に、その回折により得られる前記検
    出面上の点（Ｘp，Ｙp）は、 Xp(X,Y)=R(Xcos2α+Ysin2α)+x₁ ・・・（２３） Yp(X,Y)=R(Xsin2α-Ycos2α)+y₁ ・・・（２４） を満足するように、前記ホログラムパターンを設定する
    ことを特徴とする請求項１２記載のホログラム光学素子
    の製造方法。
15. 【請求項１５】 前記回折面での光スポットの大きさに
    対する前記検出面上での光スポットの大きさの割合を縮
    小率Ｒとし、前記回折面上の任意の点（Ｘ，Ｙ）と原点
    とを結ぶ直線がＸ軸となす角をθとし、前記回折面上の
    任意の点（Ｘ，Ｙ）に入射する光束がＸ軸方向へｘ₁移
    動しかつＹ軸方向へｙ₁移動し、点（Ｘ＋ｘ₁，Ｙ＋
    ｙ₁）と点（ｘ₁，ｙ₁）とを結ぶ直線上において、点
    （ｘ₁，ｙ₁）を基準として距離ｒ₁の位置に移動する回
    折を行う場合に、その回折により得られる前記検出面上
    の点（Ｘp，Ｙp）は、 Xp(X,Y)=ｒ₁cosθ+x₁ ・・・（２５） Yp(X,Y)=ｒ₁sinθ+y₁ ・・・（２６） を満足するように、前記ホログラムパターンを設定する
    ことを特徴とする請求項１２記載のホログラム光学素子
    の製造方法。