JP3351743B2 - 光ディスクセンサ用ホログラム素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、スポットサイズ
法によるフォーカシングエラー信号とプッシュプル法に
よるトラッキングエラー信号とを検出する光ディスク用
センサシステムに利用されるホログラム素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク、光磁気ディスク等の媒体を
利用する光ディスク装置の光学系は、レーザー光源と、
光源から発した光束を媒体上に収束させてスポットを形
成する対物レンズとを備えると共に、媒体からの反射光
を受光して記録信号、フォーカシングエラー信号、トラ
ッキングエラー信号を検出するセンサシステムを備えて
いる。フォーカシングエラー信号を検出するためにスポ
ットサイズ法を用いる場合には、センサシステムは、反
射光を集光する集光レンズと、集光レンズにより収束さ
れる光束を２つの成分に分離するホログラム素子と、分
離されたそれぞれの光束を受光する第１センサと第２セ
ンサとから構成される。

【０００３】第１センサと第２センサとは、集光レンズ
の焦点位置を挟んで、その光軸方向において前後に相当
する位置に配置される。ホログラム素子は、＋１次回折
光に対して正レンズの効果を持つと共に、−１次回折光
に対して負レンズの効果を持ち、±１次回折光を異なる
度合いで収束させる。＋１次回折光は、その収束位置に
対し集光レンズから遠い側に配置された第１センサによ
り受光され、−１次回折光は、その収束位置に対し集光
レンズに近い側に配置される第２センサにより集光され
る。ここでは０次光（透過光）は利用されない。

【０００４】これらの２つのセンサ上に形成されるスポ
ットのサイズは、対物レンズの合焦状態に応して変化す
るため、両センサ上でのスポットのサイズの差を検出す
ることにより、対物レンズの合焦状態を示すフォーカシ
ングエラー信号を得ることができる。

【０００５】スポットサイズ法によりフォーカシングエ
ラー信号を検出すると共に、プッシュプル法によりトラ
ッキングエラー信号を検出するため、ホログラム素子は
光束をタンジェンシャル相当方向Ｙ（ディスク上のスポ
ットのディスクタンジェンシャル方向に相当するセンサ
上のスポット内での方向）に分離するよう設定され、か
つ、第１、第２センサは、図１３に示すようにタンジェ
ンシャル相当方向Ｙに沿う分割ラインにより区切られた
それぞれ４つの領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、そして、Ｅ、Ｆ、
Ｇ、Ｈを備える。これらの領域Ａ〜Ｈからの信号をＳａ
〜Ｓｈで表すと、フォーカシングエラー信号ＦＥ、トラ
ッキングエラー信号ＴＥは、それぞれ以下の式により求
められる。 ＦＥ＝Ｓａ−Ｓｂ−Ｓｃ＋Ｓｄ−Ｓｅ＋Ｓｆ＋Ｓｇ−Ｓ
ｈ ＴＥ＝Ｓａ＋Ｓｂ−Ｓｃ−Ｓｄ−Ｓｅ−Ｓｆ＋Ｓｇ＋Ｓ
ｈ

【０００６】なお、ホログラム素子の回折角度は波長に
依存して変化するため、光源の発光波長が変化するとセ
ンサ上のスポットは分離されたタンジェンシャル相当方
向Ｙに変位する。図１３のように受光領域の境界線をこ
のタンジェンシャル相当方向Ｙと平行にしておくことに
より、波長変動によるスポットの変位が信号にノイズを
与えることを防ぐことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のセンサシステムでは、データをサーチする際な
ど、ディスク上のスポットがトラックを横切って移動す
る時、対物レンズの焦点がディスクに一致している場
合、すなわちフォーカシングエラーがない場合にも、フ
ォーカシングエラー検出用の２つのセンサ上のスポット
のラジアル相当方向Ｘ（ディスク上のスポットのディス
クラジアル方向に相当するセンサ上のスポット内での方
向）の中央部の明暗の変化が一致せず、フォーカシング
エラー信号が変化するという問題がある。

【０００８】図１４は、ＮＡ0.6の対物レンズと、焦点
距離２７ｍｍの集光レンズと、図１３に示した従来のセ
ンサシステムとを用い、対物レンズをディスクに対して
合焦させた状態でディスクの情報記録用のランド中央
（Ｘ＝０）から隣接するランド中央（Ｘ＝１．０）まで
スポットを移動させた際に出力されるトラッキングエラ
ー信号（実線、１／１０スケール）とフォーカシングエ
ラー信号（破線）とを示す。Ｘ＝０．５は隣接するラン
ド間に形成されたラジアル方向断面山形のグルーブ上の
位置を示す。図１４に示されるように、ディスク上のス
ポットのラジアル方向の移動位置に応じて、本来フラッ
トであるべきフォーカシングエラー信号にノイズが混入
していることが理解できる。

【０００９】この明細書では、このようなディスク上の
スポットのラジアル方向の移動により発生するフォーカ
スエラー信号のノイズをＴ／Ｆ（Ｔｒａｃｋ／Ｆｏｃｕ
ｓ）クロストークと定義する。

【００１０】Ｔ／Ｆクロストークの発生がどのような現
象に基づくかを探るため、ディスク上のスポットがトラ
ックを横切って横断する際の第１、第２センサ上の戻り
光の光量分布をシミュレーションした。ラジアル相当方
向Ｘに沿う各センサ上での光量分布のシミュレーション
の結果は、図１５、１６に示される。図１５は、ディス
ク上のスポットがランド中央に位置する際の光量分布で
破線が第１センサ上、実線が第２センサ上の分布を示
す。光量は、横軸となるラジアル相当方向Ｘの各座標に
つき、タンジェンシャル相当方向Ｙの有効範囲内の光景
を積分して求めた値である。図１６は、ディスク上のス
ポットがグルーブ上に位置する際の同様の光量分布を示
す。

【００１１】これらの結果から、図１７にハッチングで
示すような、センサ上のラジアル相当方向Ｘの中央部で
タンジェンシャル相当方向Ｙに長い領域（クロストーク
領域）の部分が、ディスク上のスポットがランド中央に
位置する際には第１センサ上での光強度の方が第２セン
サ上での光強度より強くなり、ディスク上のスポットが
グルーブ上に位置する際には、第１センサ上での光強度
の方が第２センサ上での光強度よりも弱くなることがわ
かった。

【００１２】一方、タンジェンシャル相当方向Ｙに沿う
各センサ上での光量分布のシミュレーションの結果は、
図１８、１９に示される。図１８は、ディスク上のスポ
ットがランド中央に位置する際の光量分布で破線が第１
センサ上、実線が第２センサ上の分布を示す。光量は、
横軸となるタンジェンシャル相当方向Ｙの各座標につ
き、ラジアル相当方向Ｘの有効範囲内の光量を積分して
求めた値である。図１９は、ディスク上のスポットがグ
ルーブ上に位置する際の同様の光量分布を示す。

【００１３】図１８、１９によれば、タンジェンシャル
方向については、第１、第２センサ上での光量分布がほ
ぼ等しく、Ｔ／Ｆクロストークの原因となるような分布
のズレはないと考えることができる。したがって、図１
３の構成で第１、第２センサの受光領域の境界線をラジ
アル相当方向Ｘに平行にすればＴ／Ｆクロストークの影
響は除去できるが、その場合にはトラッキングエラー信
号を得ることができなくなり、かつ、光源の波長変動に
よるセンサ上のスポットの変位がフォーカシングエラー
信号に対するノイズになるという問題が生じる。

【００１４】この発明は、上述した従来技術の課題に鑑
みてなされたものであり、スポットサイズ法を用いてフ
ォーカシングエラーの検出を行う光ディスク用センサシ
ステムのためのホログラム素子であって、Ｔ／Ｆクロス
トークおよび光源の波長変動に起因するフォーカシング
エラー信号に対するノイズを除去し、しかもトラッキン
グエラー信号の検出を可能とする、光ディスク用センサ
システムに適したホログラム素子を提供することを目的
とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る光ディス
クセンサ用ホログラム素子は、入射光を第１の方向に関
して複数に分離する第１のホログラムと、入射光を前記
第１の方向とは異なる第２の方向に関して複数に分離す
る第２のホログラムとを含み、前記第１のホログラムの
作用をＦ１、前記第２のホログラムの作用をＦ２で表し
たとき、 Ｆｃ＝ｍ・Ｆ１＋ｎ・Ｆ２、 ただしｍ、ｎは整数、で与えられる、合成された作用Ｆ
ｃがデフォーカスを与える作用を含むことを特徴とする
光ディスクセンサ用ホログラム素子。上記の第１の方向
と第２の方向とを直交させるためには、第１のホログラ
ムの格子ベクトルをＧ１、第２のホログラムの格子ベク
トルをＧ２として、以下の条件（１）、（２） ｍ｜Ｇ１｜＝ｎ｜Ｇ２｜ ・・・（１） Ｇ２≠ｋ・Ｇ１ ・・・（２） ただしｋは実数、を満たす必要がある。

【００１６】この場合、第１のホログラムが主として±
ｍ次回折光を発生させ、第２のホログラムが主として±
ｎ次回折光を発生させることが望ましい。また、このと
き、ｍ＝ｎ＝１が最も容易な組み合わせである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる光ディス
クセンサ用ホログラム素子の実施形態を説明する。最初
に、ホログラム素子が配置される光ディスク装置の光学
系について説明する。光ディスク装置の光学系は、図１
に示されるように、レーザー光源１と、レーザー光源１
から発した光束を平行光束にするコリメートレンズ２
と、この光束を光ディスクＤ上に収束させてスポットを
形成する対物レンズ３を備えると共に、光ディスクＤか
らの反射光を入射光路から分離するビームスプリッター
４と、ビームスプリッター４で反射された光ディスクか
らの反射光を受光して記録信号、フォーカシングエラー
信号、トラッキングエラー信号を検出するセンサシステ
ム１０を備えている。なお、図１に示す光ディスク装置
の光学系においては、これから説明する第１の実施形態
のホログラム素子１２と第２の実施形態のホログラム素
子２２のいずれも用いることができる。

【００１８】光磁気ディスク等の光ディスクＤは、ラジ
アル方向の断面において山形のグルーブと、グルーブ間
に位置する情報記録用のランドとを有している。情報の
記録／再生時には、対物レンズ３はランドのラジアル方
向中央にスポットが形成されるよう位置決めされる。な
お、以下の記載においては、ディスクＤ上のラジアル方
向をＸ’タンジェンシャル方向をＹ’で示し、これに対
応するセンサシステム１０上での方向をラジアル相当方
向Ｘ、タンジェンシャル相当方向Ｙで示すものとする。

【００１９】センサシステム１０は、スポットサイズ法
によるフォーカシングエラー信号の検出を可能とするた
め、図２および図３に示されるように、反射光を集光す
る集光レンズ１１と、集光レンズ１１により収束される
光束を二次元に少なくとも４つの成分に分離するホログ
ラム素子１２（または２２）と、分離された回折光のう
ち４つを受光する第１センサ１３、第２センサ１４、第
３センサ１５、第４センサ１６とから構成される。

【００２０】次に、ホログラム素子について説明する。
ここではまず、図４〜図６に基づいて第１の実施形態の
ホログラム素子１２の作用を説明し、続いて図７以下に
基づいて第２の実施形態のホログラム素子２２の作用を
説明する。ホログラム素子１２は、入射光を第１の方
向、ここではタンジェンシャル相当方向Ｙに沿って０次
回折光と±１次回折光の３つの光束に分離する第１のホ
ログラム１２Ａの作用と、同様に入射光を第１の方向と
は異なる第２の方向、ここではラジアル相当方向Ｘに沿
って０次回折光と±１次回折光の３つの光束に分離する
第２のホログラム１２Ｂの作用とを合成して得られる作
用を有する素子である。

【００２１】ホログラム素子１２の第１のホログラム１
２Ａ単体の作用は、図４に示すように１つの光束を３つ
に分離することである。第２のホログラム１２Ｂの作用
は、図５に示すように第１のホログラム１２Ａにより分
離された３つの光束をそれぞれ更に３つに分離して９つ
の光束を形成することである。第１のホログラム１２Ａ
は、＋１次回折光に対して負レンズとして機能し、−１
次回折光に対しては正レンズとして機能する。また、第
２のホログラム１２Ｂは＋１次回折光に対して正レンズ
として機能し、−１次回折光に対しては負レンズとして
機能する。ここで、図５には、各光束に第１のホログラ
ム１２Ａによる回折次数をａ、第２のホログラム１２Ｂ
による回折次数をｂとして「（ａ，ｂ）次」の次数をつ
けて示してある。

【００２２】ここで、スポットサイズ法によりフォーカ
シングエラー信号を検出するには、デフォーカスのある
２つの光束をそれぞれフォーカシングエラー信号検出用
のセンサで受光すればよい。図２に示すセンサシステム
においては、第１センサ１３、第２センサ１４により、
フォーカシングエラー信号を検出するようにしているた
め、ホログラム素子１２により分割された９の光束のう
ちデフォーカスを有する２つの光束を第１センサ１３、
第２センサ１４により受光すればよい。なお、図２に
は、第１センサ１３および第２センサ１４に入射する光
束と、（０，０）次光のみを示す。

【００２３】上述のように、フォーカシングエラー信号
を検出するために第１センサ１３、第２センサ１４によ
り受光する光束は、２つの光束がデフォーカスを有して
いればどの光束であってもよいが、ここでは、（−１，
１）次回折光と（１，−１）次回折光をそれぞれ第１、
第２のセンサ１３、１４で受光する例について説明す
る。

【００２４】まず、ホログラム素子１２を図５における
時計方向に４５度回転させ、（−１，１）次回折光、
（１，−１）次回折光をラジアル相当方向Ｘに沿って配
列させ、（１，１）次、（−１，−１）次の回折光をタ
ンジェンシャル相当方向Ｙに沿って配列させる。する
と、９つの光束の配置は図６のようになる。これを図３
で示した光学系により受光すれば、（−１，１）、
（１，−１）、（１，−１）、（−１，−１）の４つの
次数の光束がそれぞれセンサ１３、１５、１４、１６に
より受光される。

【００２５】すなわち、第１センサ１３は（−１，１）
次回折光を受光し、第２センサ１４は（１，−１）次回
折光、第３センサ１５は（１，１）次回折光、そして第
４センサ１６は（−１，−１）次回折光をそれぞれ受光
する。

【００２６】前述のように，第１のホログラム１２Ａは
＋１次回折光に対して負レンズとして機能し、−１次回
折光に対しては正レンズとして機能し、第２のホログラ
ム１２Ｂは＋１次回折光に対して正レンズとして機能
し、−１次回折光に対しては負レンズとして機能する。
従って、図２に示すように、（−１，１）次回折光、お
よび（１，−１）次回折光はそれぞれ（０，０）次回折
光の収束位置に対し逆側で収束する。第１のセンサ１３
と第２のセンサ１４を同一平面上に配置し、（−１，
１）次回折光の収束位置と（１，−１）次回折光の収束
位置との間に配置すれば、同一面上に配置された２セン
サによりスポットサイズ法をもちいたフォーカシングエ
ラー信号の検出が可能となる。このとき、第１のセンサ
１３と第２のセンサ１４が配置された平面と同一平面上
に第３のセンサ１５、第４のセンサ１６を配置したと
き、（１，１）次回折光および（−１，−１）次回折光
がそれぞれセンサが配置された平面から離れた位置に収
束するようホログラム素子１２が構成されているものと
すれば、各センサを同一面上に並べて設けることができ
る。従って、全てのセンサを一つのチップ上に配設する
ことが可能となり、センサシステム１０を小型化するこ
とができる。

【００２７】なお、上記の例では、図５に示すホログラ
ム素子１２を時計方向に４５度回転したが、逆に半時計
方向に４５度回転した場合には、第１センサ１３は
（１，１）次回折光を受光し、第２センサ１４は（−
１，−１）次回折光、第３センサ１５は（１，−１）次
回折光、そして第４センサ１６は（−１，１）次回折光
をそれぞれ受光する。

【００２８】この場合、第１のホログラム１２Ａ、第２
のホログラム１２Ｂがレンズとして機能する際のパワー
が（１，１）次回折光、および（−１，−１）次回折光
に対してデフォーカスを与えるように設定されていれ
ば、第１センサ１３および第２センサ１４を用いたスポ
ットサイズ法によるフォーカシングエラー信号の検出が
可能である。さらに、第１のセンサ１３と第２のセンサ
１４が配置された平面と同一平面上に第３のセンサ１
５、第４のセンサ１６を配置したとき、（１，−１）次
回折光および（−１，１）次回折光がそれぞれ、センサ
が配置された平面から離れた位置に収束するようホログ
ラム素子１２が構成されているものとすれば、上記の場
合と同様に、各センサを（０，０）次回折光の収束位置
で同一面上に並べて設けることができる。

【００２９】第１センサ１３および第２センサ１４を用
いて、スポットサイズ法によりフォーカシングエラー信
号を検出するため、第１センサ１３および第２センサ１
４は、図３に示すようにラジアル相当方向Ｘに平行な２
本の境界線により区切られたぞれぞれ３つの受光領域
Ａ、Ｂ、Ｃ、そしてＤ、Ｅ、Ｆを備える。第１、第２セ
ンサ１３、１４の受光領域の境界線をラジアル相当方向
Ｘに平行にすることにより、Ｔ／Ｆクロストークの影響
は除去できる。一方、第３センサ１５および第４センサ
１６を用いてプッシュプル法によりトラッキングエラー
信号を検出するため、第３センサ１５および第４センサ
１６は、タンジェンシャル相当方向Ｙに平行な１本の境
界線により区切られたそれぞれ２つの受光領域Ｇ、Ｈ、
そしてＩ、Ｊを備える。

【００３０】ホログラム素子の回折角度は波長に依存し
て変化するため、レーザー光源１の発光波長が変化する
と第１、第２センサ１３、１４上のスポットはビームの
分離方向であるラジアル相当方向Ｘに変位し、第３、第
４センサ１５，１６上のスポットはタンジェンシャル相
当方向に変位する。例えば波長が長くなるとスポット位
置が図３に破線で示したように外側に移動する。しか
し、図３のように受光領域の境界線をこのスポットの移
動方向と平行にしておくことにより、波長変動によりス
ポットが変位しても、各受光領域での受光量は変化せ
ず、従って信号にノイズを与えるのを防ぐことができ
る。

【００３１】センサの領域Ａ〜Ｊからの信号を記号Ｓａ
〜Ｓｊで表現すると、フォーカシングエラー信号ＦＥ、
トラッキングエラー信号ＴＥは、以下の式により求めら
れる。 ＦＥ＝Ｓａ−Ｓｂ＋Ｓｃ−Ｓｄ＋Ｓｅ−Ｓｆ ＴＥ＝Ｓｇ−Ｓｈ−Ｓｉ＋Ｓｊ

【００３２】上述した図４〜図６に示した構成によって
もＴ／Ｆクロストーク、波長変動による影響を防ぎつ
つ、各信号の検出が可能であるが、分離された９つの光
束のうち５つの光束は無駄となるため（信号検出には用
いられないため）、エネルギー効率が悪い。そこで、こ
のエネルギー効率を高めた第２の実施形態について図７
〜図８に基づいて説明する。

【００３３】第２の実施形態のホログラム素子２２の第
１、第２のホログラムは、いずれも主として±１次回折
光のみを発生させ、０次回折光を発生させないよう構成
されている。すなわち、第１のホログラム２２Ａは、光
束を第１の方向に沿って２つに分離させ、この分離され
た２つの光束はさらに、第２のホログラムにより、それ
ぞれ第２の方向に沿って２つに分離される。第１の方向
と第２の方向とが直交しているとすれば、第１、第２の
ホログラムにより、図７に示されるように、（−１，
１）次回折光、（１， １）次回折光、（１，−１）次
回折光、（−１，−１）次回折光の４つの回折光が得ら
れる。図中の記号「Ｏ」は分離された回折光が存在する
こと、「×」は回折光が存在しないことを示している。
このようにして生成された回折光を図３に示したセンサ
１３〜１６と組み合わせて利用するためには、図８に示
すように合成ホログラムを４５度回転させ、（−１，
１）次回折光、（１，−１）次回折光をラジアル相当方
向Ｘに沿って配列し、（１，１）次回折光、（−１，−
１）次回折光をタンジェンシャル相当方向Ｙに沿って配
列すればよい。

【００３４】ここで、（−１，１）次回折光、および
（１，−１）次回折光間にデフォーカスを発生させるよ
うにホログラム素子２２が構成されていれば、第１セン
サおよび第２センサを用いて、スポットサイズ法により
フォーカシングエラー信号を検出することができ、ま
た、プッシュプル法によりトラッキングエラー信号を検
出することが可能になる。

【００３５】ここで、上記の４つの回折光を用いてスポ
ットサイズ法によるフォーカシングエラー信号とプッシ
ュプル法によるトラッキングエラー信号とを検出するた
めの一般的な条件について説明する。ホログラム素子２
２が第１のホログラム２２Ａと第２のホログラム２２Ｂ
との合成ホログラムとして構成されているものとし、第
１のホログラム２２Ａの作用をＦｌ、第２のホログラム
２２Ｂの作用をＦ２とする。また、作用の合成を記号
「＋」で表し、ある作用から別の作用を除く場合を記号
「−」で表現すれば、ホログラム素子２２は、（１，
１）次回折光に対してはＦｌ＋Ｆ２の作用、（１，一
１）次回折光に対してはＦｌ−Ｆ２の作用、（−１，−
１）次回折光に対しては−Ｆ１−Ｆ２の作用、（一１，
１）次回折光に対しては−Ｆｌ＋Ｆ２の作用をする素子
と考えることができる。

【００３６】図８のようにホログラム素子２２を回転さ
せた場合には、（−１，１）次回折光と（１，−１）次
回折光とがそれぞれ、フォーカシングエラー信号検出の
ための第１のセンサ１３および第２のセンサ１４により
受光されるため、これらの回折光に対応するホログラム
素子２２の作用である−Ｆｌ＋Ｆ２およびＦ１−Ｆ２が
デフォーカスを与える作用を含んでいればよい。なお、
−Ｆ１＋Ｆ２＝−（Ｆ１−Ｆ２）であるから、作用−Ｆ
ｌ＋Ｆ２がデフォーカスを与える作用を含んでいれば、
作用Ｆ１−Ｆ２はその逆方向のデフォーカスを与える作
用を含んでいることになるため、条件としてはＦ１−Ｆ
２がデフォーカスを与える作用を有していれば良い。

【００３７】また、図８に示すホログラム素子２２をさ
らに時計方向に９０度回転させれば、（−１，−１）次
回折光と（１， １）次回折光とがそれぞれ、フォーカ
シングエラー信号検出のための第１のセンサ１３および
第２のセンサ１４により受光されることになる。この場
合には、−Ｆ１−Ｆ２またはＦ１＋Ｆ２がデフォーカス
を与える作用を含んでいればよい。上記の場合と同様、
両者は逆方向のデフォーカスを意味しており、条件とし
てはＦ１＋Ｆ２がデフォーカスを与える作用を有してい
れば十分である。

【００３８】例えば、Ｆ１を、Ｘ方向において平面波を
シリンダー状の波面に変換する作用、Ｆ２をＹ方向にお
いて平面波をシリンダー状の波面に変換する作用とし、
作用の大きさが等しいとすると、Ｆｌ＋Ｆ２は平面波を
球面波に変換する作用（すなわちデフォーカスを与える
作用）となり、Ｆｌ−Ｆ２は非点収差を与える作用とな
る。また、Ｆｌ、Ｆ２を共にデフォーカスを与える作用
とすると（Ｆｌ≠Ｆ２）、両者の和であるＦｌ＋Ｆ２、
両者の差Ｆｌ−Ｆ２のいずれもデフォーカスを与える作
用となる。ただし、両者が与えるデフォーカスの大きさ
は異なる。最も容易な例は、Ｆｌをデフォーカスを与え
る作用、Ｆ２をプリズムの作用とする例である。

【００３９】なお、上述の説明では±１次回折光を用い
た場合の例について述べたが、一般に第１のホログラム
２２Ａが入射光を±ｍ次回折光（ｍは整数、ただしｍ≠
０）に分離し、第２のホログラム２２Ｂが入射光を±ｎ
次回折光（ｎは整数、ただしｎ≠０）に分離するものと
した時、第１のホログラム２２Ａが±ｍ次回折光に与え
る作用を±ｍ・Ｆ１、第２のホログラム２２ｂが±ｎ次
回折光に与える作用を±ｎ・Ｆ２で表すことができる。

【００４０】上記のような第１ホログラム２２Ａおよび
第２ホログラム２２Ｂを合成したホログラム素子２２に
より分離された回折光が、図９（Ａ）のように配置され
るとすれば、フォーカシングエラー信号をスポットサイ
ズ法により検出するためには、ｍ・Ｆ１−ｎ・Ｆ２がデ
フォーカスを与える作用を有していればよい。また、図
９（Ｂ）のように配置される場合には、ｍ・Ｆ１＋ｎ・
Ｆ２がデフォーカスを与える作用を有していればよい。
ｍ、ｎは共に０ではない整数であるから、上記の２つの
条件は、一方の条件、ｍ・Ｆ１＋ｎ・Ｆ２がデフォーカ
スを与える作用を有すること、という条件により代表す
ることができる。

【００４１】すなわち、合成された作用をＦｃで表せ
ば、第１のホログラム２２Ａが入射光を±ｍ次回折光
（ｍは整数、ただしｍ≠０）に分離し、第２のホログラ
ム２２Ｂが入射光を±ｎ次回折光（ｎは整数、ただしｎ
≠０）に分離する時、Ｆｃ＝ｍ・Ｆ１＋ｎ・Ｆ２がデフ
ォーカスを与える作用を有するよう第１ホログラム２２
Ａ、第２ホログラム２２Ｂが構成されていれば、ホログ
ラム素子２２を回転させることにより分離された光束の
何れか２つを第１のセンサ１３および第２のセンサ１４
により受光し、スポットサイズ法によるフォーカシング
エラー信号を検出することができる。

【００４２】さらに、図３に示す配置のセンサ１３〜１
６により各回折光を受光するためには、回折光を図８の
ように分離する必要がある。このためには、図８に示す
ように、第１のホログラムの格子ベクトルをＧ１、第２
のホログラムの格子ベクトルをＧ２として、以下の条件
（１）、（２）を満たす必要がある。 ｍ｜Ｇ１｜＝ｎ｜Ｇ２｜ ・・・（１） Ｇ２≠ｋＧ１ ・・・（２） ただし、ｍ，ｎは整数で、それぞれ第１ホログラム２２
Ａ、第２ホログラム２２Ｂで分離される回折光の次数を
示す。またｋは実数である。なお、格子ベクトルは、ホ
ログラムを直線回折格子と考えた場合の格子の方向に直
交する方向を持ち、格子のピッチの逆数（すなわち単位
間隔あたりの格子数）により大きさが決定されるベクト
ルである。

【００４３】条件（１）が満たされていれば、第１ホロ
グラム２２Ａにより分離される回折光の回折次数が±ｍ
次、第２ホログラム２２Ｂにより分離される回折光の回
折次数が±ｎ次である場合、ホログラム素子２２により
分離される４つの回折光は菱形（正方形を含む）の各頂
点に位置するように分離される。一方、条件（２）は格
子ベクトルＧ１とＧ２とが平行ではないことを規定する
条件である。

【００４４】第１、第２のホログラム２２Ａ、２２Ｂに
より分離される回折光の回折次数が同一（すなわち、ｍ
＝ｎ）で、格子ベクトルＧ１、Ｇ２の大きさが異なる場
合、格子ベクトル同士が直交したとしても、条件（１）
が満たされないことになる。この場合、図１０に示すよ
うに、４つの回折光は長方形の各頂点に位置し、その対
角線である配列方向が直交しないため、ホログラム２２
を図３のセンサ群と組み合わせて用いることができな
い。

【００４５】これに対して、第１、第２のホログラム２
２Ａ、２２Ｂにより分離される回折光の回折次数が同一
で（ｍ＝ｎ）、格子ベクトルＧ１、Ｇ２の大きさも等し
い場合、条件（１）が満たされる。この時、さらに条件
（２）が満たされていれば（すなわち格子ベクトルＧ
１、Ｇ２が平行でなければ）、図１１に示されるように
回折光は菱形の各頂点に位置する。この場合、対角線で
ある配列方向が直交するため、ホログラム２２は図３の
センサ群と組み合わせて用いることができる。

【００４６】次に、第１ホログラム２２Ａにより分離さ
れる回折光の回折次数が±ｍ次、第２ホログラム２２Ｂ
により分離される回折光の回折次数が±ｎ次である場
合、格子ベクトルの大きさがＧ１、Ｇ２が上記の条件
（１）を満たすように設定されていれば、ホログラム素
子２２により分離された４つの回折光は図１２に示され
るように菱形の各頂点に位置する。従って、この菱形の
対角線である回折光の配列方向が直交するため、ホログ
ラム２２を図３のセンサ群と組み合わせて用いることが
できる。

【００４７】なお、第２の実施形態のホログラム素子２
２を用いた場合にも、フォーカシングエラー信号ＦＥ、
トラッキングエラー信号ＴＥは、センサの領域Ａ〜Ｊか
らの信号を記号Ｓａ〜Ｓｊで表現すると、以下の式、 ＦＥ＝Ｓａ−Ｓｂ＋Ｓｃ−Ｓｄ＋Ｓｅ−Ｓｆ ＴＥ＝Ｓｇ−Ｓｒ−Ｓｉ＋Ｓｊ により求められる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、２つのホログラムを重ねて用いることにより、少な
くとも４つの回折光を互いに直交する方向に少なくとも
２つづつ配列させることができ、これに適宜デフォーカ
ス情報を与えることにより、スポットサイズ法によるフ
ォーカシングエラー信号の検出を可能にすると共に、プ
ッシュプル法によるトラッキングエラー信号の検出をも
可能にする、光ディスクセンサに適したホログラム素子
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ディスク装置の光学系の概略を示す説明図で
ある。

【図２】この発明の実施形態に係るホログラム素子を用
いたセンサシステムの拡大図である。

【図３】図２のセンサシステムのセンサの配置を示す平
面図である。

【図４】第１の実施形態のホログラム素子の第１のホロ
グラムの作用を示す説明図である。

【図５】第１の実施形態のホログラム素子の作用を示す
説明図である。

【図６】第１の実施形態のホログラム素子を回転させた
ときの回折光の配置を示す図である。

【図７】この発明の第２の実施形態に係るホログラム素
子の作用を示す説明図である。

【図８】図７の合成ホログラムを回転させた様子を示す
説明図である。

【図９】図７の合成ホログラムの異なる回転方向に対す
る回折光の配置を示す図である。

【図１０】第１、第２のホログラムの格子ベクトルの関
係を示す説明図である

【図１１】第１、第２のホログラムの格子ベクトルの他
の関係を示す説明図である。

【図１２】第１、第２のホログラムの格子ベクトルのさ
らに他の関係を示す説明図である。

【図１３】従来のセンサシステムにおける第１センサ、
第２センサの受光領域の配置を示す平面図である。

【図１４】従来のセンサシステムを利用した場合のスポ
ットのラジアル方向の移動に伴うトラッキングエラー信
号、フォーカシングエラー信号の変化を示すグラフであ
る。

【図１５】ディスク上のスポットがランド中央に位置す
る際のラジアル相当方向の光量分布を示すグラフであ
る。

【図１６】ディスク上のスポットがグルーブ上に位置す
る際のラジアル相当方向の光量分布を示すグラフであ
る。

【図１７】センサ上のクロストーク領域を示す平面図で
ある。

【図１８】ディスク上のスポットがランド中央に位置す
る際のタンジェンシヤル相当方向の光量分布を示すグラ
フである。

【図１９】ディスク上のスポットがグルーブ上に位置す
る際のタンジェンシヤル相当方向の光量分布を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１０ センサシステム １１ 集光レンズ １２ ホログラム素子 １３ 第１センサ １４ 第２センサ １５ 第３センサ １６ 第４センサ ２２ ホログラム素子

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入射光を第１の方向に関して複数に分離す
   る第１のホログラムと、入射光を前記第１の方向とは異
   なる第２の方向に関して複数に分離する第２のホログラ
   ムとを含み、前記第１のホログラムは、主として±ｍ次
   回折光を発生させ、前記第２のホログラムは、主として
   ±ｎ次回折光を発生させ、前記第１のホログラムの作用
   をＦ１、前記第２のホログラムの作用をＦ２で表したと
   き、 Ｆｃ＝ｍ・Ｆ１＋ｎ・Ｆ２、 ただしｍ、ｎは０を除く整数、で与えられる、合成され
   た作用Ｆｃがデフォーカスを与える作用を含むことを特
   徴とする光ディスクセンサ用ホログラム素子。
2. 【請求項２】 前記第１のホログラムの格子ベクトルを
   Ｇ１、前記第２のホログラムの格子ベクトルをＧ２とし
   て、以下の条件（１），（２） ｍ｜Ｇ１｜＝ｎ｜Ｇ２｜ ・・・（１） Ｇ２≠ｋ・Ｇ１ ・・・（２） ただしｋは実数、を満たすことを特徴とする請求項１に
   記載の光ディスクセンサ用ホログラム素子。
3. 【請求項３】 ｍ＝ｎ＝１であることを特徴とする請求
   項１または２に記載の光ディスクセンサ用ホログラム素
   子。
4. 【請求項４】前記第１の方向と、前記第２の方向は互い
   に直交することを特徴とする請求項３に記載の光ディス
   クセンサ用ホログラム素子。