JPH01260644A - 光学式ヘッド装置 - 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】

［産業上の利用分野］ この発明は光を用いて情報の記録、再生、消去を行なう
光学式情報処理装置、特にホログラフィック素子を用い
た光学式ヘッド装置に関するものである。 ［従来の技術］ ホログラフィックビームスプリッタを搭載した光学式ヘ
ッド装置としては、例えば特開昭５６−５７０１３号に
示されているように公知である。 従来の光学式ヘッド装置を第１１図乃至第１３図を用い
て説明する。図において、１は光源である半導体レーザ
、２は上記半導体レーザ１からの出射光束、８は上記出
射光束２を集光位置が異なる３つの光束に分離する３光
束発生手段である回折格子、３は上記出射光束２を情報
記憶媒体である光デイスク４上に集光する集光手段であ
る集光レンズであり、上記光ディスク４は同心上に情報
を記憶したトラック９を有する。５はビームスプリッタ
手段であるホログラフィックビームスプリッタであり、
このホログラフィックビームスプリッタ５は１次回折光
である反射光束６ａに非点収差を与えるため格子周期が
開口内で徐々に異なる鍋形状を有し、上記光ディスク４
からの拡散反射された反射光束６を上記出射光束２と分
離し非点収差の反射光束６ａとする。７は上記反射光束
６ａを受光する光検知器である。この光検知器７は第１
２図（ｂ）に示すように、内部が各光素子７ａ〜７ｄに
４分割されメイン反射光束６ｔを検知するメイン検知部
７ｔと、このメイン検知部７ｔの両側に設置された光素
子７ｅ、７ｆと、上記各光素子７ａ〜７ｆの出力信号に
基づいて各演算を行なう演算素子１８．１９とからなる
。 上記構成において、半導体レーザ１を出射した出射光束
２は、回折格子８により３つの出射光束２に分離される
。次に上記出射光束２はホログラフィックビームスプリ
ッタ５を透過するが、Ｏ次回折光のみが集光レンズ３に
より３つの略無収差の集光スポラｈ　１０　ａ　、　１
０　ｅ　、　　１０　ｆとして光デイスク４上のトラッ
ク９に照射される。そして光ディスク４から拡散反射さ
れた反射光束６は再び集光レンズ３を介してホログラフ
ィックビームスプリッタ５に入射し、進行方向を変えら
れる。 １次回折された光ディスク４からの反射光束６ａ、すな
わちホログラフィックビームスプリッタ５により進行方
向が角度θ屈折した反射光束６ａは、半導体レーザ１か
ら距離δ離れた位置に置かれた光検知器７で受光される
。このとき反射光束６ａは３つの反射光束６ｔ、６ｅ、
６ｆからなり、反射光束６ａはメイン光検知部７ｔに、
反射光束６ｅは光素子７ｅに、反射光束７ｆは光素子７
ｆに受光される。上記メイン光検知部７ｔの各光素子７
ａ〜７ｄにより反射光束６ｔを検知して信号を出力し、
演算素子１８ａ〜１８ｃが上記出力に基づいて［７ｇ＋
７ｂ＋７ｃ＋７ｄコの演算を行ない再生信号１７を得て
、トラック９の情報を読取ることができる。 しかし、上記光ディスク４は、通常において光ディスク
４の駆動装置の回転中心と当該光ティスフ４の中心とが
取付は誤差等により一致していない。そのため回転によ
りトラックズレを生じる。 上記トラックズレ検知を行なう方法はツインスボシト法
があり、例えば特公昭５３−１３１２３号に記載されて
いるとおり公知である。以下、ツインスポット法による
トラックズレ検知の方法を説明する。第１２図（ａ）は
光デイスク４上でのトラック９と集光スポット１０の理
想的な位置関係を示す。情報の読出はｉ光スポット１０
ａで行なうためにトラック９の上に正しく照射されなけ
ればならないので、集光スポラＩ’ｌＯａ、１０ｅ。 １０ｆを結ぶ線は、トラック９と少し傾くように配置さ
れている。上記集光スポット１０ｅ。 １０ｆは拡散反射してそれぞれ反射光束６ｅ。 ６ｆになり、集光レンズ３およびホログラフィックビー
ムスプリッタ５を介して光素子’Ｉｅ、”Ｉｆに受光さ
れる。この光素子７ｅ、７ｆの出力（集光スポラｈｌｏ
’ｅ、１０ｆの反射強度差）を演算素子１９ａによって
差動出力を得、１〜ラツクズレに比例した出力、すなわ
ちトラッキングエラー信号１１が得られる。このトラッ
キングエラー信号１１を、集光レンズ３をトラック９と
直角な方向に移動させる図示しないトラッキングアクチ
ュエ−タに印加すれば集光スポット１０ａを絶えずトラ
ック９の中心に集光させることができる。 また、光ディスク４の面は、通常平坦ではなく、回転に
より面振れを生じ、焦点ズレが発生する。 この焦点ズレ検知方法としては、光ディスク４からの反
射光束６に非点収差をあたえ、光束の形状変化から焦点
ズレを検知する方法（非点収差法）があり１例えば特公
昭５３−３９１２３号に記載されているとおり公知であ
る。以下、焦点ズレの検知方法を説明する。上記ホログ
ラフィックビームスプリッタ５は反射光束６に非点収差
を与える。 このとき光検知器７のメイン光検知器７ｔの検知領域で
反射光束６ｔが光ディスク４における集光レンズ３の焦
点位置のズレより円から遠近により楕円方向が９０°異
なるように変化する。すなわち第１３図（ｂ）に示す基
準状態から、焦点位置より光ディスク４が近づくときに
は第１３図（ａ）のようしこ、遠ざかるときには第１３
図（Ｃ）のように変化する。この反射光束６ｔの変化を
光素子７８〜７ｄにより検知する。上記光素子７８〜−
Ｇ＝ ７ｄはそれぞれの受光量に応じた出力を出力し、演算素
子１８ａ、１８ｂ、１９ｂによって「（７ａ±７ｃ）　
　　（７ｂ＋７ｄ）］の演算を行ない、この比較出力、
すなわちフォーカシングエラー信号１２を得る。このフ
ォーカシングエラー信号１２を、集光レンズ３を光軸方
向に移動させる図示しないフォーカシングアクチュエー
タに印加させて作動させれば、光デイスク４上の集光ス
ポット１０の焦点ズレを補正することができる。 以上のように従来の光学式ヘッド装置は、ホログラフィ
ックビームスプリッタ５を有し、ビームスプリッタ機能
とフォーカスズレ検知用の非点収差発生機能を１つの部
品で実現できるので構成が簡単である。また、回折格子
８を有し、ツインスポット法を用いているので安定な１
−ランキンクズレの補正を行なえる。 ［発明が解決しようとする課題］ 従来の光学式ヘット装置は以上のように構成されている
ので、ツインスポット法を用いるためには回折格子８を
半導体レーザ１とホロクラフィックビームスプリッタ５
との間に配置して、反射光束６ａを回折格子８に遮られ
ないように、反射光束６ａの進行方向を大きく変える必
要がある。上記角度θの回折角を持つためには、ホログ
ラフィックビームスプリッタ５の格子周期をＰ、半導体
レーザ１の波長をλとすると、 Ｐ峙λ／θ で与えられる格子周期が必要となる。例えばθ＝０．７
ｒａｄ（約４０°）、λ＝＝０．７８μｍとするとＰ＝
１゜１μｍと非常に小さい格子周期となり、ホログラフ
ィックビームスプリッタ５の作製が困難であり、また、
半導体レーザ１と光検知器７との間の距離δも大きくな
り、光学式ヘッド装置が大きくなるなどの問題点があっ
た。 上記問題点は反射光束６ａが回折格子８を避けて光検知
器７に到達させるために生じる。そこで第１４図に示す
ように、反射光束６ａが再び回折格子８を透過したあと
光検知器７に到達する光学式ヘッド装置が考えられる。 この光学式ヘッド装置は、ホログラフィックビームスプ
リッタ５の回折角θを／Ｊｌさくできるので作製が容易
となり、また距離δも小さくなるために、装置が小型に
なる。 しかし、回折格子８を反射光束６ａが透過することによ
り次の問題点がある。 上記回折格子８は半導体レーザからの出射光束２を３つ
の光束に分離する。この３つの光束が光ディスク４から
拡散反射され、ホログラフィックビームスプリッタ５に
て回折された反射光束６ａ（６ｔ、６ｅ、６ｆ）は再び
ビームスプリッタ回折格子８を透過する。このとき反射
光束６ｔ。 ６ｅ、６ｆはそれぞれ３つの光束に分離され、合計９本
の光束が光検知器７に検知される。この光束をそれぞれ
６ｔα、６ｅα、６ｆα（α：回折次数−１＋　Ｏｒ　
３１）で表わし、上記光検知器７に照射する反射光束６
ａの状態を第１５図に示す。まず、メイン光検知器７ｔ
には本来の反射光束６を以外に２つの反射光束６ｅ。＋
、６ｆ−＋を受光してしまう。この不要な反射光束６ｅ
。＋、６ｆ−＋は集光スポットｌｏａとは異なる光デイ
スク４上のトラック９の情報を読取っているため本来の
信号にとってノイズとなり、この結果再生信号１７の性
能は劣化する。つぎにトラッキングエラー信号１１は光
素子７ｅと光素子７ｆとの差動出力で得るが、光ディス
ク４が面振れ等で傾くと、２つの光素子７ｅ、７ｆのバ
ランスが崩れて、１−ランキングエラー信号１１にオフ
セラ１−を与える問題がある。すなわち光素子７ｅでは
２つの反射光束６　ｅｏ　、　６　ｔ−ｘが重なり合っ
ている。それぞれの光束が半導体レーザから光ディスク
４で反射され光素子７ｅに到達するまでの光路長はほぼ
等しいため光素子７ｅ上で干渉を起こし、出力は２つの
反射光束６ｅｏ、６ｔ−、の強度の和にならない。 さらに光ディスク４が傾くと光路長の差が微小変化し、
干渉状態が変化するので、検知出力も変化して、この結
果トラッキングエラー信号１１が不安定に変化してしま
う。 この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、ビームスプリッタ手段の回折角θが小さくて
済み、回折格子を２回透過することによる信号の劣化や
不安定を防止し、かつ装置の構成を簡略化して小型にで
きる光学式ヘラ１く装置を得ることを目的とする。 ［課題を解決するための手段］ この発明に係る光学式ヘッド装置は、光源からの出射光
束を少なくとも集光位置が異なる３つの光束に分離する
３光発生手段と、記憶情報媒体からの反射光束を上記出
射光束と分離するビームスプリッタ手段とを１つのホロ
グラフィック素子から構成し、当該ホログラフィック素
子は同一平面に上記３光発生手段である格子領域と、上
記ビームスプリッタ手段である格子領域とからなる複数
の格子領域を有し、各格子領域は少なくとも回折方向ま
たは回折角度が異なるようにしたものである。 ［作用］ この発明における光学式ヘッド装置は、同一平面に３光
発生手段である格子領域とビームスプリッタ手段である
格子領域とからなる複数の格子領域を有し、各格子領域
は少なくとも回折方向または回折角度が異なるようにし
たホログラフィック素子により、出射光束を分離し、か
つビームスプリッタ手段である格子領域に照射する反射
光束だけを回折して光検知器に受光させ、その他の反射
光束と分離する。 ［実施例］ 以下、この発明の一実施例である光学式ヘラ１へ装置を
第１図乃至第４図を用いて説明する。なお、第１１図乃
至第１３図と同じものは同一の符号を用いて説明を省略
する。図において、１３はホログラフィック素子であり
、同一平面に、３光束発生手段である回折格子の機能を
有する格子領域１３ａと、ビームスプリッタ手段である
ホログラフィックビームスプリッタの機能を有する格子
領域１３ｂ、１３ｂとを備え、各格子領域１３ａ。 １３ｂは回折方向が異なるように、すなわち格子領域１
３ａはＸ軸方向、格子領域１３ｂはＹ軸方向の回折方向
を有するように設けられている。当該ホロクラフィック
素子１３には、半導体レーザ１からの出射光束２が透過
し、Ｏ次回折光のみが集光レンズ３により光デイスク４
上のトラック９に集光される略無収差の集光スポラｈ　
１０　ａとなる。このときにホログラフィック素子１３
を各格子領域１３ａ’、１３ｂにおけるＯ次回折効率が
等しくなるように作製しておけば上記０次回折光は出射
光束２の強度分布を保持したまま集光レンズ３により集
光されることができ、不連続な強度分布となることはな
い。すなわち第３図に示すように、ホログラフィック素
子１３は位相型回折格子であり、ガラス基板上に８１０
２　、ＴｉＯ２等が蒸着されたもの、またはプラスチッ
ク基板上にレリーフが一体成形されたものであり、各格
子領域１３ａ、１３ｂでの格子の厚さｄ、屈折率ηが等
しいように作製されている。真空中での波長をλとする
と光線α、βは位相差量 （η−１）ｄ・２π／λが生じる。この位相差量が各格
子領域１３ａ、１３ｂで等しくなるとき、各０次回折光
強度は等しくなる。また、格子領域１’　３　ｂ　、　
”ｌ’　３’　ｂは、半導体レーザ１の位置に配する点
光源と、光検知器７のメイン検知器７ｔの中心に最小錯
乱円を有する非点収差光源からの２つ−１３＝ −１２＝ の光束がホログラフィック素子１３上で干渉したときに
相当する干渉縞パターンを有する。 上記構成において、ホログラフィック素子１３を透過し
た出射光束２は格子領域１３ａに入射する光束だけが３
つの光束に分離され、集光レンズ３により光デイスク４
上で３つの集光スポラ１へ１０ａ、１０ｅ、１０ｆにな
る。この集光スポット１０’ａ、１０ｅ、１０ｆは上記
光ディスク４で拡散反射されて反射光束６ａとなり、集
光レンズ３を介して再び上記ホログラフィック素子１３
に入射する。上記反射光束６のうち格子領域１３ｂ。 １３ｂに入射した光束のみが光検知器７に向い透過回折
され第２図に示すような反射光束６ｔ。 ６ｅ、６’ｆとなり、光検知器７に受光される。当該反
射光束６ｔにはホログラフィック素子１３の格子領域１
３ｂ、１３ｂにより非点収差が発生しており、この反射
光束６ｔがメイン検知器７ｔに受光され、光素子７ａ〜
７ｄおよび演算素子１８゜１９により再生信号１７．フ
ォーカシングエラー信号１２が得られる。また反射光束
６ｅ、６ｆは光素子７ｅ、７ｆに受光され、当該光素子
７ｅ。 ７ｆの出力および演算素子１９ｂによりトラッキングエ
ラー信号１１を得る。また、上記反射光束６のうち再び
格子領域１３ａに入射した光束は、それぞれ３つの光束
に分離され、合計９本の光束が生じ、−都市なり合って
回折光束１４ａ〜１４ｅとなる。しかし当該回折光束１
４ａ〜１４ｅは、格子領域１３ａと格子領域１３ｂとの
回折方向が異なるため、」二記光検知器７に受光されな
い。従って光検知器７は必要な反射光束６ａのみを検知
することができ、不要な回折光束１４ａ〜１４　ｅが混
入することはない。 以上述へたように、ホログラフィック素子１３の回折角
Ｏが小さくできるので、半導体レーザ１と光検知器７と
の距離δをあまり設けなくとも配置でき、例えば特願昭
６２−２５５１６９において公知である、第４図に示す
ような同一のパッケージ内に上記半導体レーザ１と光検
知器７とを封入したハイブリッド素子１６で構成できる
。 なお、本実施例においては、ホログラフィック素子１３
の各格子領域１３ａ、１３ｂの回折方向を異ならしめる
としたが、各格子領域１３ａ。 １３ｂの回折角度を異なるようにしてもよい。他の実施
例を第５図に示す。図において、ホログラフィック素子
１３の各格子領域１３ａ、、１３ｂの回折角度を異なる
ように、すなわち格子領域１３ａの回折角度を角度φ、
格子領域１３ｂの回折角度を角度Ｏとし、角度θは角度
φより大きな角度になるように設けられている。当該ホ
ログラフィック素子１３は、反射光束６ａに非点収差を
与える線形状を有することはもちろんである。このホロ
グラフィック素子１３を用いて、光検知器７を回折角度
方向に、すなわちＹ軸上に設ければ、反射光束６ｔ、６
ｅ、６ｆは光検知器７に受光され、不要な回折光束１４
ａ〜１４ｅは混入しないので、本実施例と同様の効果を
得ることができる。 また、上記ホログラフィック素子１３の各格子領域１３
ａ、１３ｂの境界線１３ｃはＸ軸、またはＹ軸方向の直
線であるが、境界線１３ｃは任意の方向および曲線でも
よく、格子領域１３ａ。 １３ｂは任意の数に分割してもよい。また、上記ホログ
ラフィック素子１３は半導体レーザ１の拡散出射光束２
中に配置されなくともよく、第６図に示す如くコリタリ
ーレンズ１５を介して平行光束２ａに配してもよい。 また、本実施例においては、焦点ズレの検知方法として
、非点収差法を用いたが、他の方法を用いることもでき
る。特開昭５４−１４０！５３３号により公知であるフ
ーコー法を用いた他の実施例を第７図乃至第８図に示す
。図において、２０はホログラフィック素子であり、３
光束発生器である回折格子５の機能を有する格子領域２
０ａと、ビームスプリンタ機能および焦点ズレの検知用
機能を有する格子領域２０ｂ、２０ｄとからなり、上記
格子領域２０ｂと格子領域２０ｄとに回折される反射光
束６ａ１．６ａ２は光検知器７のそれぞれ異なる場所に
略無収差状態で集光照射される。 上記反射光束６ａは隼光スポッｈｌｏａ、ｌｏｅ。 １０ｆからの３つの反射光束６ｔ、６ｅ、６ｆからなる
ので、第８図（ａ）に示すように６本の反−１７＝ 射光束になる。すなわちＢ列の反射光束６ｅ１゜６ｔ１
．．６ｆ１は格子領域２０ｂからの１次回折光、６列の
反射光束６　ｅ　２１６　ｔ　２１６　ｆ　２は格子領
域２０ｄからの１次回折光である。上記格子領域２０ｂ
、２０ｄはそれぞれの反射光束６ａ１゜６ａ２の位置に
置かれた光源からの光束と、半導体レーザ１からの光束
がホログラフィック素子２０の面上で干渉したときの縞
パターンに相当する格子パターンを有する。また略直線
近似の格子パターンでもよい。上記光ディスク４が面ぶ
れ等により光軸方向に前後すると、光検知器７の上で反
射光束６ｅ、６ｔ、６ｆの位置が変化する。すなわち光
ディスク４が集光レンズ３に近づくときには第７図（ｂ
）のように、遠、ざかるときには第７図（ｃ）のように
変化する。フォーカシングエラー信号１２は光素子７ａ
〜７ｄの出力を［（７ａ　＋７ｃ）７（７ｂ＋７ｄ）］
の演算により得られる。トラッキングエラー信号１１は
他の実施例と同様に得られる。このとき反射光束６ａ□
と反射光束６ａ２とは分離されているので互いに干渉す
ることはなく、また互いに同相の信号であるので問題は
ない。また、不要な回折光束１４ａ〜１４ｅが光検知器
７に混入せず、良好な再生特性が維持でき、同様の効果
を得る。 また、上記ホログラフィック素子２０を第９図乃至第１
０図に示すように、格子領域２０ｂにおける回折光、す
なわち反射光束６ａ、が光検知器７の後方で集光される
ように、格子領域２０ｄにおける反射光束６ａ２が光検
知器７の前方で集光したあと受光されるように、各々の
格子領域２０ｂ、２０ｄが作製されている。すなわち第
１０図に示すように反射光束６ａ１は集光点２１を、反
射光束６ａ２は集光点２２を結像する。このような反射
光束６ａ、、６ａ２を生じさせるために、第９図および
第１０図において、ホログラフィック素子１３の格子領
域２０ｂ、２０ｄはそれぞれ集光点２１．２２の位置に
光源を置いた光束と、半導体レーザ１の光束が干渉した
ときの干渉パターンに相当する格子形状に設計されてい
る。 またこれは略画像近似の格子でもよい。上記光ディスク
４」二で正しく光束が集光されているとき、上記ホロク
ラフィック素子２ｏにより第９図（ａ）に示すように格
子領域２０ｂからの反射光束６ｅ＋　、６ｔ＋　、６ｆ
＋はＢ列に、格子領域２０ｄからの反射光束６ｅ２＋　
６ａｚ　ｒ　６ｆ２は０列に照射され、大きさが等しく
、メイン検知器７ｔの検知領域ではＸ軸方向の分割線に
よって反射光束６ｔ、、６ｔ２が２分されるように照射
される。このような反射光束６ａの構成において、上記
光ディスク４が集光レンズ３に近づくと光検知器７上の
反射光束６ａは第９図（ｂ）に示すようにＢ列の反射光
束６ｅＩ、６ｔ□、６ｆ１は大きくなり、０列の反射光
束６ｅ２．６ａ２ｒ６ｆ２は小さくなるように変化し、
光ディスク４が遠ざかるときには第９図（ｃ）に示すよ
うにＢ列の反射光束６ｅ□、６ｔ□、６ｆ１は小さくな
り、０列の反射光束６ｅ２，６ａ２．６ｆ２は大きくな
るように変化する。従ってフォーカシングエラー信号１
２は ［（７ａ＋７ｃ）−（７ｂ＋７ｄ）］の演算出力によっ
て得られる。また不要な回折光束１４−　ａ〜１４ｅは
混入しないので、他の実施例と同様の効果が得られる。 ［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば光学式ヘラ１（装置を
、同一平面に３光束発生手段である格子領域と、ビーム
スプリッタ手段である格子領域とからなる複数の格子領
域を有する１つのホログラフィック素子から構成し、各
格子領域は少なくとも回折方向または回折角度が異なる
ようにしたので安定な信号を得られ、また簡単な構成に
より小型になる。

【図面の簡単な説明】

第］−図はこの発明の一実施例である光学式ヘッド装置
の構成図、第２図は光検知器の構成図、第３図はホログ
ラフィック素子の部分断面図、第４図はハイブリッド素
子の外観斜視図、第５図乃至第７図は他の実施例の光学
式ヘッド装置の構成図、第８図（ａ）　、　　（ｂ）　
、　　（ｃ）　、第９図（ａ）。 （ｂ）、（ｃ）および第１０図は他の実施例の反射光束
の状態図、第１１図および第１４図は従来の光学式ヘッ
ド装置の構成図、第１２図（、）は集光スポットの状態
図、第１２図（ｂ）は光検知器の構成図、第１３図（ａ
）、（ｂ）、（ｃ）および第１５図は反射光束の状態図
である。 １・半導体レーザ、２・・出射光束、３・集光レンズ、
４　光ディスク、６，６ａ・・反射光束、７・・光検知
器、９　・トラック、１０・・集光スポット、１１・・
トラッキングエラー信号、１２−・フォーカシングエラ
ー信号、１３−ホログラフィック素子、１３ａ、１３ｂ
−格子領域、１３　ｃ　−境界線、１４・・回折光束、
１７・・再生信号、１８゜１９・演算素子。 代理人　　大　岩　増　雄　（ばか２名）■　ロコ ↓　十 〇　ｍ １等 と　　８ 派　　　　　　　■　■ 手続補正書（自発） ２１発明の名称 光学式ヘッド装置 ３　補正をする者 代表者　志　岐　守　哉 ５　補正の対象 明細書全文、図面の欄。 ６、補正の内容 （１）明細書全文を別紙のとおり補正する。 （２）図面、第８図（ａ）、第１０図を別紙のとおり補
正する。 以上 明　　細　　書　（全文補正） １、発明の名称 光学式ヘッド装置 ２特許請求の範囲 光源と、当該光源からの出射光束を少なくとも集光位ｉ
６が異なる３つの光束に分離する３光速発生手段と、情
報記憶媒体に上記光束を集光照射する非光手段と、上記
記憶情報媒体からの反射光束を上記出射光束と分離する
ビームスプリッタ手段と、上記反射光束を受光する光検
知器とを有する光学式ヘン１〜装置において、上記３光
束発生手段とビームスプリッタ手段とは１つのホログラ
フィック素子からなり、当該ホロクラフィック素子は同
一平面に上記３光速発生手段である格子領域と、上記ビ
ームスプリッタ手段である格子領域とからなる複数の格
子領域を有し、各格子領域は少なくとも腹撒ガ血ま夫且
旧」カー度が異なることを特徴とする光学式ヘッド装置
。 ３発明の詳細な説明 ［産業−にの利用分野］ この発明は光を用いて情報の記録、再生、消去を行なう
光学式情報処理装置、特にホログラフィック素子を用い
た光学式ヘッド装置に関するものである。 ［従来の技術］ ホログラフィックビームスプリッタを搭載した光学式ヘ
ッド装置としては、例えば特開昭５６−５７０１３号に
示されているように公知である。 従来の光学式ヘッド装置を第１１図乃至第１３図を用い
て説明する。図において、１は光源である半導体レーザ
、２は上記半導体レーザ１からの出射光束、８は上記出
射光束２を集光位置が異なる３つの光束に分離する３光
束発生手段である回折格子、３は上記出射光束２を情報
記憶媒体である光デイスク４上に集光する集光手段であ
る集光レンズであり、上記光ディスク４は同心上に情報
を記憶したトラック９を有する。５はビームスプリッタ
手段であるホログラフィックビームスプリッタであり、
このホログラフィックビームスプリッタ５は１次回折光
である反射光束６ａに非点収差を与えるため格子周期が
開口内で徐々に異なる線形状を有し、上記光ディスク４
からの拡散反射された反射光束６を上記出射光束２と分
離し非点収差の反射光束６ａとする。７は上記反射光束
６ａを受光する光検知器である。この光検知器７は第１
２図（ｂ）に示すように、内部が各光素子７ａ〜７ｄに
４分割されメイン反射光束６ｔを検知するメイン検知部
７ｔと、このメイン検知部７ｔの両側に設置された光素
子７ｅ、７ｆと、上記各光素子７ａ〜７ｆの出力信号に
基づいて各演算を行なう演算素子１８．１９とからなる
。 上記構成において、半導体レーザ１を出射した出射光束
２は、回折格子８により３つの出射光束２に分離される
。次に上記出射光束２はホログラフィックビームスプリ
ッタ５を透過するが、０次回折光のみが集光レンズ３に
より３つの略無収差の集光スポットｌｏａ、１０ｅ、１
０ｆとして光デイスク４上のトラック９に照射される。 そして光ディスク４から拡散反射された反射光束６は再
び集光レンズ３を介してホログラフィックビーム一２＝ スプリッタ５に入射し、進行方向を変えられる。 １次回折された光ディスク４からの反射光束６ａ、すな
わちホログラフィックビームスプリッタ５により進行方
向が角度Ｏ屈折した反射光束６ａは、半導体レーザ１か
ら距離δ離れた位置に置かれた光検知器７で受光される
。このとき反射光束６ａは３つの反射光束６ｔ、６ｅ、
６ｆからなり、反射光束６ａはメイン光検知部７ｔに、
反射光束６ｅは光素子７ｅに、反射光束７ｆは光素子７
ｆに受光される。上記メイン光検知部７ｔの各光素子７
ａ〜７ｄにより反射光束６ｔを検知して信号を出力し、
演算素子１８ａ〜１８ｃが上記出力に基づいて［７ａ＋
７ｂ＋７ｃ＋７ｄ］の演算を行ない再生信号１７を得て
、トラック９の情報を読取ることができる。 しかし、上記光ディスク４は、通常において光ディスク
４の駆動装置の回転中心と当該光ディスク４の中心とが
取付は誤差等により一致していない。そのため回転によ
りトラックズレを生じる。 上記トラックズレ検知を行なう方法はツインスポシト法
があり、例えば特公昭５３−１３１２３号に記載されて
いるとおり公知である。以下、ツインスポット法による
トラックズレ検知の方法を説明する。第１２図（ａ）は
光デイスク４上でのトラック９と集光スポット１０の理
想的な位置関係を示す。情報の読出は集光スポラｈ　１
０　ａで行なうためにトラック９の上に正しく照射され
なければならないので、集光スポラｈ　１０　ａ　＋　
１０　ｅ　Ｊｌｏｆを結ぶ線は、トラック９と少し傾く
ように配置されている。上記集光スポット１０ｅ。 １０ｆは拡散反射してそれぞれ反射光束６ｅ。 ６ｆになり、集光レンズ３およびホログラフィックビー
ムスプリッタ５を介して光素子７ｅ、７ｆに受光される
。この光素子７ｅ、７ｆの出力（集光スポット１０ｅ、
１０ｆの反射強度差）を演算素子１９ａによって差動出
力を得、トラックズレに比例した出力、すなわちトラッ
キングエラー信号１１が得られる。このトラッキングエ
ラー信号１１を、集光レンズ３をトラック９と直角な方
向に移動させる図示しないトラッキングアクチュエータ
に印加すれば集光スポット１０ａを絶えずトラック９の
中心に集光させることができる。 また、光ディスク４の面は、通常平坦ではなく、回転に
より面振れを生じ、焦点ズレが発生する。 この焦点ズレ検知方法としては、光ディスク４からの反
射光束６に非点収差をあたえ、光束の形状変化から焦点
ズレを検知する方法（非点収差法）があり、例えば特公
昭５３−３９１２３号に記載されているとおり公知であ
る。以下、焦点ズレの検知方法を説明する。上記ホログ
ラフィックビームスプリッタ５は反射光束６に非点収差
を与える。 このとき光検知器７のメイン光検知器７ｔの検知領域で
反射光束６ｔが光ディスク４における集光レンズ３の焦
点位置のズレより円から遠近により楕円方向が９０°異
なるように変化する。すなわち第１３図（ｂ）に示す基
準状態から、焦点位置より光ディスク４が近づくときに
は第１３図（ａ）のように、遠ざかるときには第１３図
（ｃ）のように変化する。この反射光束６ｔの変化を光
素子７８〜７ｄにより検知する。上記光素子７８〜７ｄ
はそれぞれの受光量に応じた出力を出力し、演算素子１
８ａ、１８ｂ、１９ｂによって［（７ａ＋７ｃ）−（’
７ｂ＋７ｄ）］の演算を行ない、この比較出力、すなわ
ちフォーカシングエラー信号１２を得る。このフォーカ
シングエラー信号１２を、集光レンズ３を光軸方向に移
動させる図示しないフォーカシングアクチュエータに印
加させて作動させれば、光デイスク４上の集光スポット
１０の焦点ズレを補正することができる。 以上のように従来の光学式ヘッド装置は、ホログラフィ
ックビームスプリッタ５を有し、ビームスプリッタ機能
とフォーカスズレ検知用の非点収差発生機能を１つの部
品で実現できるので構成が簡単である。また、回折格子
８を有し、ツインスポット法を用いているので安定なト
ラッキングズレの補正を行なえる。 ［発明が解決しようとする課題］ 従来の光学式ヘッド装置は以上のように構成されている
ので、ツインスポット法を用いるためには回折格子８を
半導体レーザ１とホログラフィッ＝７− クビームスプリツタ５との間に配置して、反射光束６ａ
を回折格子８に遮られないように、反射光束６ａの進行
方向を大きく変える必要がある。上記角度θの回折角を
持つためには、ホログラフィックビームスプリッタ５の
格子周期をＰ、半導体レーザ１の波長をλとすると、 Ｐ坤λ／θ で与えられる格子周期が必要となる。例えばθ＝０．７
ｒａｄ（約４０’）、λ＝０．７８７ｚｍとするとＰ＝
　１．１μｍと非常に小さい格子周期となり、ホログラ
フィックビームスプリッタ５の作製が困難であり、また
、半導体レーザ１と光検知器７との間の距離δも大きく
なり、光学式ヘッド装置が大きくなるなどの問題点があ
った。 上記問題点は反射光束６ａが回折格子８を避けて光検知
器７に到達させるために生じる。そこで第１４図に示す
ように、反射光束６ａが再び回折格子８を透過したあと
光検知器７に到達する光学式ヘッド装置が考えられる。 この光学式ヘッド装置は、ホログラフィックビームスプ
リッタ５の回折角Ｏを小さくできるので作製が容易とな
り、また距離δも小さくなるために、装置が小型になる
。 しかし、回折格子８を反射光束６ａが透過することによ
り次の問題点がある。 上記回折格子８は半導体レーザからの出射光束２を３つ
の光束に分離する。この３つの光束が光ディスク４から
拡散反射され、ホログラフィックビームスプリッタ５に
て回折された反射光束６ａ（６ｔ、６ｅ、６ｆ）は再び
回折格子８を透過する。このとき反射光束６ｔ、６ｅ、
６ｆはそれぞれ３つの光束に分離され、合計９本の光束
が光検知器７に検知される。この光束をそれぞれ６ｔα
。 ６ｅａ、６ｆα（α：回折次数−Ｉｔ　Ｏ＋　＋１）で
表わし、上記光検知器７に照射する反射光束６ａの状態
を第１５図に示す。ます、メイン光検知器７ｔには本来
の反射光束６を以外に２つの反射光束６ｅ。１．６ｆ−
＋を受光してしまう。この不要な反射光束６ｅ、□、６
ｆ−＋は集光スポット１０ａとは異なる光デイスク４上
のトラック９の情報を読取っているため本来の信号にと
ってノイズとなり、この結果再生信号１７の性能は劣化
する。つぎにトラッキングエラー信号１１は光素子７ｅ
と元素　　　　　　。 子７ｆとの差動出力で得るが、光ディスク４が面振れ等
で傾くと、２つの光素子７ｅ、７ｆのバランスが崩れて
、トラッキングエラー信号１１にオフセットを与える問
題がある。すなわち光素子７ｅでは２つの反射光束６ｅ
ｏ　、６ｔ−１が重なり合っている。それぞれの光束が
半導体レーザから光ディスク４で反射され光素子７ｅに
到達するまでの光路長はほぼ等しいため光素子７ｅ上で
干渉を起こし、出力は２つの反射光束６ｅｏ　、６ｔ−
。 の強度の和にならない。さらに光ディスク４が傾くと光
路長の差が微小変化し、干渉状態が変化するので、検知
出力も変化して、この結果トラッキングエラー信号１１
が不安定に変化してしまう。 この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、ビームスプリッタ手段の回折角θが小さくて
済み、回折格子を２回透過することによる信号の劣化や
不安定を防止し、かつ装置の構成を簡略化して小型にで
きる光学式ヘッド装置を得ることを目的とする。 ［課題を解決するための手段］ この発明に係る光学式ヘッド装置は、光源からの出射光
束を少なくとも集光位置が異なる３つの光束に分離する
３光発生手段と、記憶情報媒体からの反射光束を上記出
射光束と分離するビームスプリッタ手段とを１つのホロ
グラフィック素子から構成し、当該ホログラフィック素
子は同一平面に上記３光発生手段である格子領域と、上
記ビームスプリッタ手段である格子領域とからなる複数
の格子領域を有し、各格子領域は少なくとも回折方向ま
たは回折角度が異なるようにしたものである。 ［作用］ この発明における光学式ヘッド装置は、同一平面に３光
発生手段である格子領域とビームスプリッタ手段である
格子領域とからなる複数の格子領域を有し、各格子領域
は少なくとも回折方向または回折角度が異なるようにし
たホログラフィック素子により、出射光束を分離し、か
つビームスプリッタ手段である格子領域に照射する反射
光束だけを回折して光検知器に受光させ、その他の反射
光束と分離する。 ［実施例］ 以下、この発明の一実施例である光学式ヘッド装置を第
１図乃至第４図を用いて説明する。なお、第１１図乃至
第１３図と同じものは同一の符号を用いて説明を省略す
る。図において、１３はホログラフィック素子であり、
同一平面に、３光束発生手段である回折格子の機能を有
する格子領域１３ａと、ビームスプリッタ手段であるホ
ログラフィックビームスプリッタの機能を有する格子領
域１３ｂとを備え、各格子領域１３ａ、１３ｂは回折方
向が異なるように、すなわち格子領域１３ａはＹ軸方向
、格子領域１，３ｂはＸ軸方向の回折方向を有するよう
に設けられている。当該ホログラフィック素子１３には
、半導体レーザ１からの出射光束２が透過し、０次回折
光のみが集光レンズ３により光デイスク４上のトラック
９に集光される略無収差の集光スポット１０ａとなる。 このときにホログラフィック素子１３を各格子領域１３
ａ、１３ｂにおけるＯ次回折効率が等しくなるように作
製しておけば上記Ｏ次回折光は出射光束２の強度分布を
保持したまま集光レンズ３により集光されることができ
、不連続な強度分布となることはない。すなわち第３図
に示すように、ホログラフィック素子１３は位相型回折
格子であり、ガラス基板上にＳｉＯ２，ＴｉＯ２等が蒸
着されたもの、またはプラスチック基板上にレリーフが
一体成形されたものであり、各格子領域１３ａ、１３ｂ
での格子の厚さｄ、屈折率ηが等しいように作製されて
いる。真空中での波長をλとすると光線α、βは位相差
量 （η−１）ｄ・２π／λが生じる。この位相差量が各格
子領域１３ａ、１３ｂで等しくなるとき、各０次回折光
強度は等しくなる。また、格子領域１３ｂは、半導体レ
ーザ１の位置に配する点光源と、光検知器７のメイン検
知器７ｔの中心に最小錯乱円を有する非点収差光源から
の２つの光束がホログラフィック素子１３上で干渉した
ときに相当する干渉縞パターンを有する。 上記構成において、ホログラフィック素子１３を透過し
た出射光束２は格子領域１３ａに入射する光束だけが３
つの光束に分離され、集光レンズ３により光デイスク４
上で３つの集光スポット１０ａ、１０ｅ、１０ｆになる
。この集光スポット１０　ａ　、　］、　Ｏｅ　、　１
０　ｆは上記光ディスク４で拡散反射されて反射光束６
ａとなり、集光レンズ３を介して再び上記ホログラフィ
ック素子１３に入射する。上記反射光束６のうち格子領
域１３ｂに入射した光束のみが光検知器７に向い透過回
折され第２図に示すような反射光束６ｔ、６ｅ。 ６ｆとなり、光検知器７に受光される。当該反射光束６
ｔにはホログラフィック素子１３の格子領域１３ｂによ
り非点収差が発生しており、この反射光束６ｔがメイン
検知器７ｔに受光され、光素子７８〜７ｄおよび演算素
子１８．１９により再生信号１７．フォー力シンクエラ
ー信号１２が得られる。また反射光束６ｅ、６ｆは光素
子７ｅ。 ７ｆに受光され、当該光素子７ｅ、７ｆの出力および演
算素子１９ｂによりトラッキングエラー信号１１を得る
。また、上記反射光束６のうち再び格子領域１３ａに入
射した光束は、それぞれ３つの光束に分離され、合計９
本の光束が生じ、−都電なり合って回折光束１４ａ〜１
４ｅとなる。しかし当該回折光束１４ａ〜１４ｅは、格
子領域１３ａと格子領域１３ｂとの回折方向が異なるた
め、上記光検知器７に受光されない。従って光検知器７
は必要な反射光束６ａのみを検知することができ、不要
な回折光束１４ａ〜１４ｅが混入することはない。 以上述べたように、ホログラフィック素子１３の回折角
θが小さくできるので、半導体レーザ１と光検知器７と
の距離δをあまり設けなくとも配置でき、例えば特願昭
６２−２５５１６９において公知である、第４図に示す
ような同一のパッケージ内に上記半導体レーザ１と光検
知器７とを封入したハイブリッド素子１６で構成できる
。 なお、本実施例においては、ホログラフィック素子１３
の各格子領域１３ａ、ｉ３ｂの回折方向＝１４＝ を異ならしめるとしたが、各格子領域１３ａ。 １３ｂの回折角度を異なるようにしてもよい。他の実施
例を第５図に示す。図において、ホログラフィック素子
１３の各格子領域１３ａ、１３ｂの回折角度を異なるよ
うに、すなわち格子領域１３ａの回折角度を角度φ、格
子領域１３ｂの回折角度を角度θとし、角度θは角度φ
より大きな角度になるように設けられている。当該ホロ
グラフィック素子１３は、反射光束６ａに非点収差を与
える線形状を有することはもちろんである。このホログ
ラフィック素子１３を用いて、光検知器７を回折角度方
向に、すなわちＹ軸上に設ければ、反射光束６ｔ、１３
ｅ、６ｆは光検知器７に受光され、不要な回折光束１４
ａ〜１４ｅは混入しないので、本実施例と同様の効果を
得ることができる。 また、上記ホログラフィック素子１３の各格子領域１３
ａ、’１３ｂの境界線１３ｃはＸ軸、またはＹ軸方向の
直線であるが、境界線１３ｃは任意の方向および曲線で
もよく、格子領域１３ａ。 １３ｂは任意の数に分割してもよい。また、上記ホログ
ラフィック素子１３は半導体レーザ１の拡散出射光束２
中に配置されなくともよく、第６図に示す如くコリメー
タレンズ１５を介して平行光束２ａに配してもよい。 また、本実施例においては、焦点ズレの検知方法として
、非点収差法を用いたが、他の方法を用いることもでき
る。特開昭５４−１４０５３３号により公知であるフー
コー法を用いた他の実施例を第７図乃至第８図に示す。 図において、２０はホログラフィック素子であり、３光
束発生器である回折格子５の機能を有する格子領域２０
ａと、ビームスプリッタ機能および焦点ズレの検知用機
能を有する格子領域２０ｂ、２０ｄとからなり、上記格
子領域２０ｂと格子領域２０ｄとに回折される反射光束
６ａ、、６ａ２は光検知器７のそれぞれ異なる場所に略
無収差状態で集光照射される。 上記反射光束６ａは集光スポット１０ａ、１０ｅ。 １０ｆからの３つの反射光束６ｔ、６ｅ、６ｆからなる
ので、第８図（ａ）に示すように６本の反射光束になる
。すなわちＢ列の反射光束６ｅ１゜６ｔ＋　、６Ｌは格
子領域２０ｂからの１次回折光、０列の反射光束６ｅ２
，６ｔ２．６ｆ２は格子領域２０ｄからの１次回折光で
ある。上記格子領域２０ｂ、２０ｄはそれぞれの反射光
束スポット６　ｔ　１１６　ｔ　２の位置に置かれた光
源からの光束と、半導体レーザ１からの光束がホログラ
フィック素子２０の面上で干渉したときの縞パターンに
相当する格子パターンを有する。また略直線近似の格子
パターンでもよい。上記光ディスク４が面ぶれ等により
光軸方向に前後すると、光検知器７の上で反射光束６ｅ
、６ｔ、６ｆの位置が変化する。すなわち光ディスク４
が集光レンズ３に近づくときには第７図（ｂ）のように
、遠ざかるときには第７図（ｃ）のように変化する。フ
ォーカシングエラー信号１２は光素子７８〜７ｄの出力
を［（７ａ＋７ｃ）　　　（７ｂ＋７ｄ）］の演算に　
　　　　。 より得られる。トラッキングエラー信号１１は他の実施
例と同様に得られる。このとき反射光束６ａ□と反射光
束６ａ２とは分離されているので互いに干渉することは
なく、また互いに同相の信＝１７− 号であるので問題はない。また、不要な回折光束１４ａ
〜１４ｅが光検知器７に混入せず、良好な再生特性が維
持でき、同様の効果を得る。 また、上記ホログラフィック素子２０を第９図乃至第１
０図に示すように、格子領域２０ｂにおける回折光、す
なわち反射光束６ａ１が光検知器７の前方で集光される
ように、格子領域２０ｄにおける反射光束６ａ２が光検
知器７の後方で集光したあと受光されるように、各々の
格子領域２０ｂ、２０ｄが作製されている。すなわち第
１０図に示すように反射光束６ａ１は集光点２１を、反
射光束６ａ２は集光点２２を結像する。このような反射
光束６ａ、、６ａ２を生じさせるために、第９図および
第１０図において、ホログラフィック素子２０の格子領
域’２０ｂ、２０ｄはそれぞれ集光点２１．２２の位置
に光源を置いた光束と、半導体レーザ１の光束が干渉し
たときの干渉パターンに相当する格子形状に設計されて
いる。 またこれは略直線近似の格子でもよい。上記光デイスク
４上で正しく光束が集光されているとき、＝１９− 上記ホログラフィック素子２０により第９図（ａ）に示
すように格子領域２０ｂからの反射光束６ｅ１＋　６ｔ
＋　＋　６ｆｔはＢ列に、格子領域２０ｄからの反射光
束６　ｅ　２　＋　６　ｔ　２１６　ｆ　ｔは０列に照
射され、大きさが等しく、メイン検知器７ｔの検知領域
ではＸ軸方向の分割線によって反射光束６ｔ、、６ｔ２
が２分されるように照射される。このような反射光束６
ａの構成において、上記光ディスク４が集光レンズ３に
近づくと光検知器７上の反射光束６ａは第９図（ｂ）に
示すようにＢ列の反射光束６ｅ＋　、６ｔｔ　、６ｆｔ
は小さくなり７ｂより７ａの受光量が多くなり、０列の
反射光束６ｅ２，６ｔ２，６ｆｚは大きくなり７ｄより
７０の受光量が多くなるように変化し、光ディスク４が
遠ざかるときには第９図（ｃ）に示すようにＢ列の反射
光束６　ｅ　１ｇ　６　ｔ　１＋６ｆ、は大きくなり７
ａより７ｂの受光量が多くなり、０列の反射光束６ｅ２
，６ｔ、、６ｆ２は小さくなり７ｃより７ｄの受光量が
多くなるように変化する。従ってフォーカシングエラー
信号１２は［（７ａ＋７ｃ）−（７ｂ＋７ｄ）コの演算
出力によって得られる。また不要な回折光束１４ａ〜１
４ｅは混入しないので、他の実施例と同様の効果が得ら
れる。 ［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば光学式ヘッド装置を、
同一平面に３光束発生手段である格子領域と、ビームス
プリッタ手段である格子領域とからなる複数の格子領域
を有する１つのホログラフィック素子から構成し、各格
子領域は少なくとも回折方向または回折角度が異なるよ
うにしたので安定な信号を得られ、また簡単な構成によ
り小型になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である光学式ヘッド装置の
構成図、第２図は光検知器の構成図、第３図はホログラ
フィック素子の部分断面図、第４図はハイブリッド素子
の外観斜視図、第５図乃至第７図は他の実施例の光学式
ヘッド装置の構成図、第８図（ａ）　、　　（ｂ）　、
　　（ｃ）　、第９図（ａ）。 （ｂ）、（ｃ）および第１０図は他の実施例の反射光束
の状態図、第１１図および第１４図は従来の光学式ヘッ
ド装置の構成図、第１２図（ａ）は集光スポットの状態
図、第１２図（ｂ）は光検知器の構成図、第１３図（ａ
）、（ｂ）、（ｃ）および第１５図は反射光束の状態図
である。 １　・半導体レーザ、２・・・出射光束、３・・集光レ
ンズ、４・・・光ディスク、６，６ａ・・反射光束、７
・・光検知器、９・・・トラック、１０・・集光スポッ
ト、１１・・・トラッキングエラー信号、１２・・・フ
ォーカシングエラー信号、１３・・・ホログラフィック
素子、１３ａ、１３ｂ−格子領域、］、　３　ｃ　−境
界線、１４・・・回折光束、１７・再生信号、１８゜１
９・・・演算素子。 代理人　　大　岩　増　雄　（ほか２名）第８図 （ａ） ｂ　　７ａ 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源と、当該光源からの出射光束を少なくとも集光位置
   が異なる３つの光束に分離する３光発生手段と、情報記
   憶媒体に上記光束を集光照射する集光手段と、上記記憶
   情報媒体からの反射光束を上記出射光束と分離するビー
   ムスプリッタ手段と、上記反射光束を受光する光検知器
   とを有する光学式ヘッド装置において、上記３光束発生
   手段とビームスプリッタ手段とは１つのホログラフィッ
   ク素子からなり、当該ホログラフィック素子は同一平面
   に上記３光発生手段である格子領域と、上記ビームスプ
   リッタ手段である格子領域とからなる複数の格子領域を
   有し、各格子領域は少なくとも回折方向または回折角度
   が異なることを特徴とする光学式ヘッド装置。