JPH0453031A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光ディスク、光カードなどの光記憶媒体も
しくは光磁気記憶媒体等の記憶媒体上に記憶される光学
情報を記録・再生する光ヘッド装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

ビット状パターンを時系列信号に対応して展開可能な光
メモリ技術は、高密度・大容量の記憶媒体として、ディ
ジタルオーディオディスクからデータファイルまで用途
を拡張しつつ実用化されてきている。

この光メモリ技術は、記憶媒体の開発に始まり光ヘッド
装置の開発で完成されるが、特に後者の小型化および高
性能性、ならびに信頼性向」−と低価格化は、光メモリ
技術の普及に欠かセないものであり、電子回路の集積化
と並んで、光源および光検出器系を集積化した光ヘッド
装置も開発されている。

第１０図は、従来の集積化された光ヘッド装置の光学系
の一例を示すものである。半導体レーザを用いた光源１
００からの発散波面は第１の格子１０１で主ビームと２
本の副ビームに分けられ半円状開口を有する第２の格子
１０２および第３の格子１０３に入射する。入射光のう
ち、Ｏ次回折波成分はコリメータ１０４および集光光学
系】０５を介して記憶媒体１０６に集光される。ここで
記憶媒体１０６上での主ビーム１０７ａのスポットと副
ビーム１０７ｂ、１０７ｅとの距Ｍｄ′は２０ＩＩｍ程
度に設計され、記憶媒体１０６のビ・７ト面で反射ある
いは回折されて再び集光光学系１０５およびコリメータ
１０４を逆進して各々第２の格子１０２および第３の格
子１０３を回折し、５分割された光検出器系１０８によ
り受光され、フーコ法のフォーカス検出、３ビーム法の
トラッキング検出およびＲＦ傷信号検出が実行される。

なお、第１の格子１０１ないし第３の格子１０３はホロ
グラム素子１０９の両面に形成されたものであり、複数
波面の分割・生成が可能でありかつ複製が容易である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、この光ヘッド装置は、小型化および集積化に
あたり、光源１００と光検出器系１０８の相対値Ｗ、誤
差の許容範囲が第１０図の例で方向ＸについてΔＸ−１
７μｍ１方向ＹについてΔＹ−４０μｍで与えられるた
め、生産工程で高精度の組立を必要とする。とくに記録
・消去システムを備えた光デイスクドライブ装置の場合
、装置の使用環境下での信転性保障に困難を残す。これ
は光ヘッド装置のフォーカスサーボ信号検出方式に従来
のフーコ法、あるいは非点収差法を用いたためである。

これに対して、光源１００と光検出器系１０８の相対位
置誤差を大幅に許容するフォーカス信号検出方式として
、スポットサイズディテクシッン（ＳＳＤ）方式を用い
た光ヘッド装置が開発されている。

しかし、記憶媒体１０６のトランク溝のファーフィール
ドパターンを差動検出してトラッキング信号を得る構成
となっているため、いわゆるコンパクトディスクのよう
に、溝なしでビット列のみの記憶媒体を再生する場合、
コンパクトディスクの傾き等によってトラッキング信号
検出が不安定となる。また、ＳＳＤ方式を実現するホロ
グラムヘッド構成として、不要な回折光成分を抑圧する
ブレーズ化の容易なホログラム素子を実現する課題が残
されていた。

したがって、この発明の目的は、集積化にあたって光源
および光検出器系の組立誤差を大幅に許容し、ピントの
深さの小さい記憶媒体にも安定に検出でき、しかも不要
な回折光成分を抑圧するブレーズ化の容易な回折素子を
有する光ヘッド装置を提供することである。

〔ｖＲ題を解決するための手段〕

請求項（１）の光へ・ノド装置は、光源と、この光源の
光を微小スポットに収束して記憶媒体に入射さセる集光
光学系と、 前記微小スポットの前記記憶媒体による出射光を前記集
光光学系を介して入射して、相互に焦点が異なる複数の
同一・次数の回折波面を前記集光光学系の光軸外に構成
するー・対のフレネルゾーンプレート状パターンが、相
互に非重畳的に形成された回折素子と、 前記回折波面の各々を受光する複数の分割領域を有して
フォーカス誤差信号およびドラッギング誤差信号を差動
検出する一対の光検出器系と、前記微小スポットが前記
記憶媒体上を走査するように前記光検出器系の信月に応
して前記集光光学系を制御するアクチュエータとを備え
たものである。

請求項（２）の光へノド装置は、光源と、この光源の光
を微小スポットに収束して記憶媒体に入射さセる集光光
学系と、 前記微小スポットのｌｊ記記憶媒体による出射光を前記
集光光学系を介］ノて入射して２．相７ｊに旬、ｌル、
が異なる複数の同一次数の回折波面を前記集光光学系の
光軸列に生成する一対のフレネルゾーンプレート状パタ
ーンが、同し幅で交互に複数配列された回折素子と、 前記一対のフレネルゾーンプレート状パターンによる前
記回折波面を検出するフォーカス用の検出部と、前記一
対のフレネルゾーンプレート状パターンを等しい幅で交
互に配列することによりその配列方向に生成する回折波
面を検出する１う。

キング用の検出部とを有する光検出器系と、前記微小ス
ポットが前記記憶媒体上を走査するよう乙こ前記光検出
器系の信号に応して前記集光光学系を制御するアクチュ
エータとを備えたものである。

請求項（３）の光ヘッド装置は、請求項（１）または請
求項（２）において、前記フレネルゾーンブレー］・状
パターンを１次元方向にのみ形成されたリニアフレネル
ゾーンプレート状パターンにしたものであ請求項（４）
の光ヘッド装置は、請求項（２）において、前記光検出
器系の前記フォーカス用の検出部と前記トラッキング用
の検出部の並び方向を前記記憶媒体のトランク方向と平
行にしたものである。

〔作用〕

請求項（１）の光ヘッド装置によれば、光源の光は集光
光学系により微小スポットに収束されて記憶媒体に入射
し、記憶媒体よりの出射光が集光光学系を介して回折素
子の一対のフレネルゾーンプレート状パターンに入射し
、その一対の回折光が集光光学器系の光軸外の一対の光
検出器系に入射し、光検出器系より情報信号を出力する
とともにアクチュエータを駆動するフォーカス誤差信号
およびトラッキング誤差信号を差動検出する。

この場合、前記記憶媒体に集光した微小スポットからの
出射光が回折素子により一対の回折光を生成しこれを一
対の光検出器系の各分割領域で受光してトラッキング誤
差信号およびフォーカス誤差信号を差動検出する構成の
ため、光源と光検出器系の相対的位Ｗ誤差を大きく許容
することができるとともに、ビットの深さの小さい記憶
媒体に対して安定な検出が可能となる。また回折素子は
一対のフレネルゾーンプレート状パターンを非重畳的に
形成しているため、重畳した場合に伴うビート光の発生
が避けられるとともに、フレネルゾーンプレート状パタ
ーンであるのでブレーズ化が容易であり、このため不要
な回折光成分を抑圧できるとともに回折素子を集光光学
系の近傍に−・体化できる。

請求項（２）の光ヘッド装置によれば、回折素子の一対
のフレネルゾーンプレート状パターンは同し幅で交互に
複数配列されており、また光検出器系が前記一対のフレ
ネルゾーンプレート・状パターンによる回折波面を検出
するフォーカス用の検出部と、前記一対のフレネルゾー
ンプレート状パターンを等しい幅で交互に配列すること
によりその配列方向に生成する回折波面を検出するトラ
ッキング用の検出部を有するため、一対のフレネルゾー
ンプレート状パターンの等しい幅の配列による回折光が
トラッキング検出用の検出部で差動検出され、３ビーム
法によるトラッキング誤差信号を得ることができる。こ
の場合、光検出器系は回折素子の焦点の近傍で正しい信
号が得られればよいので、各回折光のビーム間距離を極
めて小さくでき、かつフレネルゾーンプレート状パター
ンの幅間隔を大きくすることができ、回折素子の製造が
容易になる。その他、請求項（１）と同作用を有する。

請求項（３）の光ヘッド装置によれば、請求項（１）ま
たは請求項（２）の前記フレネルゾーンプレート状パタ
ーンを１次元方向にのみ形成されたリニアフレネルゾー
ンプレート状パターンとしたため、請求項（１）または
請求項（２）の作用のほか、検出器系の検出面には細幅
状のビーム断面となるので、リニアフレネルゾーンプレ
ート状パターンのパターン列方向の寸法を短縮でき、し
たがって小型化が可能になるとともに、応答周波数域を
広げることが容易になり、たとえば光源の波長変動の大
きい記録消去型光ディスク等に対してもトラッキングお
よびフォーカスともに安定なサーボ信号の検出が可能に
なる。さらにフレネルゾーンプレート状パターンのリニ
ア化によりブレーズ化が一層容昌になり、また回折素子
を集光光学系に一体化し７で駆動することにより一層サ
ーボ検出の安定化が図れる。

請求項（４）の光ヘッド装置によれば、請求項（２）の
前記光検出器系の前記フォーカス用の検出部と前記トラ
ッキング用の検出部の並び方向を前記記憶媒体のトラン
ク方向と平行にしたため、請求項（２）の作用のほか、
記憶媒体に集光した微小スポットが記憶媒体のトランク
溝またはビット列を横断するときに生じるファーフィー
ルドパターン変化がフォーカス誤差信号に影響を与えな
いので安定なサーボ信号が検出できる。

〔実施例〕

この発明の第１の実施例を第１図ないし第７図に基づい
て説明する。すなわち、第１図において、１は近赤外域
の波長（例えばλ””　７８０ｎｍ）のコヒーレントビ
ームを発する半導体レーザを用いた光源である。２は光
軸外に同一の次数で焦点の異なる複数の回折波面を生成
するフレネルゾーンプレート状パターンを相互に非重畳
的に形成したホログラム素子を用いた回折素子、３は開
口数Ｎ　Ａ　＝　０゜４５程度の対物レンズを用いた集
光光学系、４はＣＤあるいはトランク溝を有する光ディ
スク等の記憶媒体、１２．１３は前記回折波面の各々を
受光する複数の分割領域を有してフォーカス誤差信号お
よびトラッキング誤差信号を差動検出する一対の光検出
器系である。

光源１０発光点５から発したビームは回折素子２を通過
し、集光光学系３で微小スポットに収束されて記憶媒体
４０ビット面６上の集光点７に入射される。このとき回
折素子２は往路における０次回折光のみを利用しており
、−１次回折光のややデフォーカスしたビーム９ａ等は
利用されない。

またビット面６から反射あるいは回折された復路のビー
ムは集光光学系３を介して回折素子２に入射し、回折素
子２の〜１次回折光により光軸外に焦点の異なる複数の
ビーム１５．１６の回折波面１．０．１１を生成するや
これらの回折波面が一１次回折光の焦点の近傍で一対の
光検出器系１２゜１３に入射する。

８は集光光学系３と回折素子２を一体に駆動する可動部
１４を有するアクチエエータ（図示せず）の駆動部、３
５は光源１および光検出器系１２゜１３を保持する保持
部である。ｘ、ｙ、ｚは方向を表す。

第２図において、光検出器系１２．１３はそれぞれ複数
の矩形開口による分割領域からなり、その幅Ｗ９分割線
方向の長さｈである。また各光検出器はリニア型のシリ
コン光検出器を用いでおり、光源１のマウント１７の上
面に固定され、かつ発光点５から高さｇだけ離れた面に
位置する。なお高さｇはフレネルゾーンプレート状パタ
ーンの設計によって任意に設定できる。６１０〜６１２
は光検出器系１２の各分割領域の出力端、６２０〜６２
２は光検出器系１３の各分割領域の出力端である。第１
図で示す回折波面１０．１１は光検出器系１２．１３の
受光面３６の表、裏側方向に各々距離δ１．δ２だけ離
れた位置にビット面６を反射または屈折した光が収束す
る焦点を各々有し、集光光学系３が合焦点のときは受光
面１４上に各ビーム１５．１６は等しいビームサイズと
なるが、焦点外れのときにはビームサイズに差を生じる
。

この差は光検出器系１２．１３による光電変換後の差動
信号により検出され、アクチュエータの可動部１４に帰
還させて集光光学系３のフォーカス調整を行う。

また、前記回折素子５は位相型ホログラムの集光光学系
３に面する側にフレネルゾーンプレート状パターンを形
成し、集光光学系３と共にアクチュエータの可動部に固
定されるが、固定に先立ち、回折素子５もしくはその筒
部１８を発光点５を中心として微小角度回転（矢印１９
ａ、１９ｂ）Ｌ。

てビーム１．５．１６の位置が第２図に示す光検出器系
１２．１３に対して丁度図のように最適となるように調
整する。ｉ！、、６２は光検出器系１２゜】３と発光点
５との距離、θは発光点から一対の光検出器系１２．１
３を見た角度である。

第３図は回折素子５の概念図であり、相な格子状の幅Ｐ
ｊ（＝Ｐ、〜Ｐｎ）で交互に配列される格子状領域Ａ、
Ｂには各々長焦点のりニアフレネルゾーンプレート状パ
ターン（ｏｆｆ−ａｘｉｓ　ＨｎｅａｒＦｒｅｓｎｅｌ
　ｚｏｎｅ　ｐｌａｔｅ）が角度θで交差するように層
状に非連続的ムこ配置されており、第４図に示すような
断面形状で深さｅのブレーズ化された位相格子をなして
いる。また、第３図に示す領域Ａ。

Ｂの各にの幅Ｐｊは等しくならないようにと７、籾な格
子周期に対応する１次回折光の生成を実質的に抑圧して
いる。

第５図はリニアフレネルゾーンプレート状パターンの基
本設計を示す、１次元であるリニアフレネルゾーンプレ
ート状パターン２０．２１は中心線上の点０．，０２に
中心を有し、それぞれ第６図に示すような断面の位相構
造をなし、２次元のフレネル輸帯板で知られるのと同様
の関係式％式％ によって与えられ、第５図の破線で囲む円２２内のパタ
ーンを用いる。ただし、λは光源１の主波長、ｊは各フ
レネルゾーンプレート状パターンの中心０．．０２から
数えた格子の順序番号、ｆｚは焦点距離（１次元方向で
の回折波面が有する凸および凹レンズ作用における）で
ある。これらのパターンはレーザ干渉縞で記録するか、
もしくはコンピュータでパターンを計算して生成するか
のいずれでも目的を達することができる。

また、各リニアフレネルゾーンプレート状パターン２０
．２１は相互に角度θで交差するが、第５図に示すよう
に重畳した構成で用いるのでなく、第３図に示すように
格子状領域Ａは第５図のフレネルゾーンプレート状パタ
ーン２０を輻Ｐｊの層状格子を通して見るごとく半分だ
け描いたものに相当し、格子状領域Ｂはリニアフレネル
ゾーンプレート状パターン２１の半分を描いたものに相
当し、互いに重なり合わずに非重畳的に配置されている
。ここで開口２２の中心とリニアゾーンパターンの軸中
心０１．０２との距離り、、Ｌ２は第１図および第２図
に示した距離βＩ＝　　７！２およびＨ（回折素子２と
検出面１４との距離）が与えられたとき、 Ｌ、に）ｆ　Ｈ，Ｘ　Ｉ　２　（／　ＨＬ２＃１２×ｆ
ｚ２／Ｈ となる、ｆｚ、、ｆｚ２は一対のりニアフレネルゾーン
プレート状パターン２０．２１の焦点距離であり、δ１
＃δ２となるごとく、かつｇの値を考慮しで設計してい
るが、詳細は略する。

いま、光検出器系１２．１３の出力端６１０〜６１２．
６２０〜６２２からの出力信号５６１０〜５６１２，５
６２０〜５６２２として表せば、フォーカス誤差信号Ｆ
Ｅは ＦＥ−３６１０−３６２０ あるいは、もっと光利用効率を向上させてＦＥ＝　＋３
６１０−　（Ｓ６１１＋Ｓ６１．２）１−ｆ５６２（１
（Ｓ６２１＋３６２２）１によって与えられる。またこ
の実施例では記憶媒体４のトラック方向を光検出器系１
２．１３の分割線の方向Ｙと一致させ、プッシュプル方
式によるトラッキング誤差信号 ＴＥ＝　　（３６１１−３６１２）　　　＋　　（Ｓ６
２１を得ることが可能である。

またＲＦ倍信号、 ＲＦ＝Ｓ６１０→−８６２０ あるいは ＩマＦ＝Ｓ６１０＋Ｓ６１１＋Ｓ６１２→５６２０＋５
６２１→５６２２ で与えられる。

そして、得られたフォーカス誤差信号およびトラッキン
グ誤差信号が＠になるようにアクチュエータを駆動する
。

なお、３１は往路の−】次光のビーム９ａがピッ）・面
６十で反射後の復路で回折素−７２により回折された一
１次光の集光を示し、光検出器系１２１３には影響を及
ぼさない、、３２は往路の一１次光のビーｒ９ａがビッ
ト面６で反射後の復路で回折素子２により回折された０
次光の集光であり、まったく開扉ない。

この実施例によれば、記憶媒体４に集光しまた微小スボ
、トからの出射光が回折素子２により−・対の回折光を
住成しこれを一対の光検出器系】２１３の各分割領域で
受光してトラッキング誤差信号およびフォーカス誤差信
号を差動検出する構成のため、光源ｌと光検出器系１２
．１．３の相対的位置誤差を大きく許容することかでき
る。すなわち、ＳＳＤ方弐のフォーカス検出であるため
、機械的調Ｖ誤差を５〜１０倍許容できる。

また、回折素子２は一対の２レネルゾーンブレ１状パタ
ーンを非重畳的に形成し７ているため、重畳した場合に
伴うビート光の発生が避けられるとともに、フレネルゾ
ーンプレート状パターンであるのでブレーズ化が容易で
あり、このため不要な回折光成分を抑圧できるとともＣ
ご回折素子２を集光光学系３の近傍に一体化できる。Ｌ
７かも一対の回折光を一対の光学４系の各分割領域で受
光して差動検出するため、ピ・７トの深さの小さい記憶
媒体に対して１．トラッキングおよびフォーカスともに
安定なサーボ信号の検出が可能となる。

さらに、フレネルゾーンプレート状パターンは、１次元
方向にのみ形成されたりニアフレネルゾーンプレート状
パターンであるため、光検出器系の検出面には細幅状の
ビーム断面となるので、リニアフレネルゾーンプレート
状パターンのパターン列方向の寸法を短縮できる。すな
わち、第２図に示すように光検出器系１２．１３のづ゛
法ｈ＜ｗと設定できる。したがって、光ｔＡ１および光
検出器系１．２．１３を集積化した基板であるマウント
１７の寸法を小型化できるとともに、応答周波数域を広
げることが容易になり、たとえば光源の波長変動の大き
い記録消去型光ディスク等に対してもトラ・７キングお
よびフォーカスともに安定なサーボ信号の検出が可能に
なる。さらにフレネルゾーンプレート状パターンのリニ
ア化によりブレーズ化が一層容易になり、また回折素子
２を集光光学系３に一体化して駆動することにより一層
サーボ検出の安定化が図れる。

また、従来の３ビーム法を用いたホログラム素子の回折
素子は、表裏２面に格子を形成する必要があったが、こ
の実施例では一面に形成したレリーフパターンだけで目
的を達し得るので、量産性および信頼性に優れる。特に
ボログラム素子の回折素子？、がレリーフパターンの犬
Ｉ複製を特徴とすくことを考えると、その効果が大きい
。

なお、２焦点波面生成用のホログラムパターンとしてリ
ニアフレネルゾーンプレート状パターンを用いたが、円
形や楕円形による２次元フレネルゾーンパターン（たと
えば特願昭６２−２５１０２５号および同６２−２５１
０２６号参照）を用いてもよい。

光源１は準コヒーレントの光でもよい。

また、フレネルゾーンプレー１状パターンの断面形状は
、第６図に示すように鋸歯状であったが、第７図に示す
ような階段状にブレーズ化して、１次回指光ｔこ対する
→】次回指光の比を抑圧したものでもよい。この第７図
の設計例として４段のレベル差を等しくして、深さｅ＝
８７０ｎｍ、素子基板の屈折率ｎ＝１．４５５、波長λ
−７８８ｎｍ、往復光路の光利用効率η。ｘｒｉ−，１
＝ＩＯ％、ｎ、１／ｎ−、＝７％を実現、できる。ｎ−
、は−１次回折光に対する屈折率、ｎ。、は＋１次回折
光に対する屈折率である。

この発明の第２の実施例を第８図および第９図に示す。

すなわちこの光へ、ド装置は、第１の実施例ムこおいて
、回折素子２の一対のフレネルゾーンプレート状パター
ンは同じ幅で交互に複数配列されている。また一対の光
検出器系２９．３０は、一対のフレネルゾーンプレート
状パターンによる回折波面１５．１６を検出するフォー
カス用の検出部３７．３８と、一対のフレネルゾーンプ
レート状パターンを等しい幅Ｐで交互に配列することに
よりその配列方向に生成する回折波面２５〜２８を検出
するトラッキング用の検出部３９〜４２からなる。

すなわち、第３図に示す格子状領域Ａ、Ｂの幅Ｐｊをす
べて等しい［ＰｊＥＰとしたときには、副ビームとして
、幅Ｐの格子周期に対応する新たな１次回折光を生じる
。往路における回折素子２による副ビームはビット面６
上の集光点２４ａ。

２４ｂに微小スポットを作り、その反射または屈折光が
復路で回折素子２０より回折しζ復路の副ビーム２５．
２６および２７．２８を生成する。

そして、回折波面１５．１６の主ビームでフォーカス誤
差信号を検出でき、副ビーム２５〜・２８で３ビーム法
のトラッキング誤差信号を検出できる。

第９図において、光検出器系２９．３０はそれぞれ３個
の矩形開口を有する領域で分割構成し、それぞれ差動型
のリニア光検出器を用いている。光検出器３７．３８の
出力端８１．．８２、光検出器３９〜４２の出力端９１
．９２とし、その出力信号Ｓ８１．Ｓ８２．Ｓ９１．３
９２とすると、フォーカス誤差信号ＦＥおよびトラッキ
ング誤差信号ＴＥは、 ＦＥ＝３８１−３８２ ＴＥ＝３９ｉＳ９２ として与えられる。

また、記憶媒体４のトラック方向（ビット列方向）Ｘｏ
と回折素子２の領域Ａ、Ｂの配列の方向Ｘとの関係はほ
ぼ平行であり、いわゆる３ビーム法によるトラッキング
検出系と同様にして副ビームの位置調整を行っている。

なお、３３．３４は集光点２４ａ、２４ｂに集光する副
ビームの回折素子２による往路の　１次回折光が記憶媒
体４上で反射後、回折素子２で回折された一１次回折光
の中心である。

この実施例によれば、一対のフレネルゾーンプレート状
パターンの等しい幅Ｐの配列による回折光がトラッキン
グ検出用の検出部３９〜４２で差動検出され、３ビーム
法によるトラッキング誤差信号を得ることができる。こ
の場合、光検出器系２９．３０は回折素子２の焦点の近
傍で正しい信号が得られればよいので、各回折光のビー
ム開路１１ｍｄを極めて小さくできる。ｍは集光光学系
３の結合倍率で０．２程度、ｄはビット面６上の点７と
２４ａおよび２４ｂの距離で１０〜１５μｍ程度に設計
している。したがってたとえば、コンパクトディスクの
ようムこビット列深さがλ１５程度の記憶媒体４から溝
付きディスク媒体まで、広範に適用されている３ビ一ム
トラツキング方式を発展すせ、主副ビームのスポット間
隔を１２ミクロン以下に設計して他の特性を犠牲とする
ことなくディスク傷によるトラッキング誤差信号の異常
の影響を抑圧可能とすることができる。またビーム間隔
を小さくできることにより、フレネルゾーンプレート状
パターンの幅Ｐを大きくすることができ、したがって回
折素子２の製造が容易になる。

また光検出器系２９．３０のフォーカス用の検出部３７
．３８とトラッキング用の検出部３９〜４２の並び方向
を記憶媒体４のトラック方向Ｘ。

と平行にした、すなわち光検出器系２９．３０の分割線
方向Ｙとトランク方向Ｘ。とを直交したため、記憶媒体
４に集光した微小スポットが記憶媒体４のトラック溝ま
たはビット列を横断するときに生じるファーフィールド
パターン変化がフォーカス誤差信号に影響を与えないの
で安定なサーボ信号が検出できる。

その他、第１の実施例と同様な作用効果がある。

なお、別の実施例として、特に図示はしないが、第１の
実施例および第２の実施例に準じて、回折素子２を反射
型位相格子として設計し、しかもその格子を鋸歯状形に
ブレーズ化してもよい。また回折素イ２のブレーズ化の
各実施例に共通する技術として、たとえば石英基板上に
矩形波状格子をフナ１−レジストパターンとして成形後
、斜方よりイオンビームでエツチングしたり、電子ビー
ム描画法で非対称形の格子を形成することによって実現
可能である。この場合、フレネルゾーンプレート状パタ
ーンからの往路の回折で生じる回折光成分の一方（＋１
次光）は微弱光であり、たとえその一部分が復路での０
次光として光検出器系１２１３．２９．３０上に混入し
７でも一１次光に対する強度比は１５％以ｒとすること
ができ、その影響は実質的に無視できる。

ｒ発明の効果〕 請求項（１）の光ヘッド装置は、記憶媒体に集光した微
小スボソＩ・からの出射光が回折素子により一対の回折
光を生成しこれを一対の光検出器系の各分割領域で受光
してトラッキング誤差信号およびフォーカス誤差信号を
差動検出する構成のため、光源と光検出器系の相月的位
置誤差を大きく許容することができるとともに、ビット
の深さの小さい記憶媒体に対して安定な検出が可能とな
る。また回折素子は一対のフレネルゾーンプレー１パタ
ーンを非重畳的に形成しているため、重畳した場合に伴
・）ビート光の発住が避けられるとともに、フレネルゾ
ーンプレート・状パターンであるのでブレーズ化が容易
であり、このため不要な回折光成分を抑圧できるととも
に回折素子を集光光学系の近傍に一体化できるという効
果がある。

請求項（２）の光ヘッド装置は、回折素子の一対のフレ
ネルゾーンプレート状パターンは同し幅で交互に複数配
列されており、また光検出器系が前記一対のフレネルゾ
ーンプレート状パターンによる回折波面を検出するフォ
ーカス用の検出部と、前記一対のフレネルゾーンプレー
ト状パターンを等しい幅で交互に配列することによりそ
の配列方向に生成する回折波面を検出するトラッキング
用の検出部を有するため、−・対のフレネルゾーンプレ
ー［状パターンの等しい幅の配列による回折光がトラッ
キング検出用の検出部で差動検出され、３ビーム法によ
るトラッキング誤差信号を得ることができる。この場合
、光検出器系は回折素子の焦点の近傍で正しい信号が得
られればよいので、各回折光のビーム間距離を極めて小
さくでき、かつフレネルゾーンプレート状パターンの幅
間隔を大きくすることができ、回折素子の製造が容易に
なる。その他、請求項（１）と同効果を有する。

請求項（３）の光ヘッド装置は、請求項（１）または請
求項（２）の前記フレネルゾーンプレート状パターンを
１次元方向にのみ形成されたリニアフレネルゾーンプレ
ート状パターンとしたため、請求項（１）または請求項
（２）の効果のほか、検出器系の検出面には細幅状のビ
ーム断面となるので、リニアフレネルゾーンプレート状
パターンのパターン列方向の寸法を短縮でき、したがっ
て小型化が可能になるとともに、応答周波数域を広げる
ことが容易になり、たとえば光源の波長変動の大きい記
録消去型光ディスク等に対してもトラッキングおよびフ
ォーカスともに安定なサーボ信号の検出が可能になる。

さらにフレネルゾーンプレート状パターンのリニア化に
よりブレーズ化が一層容易になり、また回折素子を集光
光学系に一体化して駆動することにより一層サーボ検出
の安定化が図れる。

請求項（４）の光ヘッド装置は、請求項（２）の前記光
検出器系の前記フォーカス用の検出部と前記トラッキン
グ用の検出部の並び方向を前記記憶媒体のトランク方向
と平行にしたため、請求項（２）の効果のほか、記憶媒
体に集光した微小スポットが記憶媒体のトラック溝また
はビット列を横断するときに生じるファーフィールドパ
ターン変化がフォーカス誤差信号に影響を与えないので
安定なサーボ信号が検出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例の概略構成図、第２図
は光検出器系および光源を示す説明図、第３図は回折素
子の模式図、第４図はそのＩＶ−ＩＶ線断面説明閏、第
５図はフレネルゾーンプレート状パターンの説明図、第
６図はその断面説明図、第７図は他の断面形状を示す説
明図、第８図は第２の実施例の概略構成図、第９図は光
検出器系および光源を示す説明図、第１０閏は従来例の
概略構成図である。 １・・・光源、２・・・回折素子、３・・・集光光学系
、・・光記憶媒体、 １３・・・光検出器糸、 ・・・アクチュエータの可動部 第 図 第 閃 第 図 第 の 藪 ［う −／″

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源と、 この光源の光を微小スポットに収束して記憶媒体に入射
   させる集光光学系と、 前記微小スポットの前記記憶媒体による出射光を前記集
   光光学系を介して入射して、相互に焦点が異なる複数の
   同一次数の回折波面を前記集光光学系の光軸外に生成す
   る一対のフレネルゾーンプレート状パターンが、相互に
   非重畳的に形成された回折素子と、 前記回折波面の各々を受光する複数の分割領域を有して
   フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号を差動
   検出する一対の光検出器系と、前記微小スポットが前記
   記憶媒体上を走査するように前記光検出器系の信号に応
   じて前記集光光学系を制御するアクチュエータとを備え
   た光ヘッド装置。
2. （２）光源と、 この光源の光を微小スポットに収束して記憶媒体に入射
   させる集光光学系と、 前記微小スポットの前記記憶媒体による出射光を前記集
   光光学系を介して入射して、相互に焦点が異なる複数の
   同一次数の回折波面を前記集光光学系の光軸外に生成す
   る一対のフレネルゾーンプレート状パターンが、同じ幅
   で交互に複数配列された回折素子と、 前記一対のフレネルゾーンプレート状パターンによる前
   記回折波面を検出するフォーカス用の検出部と、前記一
   対のフレネルゾーンプレート状パターンを等しい幅で交
   互に配列することによりその配列方向に生成する回折波
   面を検出するトラッキング用の検出部とを有する光検出
   器系と、前記微小スポットが前記記憶媒体上を走査する
   ように前記光検出器系の信号に応じて前記集光光学系を
   制御するアクチュエータとを備えた光ヘッド装置。
3. （３）前記フレネルゾーンプレート状パターンは、１次
   元方向にのみ形成されたリニアフレネルゾーンプレート
   状パターンである請求項（１）または請求項（２）記載
   の光ヘッド装置。
4. （４）前記光検出器系の前記フォーカス用の検出部と前
   記トラッキング用の検出部の並び方向が前記記憶媒体の
   トラック方向と平行である請求項（２）記載の光ヘッド
   装置。