JPH06150363A - 光ピックアップヘッド装置 - Google Patents

光ピックアップヘッド装置

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JPH06150363A
JPH06150363A JP4301917A JP30191792A JPH06150363A JP H06150363 A JPH06150363 A JP H06150363A JP 4301917 A JP4301917 A JP 4301917A JP 30191792 A JP30191792 A JP 30191792A JP H06150363 A JPH06150363 A JP H06150363A
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誠 加藤
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博昭 山本
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清治 西野
Shinichi Kadowaki
愼一 門脇
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 シンプルな光学系により、光ディスク面から
の情報読出しにおけるクロストークを抑圧して高密度読
出しが可能な光ピックアップヘッド装置を実現する。 【構成】 直線偏光の第１のコヒーレント光源１Ａから
出射する光ビームは主ビームとして対物レンズ５Ａを介
して光ディスク６Ａの面上に集光される。第２のコヒー
レント光源１Ｂから出射する光ビームは主ビームとは偏
光面が互いに直交する直線偏光ビームであり、同じく光
ディスク６Ａの面上に主ビームと中心が一致する双峰状
ビームとして集光される。主ビーム及び副ビームは光デ
ィスクの情報記録面上を重畳された様態のもとに走査さ
れた後、復路においては、偏光性ホログラム素子７Ａを
通過することにより主ビームと副ビームとに分離され
る。分離された主ビーム及び副ビームは集積化光検出器
８において別々に検出される。図示しない読出し信号演
算手段は、集積化光検出器８からの出力信号によりクロ
ストークが抑圧された情報読出し信号を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集光ビームを走査して
高密度の情報読出しを行なう光ピックアップヘッド装置
に関し、特に光ディスク用の光ピックアップヘッド装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記の光ピックアップヘッド装置におい
ては、情報読み出し性能は基本的には集光ビームの半値
幅εで制約される。ここに、εは光源の波長λと集光用
の対物レンズの開口数ＮＡで与えられる。すなわち、 ε＝α×（λ／ＮＡ）……………（１） 但し、αは対物レンズの開口形状及び開口面におけるビ
ームの複数振幅分布によって決まる定数である。
【０００３】さて、光ディスクの情報記録面は、一般に
図２１のようにピット状に形成された離散的なパターン
５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，……によって構成されてい
る。ここで読出しビーム５０Ａのビームサイズは（１）
式で律則されているため、εがトラックピッチｐt に比
べて充分に小さくない場合には、読出しビームが隣接す
るトラックの信号をも読み出してしまい、このクロスト
ークによって正確で且つ安定した信号の読出しができな
くなるという問題がある。
【０００４】そこで、クロストークを抑圧するために、
特開昭５７−５８２４８号公報に示されるように高密度
読出しが可能な光ピックアップヘッド装置が提案されて
いる。この光ピックアップヘッド装置は、図２１に示す
ように、読出し用ビームとして、中心に位置する第１の
光ビーム５０Ａと、該第１の光ビーム５０Ａの両側に位
置する第２の光ビーム５０Ｂ及び第３の光ビーム５０Ｃ
とからなる３個の光ビームを用い、第２及び第３の光ビ
ーム５０Ｂ，５０Ｃを第１の光ビーム５０Ａからトラッ
クの直交方向へトラックピッチｐt だけ離している。
【０００５】上記の光ピックアップヘッド装置の構成は
図２２に示すようなものである。すなわち、光源として
は、第１の半導体レーザ５１、第２の半導体レーザ５２
及び第３の半導体レーザ５３が用いられている。第１の
半導体レーザ５１から出射された光ビームは第１のビー
ムスプリッタ５４、コリメートレンズ５５及び第２のビ
ームスプリッタ５６を通過した後、対物レンズ５７によ
り集光されて光ディスク５８の情報記録面に至る。第２
の半導体レーザ５２から出射されたビーム及び第３の半
導体レーザ５３から出射されたビームは、それぞれ第３
のビームスプリッタ５９、第１のビームスプリッタ５
４、コリメートレンズ５５及び第２のビームスプリッタ
５６を通過した後、対物レンズ５７により集光されて光
ディスク５８の情報記録面に至る。第１〜第３の半導体
レーザ５１，５２，５３から出射された３つの光ビーム
は所定の位置関係をもって光ディスク５８の情報記録面
に結像される。各光ビームの反射光はそれぞれ逆進して
再び第１〜第３の半導体レーザ５１，５２，５３側に戻
り、その自己結合効果によってそれぞれの光ビームによ
り読出された信号が検出される。
【０００６】第１〜第３の光ビーム５０Ａ，５０Ｂ，５
０Ｃの隣接トラックへのクロストーク量をｋとすると、
第１〜第３の光ビーム５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃから得ら
れる信号光量ＳA ，ＳB ，ＳC は次のようになる。すな
わち、 ＳA ＝ｋＳ-1＋Ｓ0 ＋ｋＳ+1 （２） ＳB ＝ｋＳ-2＋Ｓ-1＋ｋＳ0 （３） ＳC ＝ｋＳ0 ＋Ｓ-1＋ｋＳ+2 （４） ここに、Ｓ-2，Ｓ-1，Ｓ0 ，Ｓ+1，Ｓ+2は各トラック−
２，−１，０，＋１，＋２の中心部にビームを入射した
ときに得られる信号光量を表わしており、第２の隣接ト
ラックからの寄与は小さいために、無視している。
【０００７】上記（２），（３），（４）式よりクロス
トーク抑圧の演算処理方式としては、以下の関係式が得
られる。
【０００８】
【数１】 単一の光ビームで読出す場合のクロストーク量の水準は
２ｋのオーダであったが、（５）式のように演算処理す
ればクロストーク量を２ｋ2 ／（１−２ｋ2 ）にまで、
つまり略２ｋ2 のオーダにまで減らすことができる。こ
のため、記録したピットのトラックピッチｐt を狭くす
ることができる。
【０００９】ところが、上述したように、トラックピッ
チｐt の程度にまで互いに接近した第１〜第３の光ビー
ム５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃを正確に光ディスク５８の情
報記録面に集光するには、３個の独立した第１〜第３の
半導体レーザ５１，５２，５３からの光ビームをそれぞ
れ高精度に調整して１つの光束にまとめる必要がある。
また、互いに部分的に重畳した状態で光ディスク５８か
ら反射して戻ってくる光ビームを互いに分離して独立の
光検出器に導くことができないため、第１〜第３の半導
体レーザ５１，５２，５３の自己結合効果によって信号
読出しをしている。
【００１０】このため、信号読出しに際して第１〜第３
の半導体レーザ５１，５２，５３に生じる固有の戻り光
雑音の影響を避けることが困難であり、安定したＳ／Ｎ
比の高い信号が得られなかった。
【００１１】そこで、R.Katayama et al, “Multi-Beam
Optical Disk Drive for HighData Transfer Rate Sys
tems, ”Proc.Int.Symp.on Optical Memory,1991,pp.26
8-272 に示されているように、独立した光検出器を用い
て隣接トラック上の情報読出しを行なうことができる方
法が提案されている。すなわち、図２３に示すように、
主ビーム６０と副ビーム６０Ａ，６０Ｂとの間にそれぞ
れ充分な大きさのトラック方向の距離ｌを設け、主ビー
ム６０及び副ビーム６０Ａ，６０Ｂの光電変換出力信号
を適応型ディジタルフィルタを用いて演算処理を行な
い、隣接するトラックからの再生信号及び記録線密度方
向の符号間干渉を抑圧する方法である。尚、図２３にお
いて、６１は遅延回路、６２は演算回路、６３は読出し
信号出力である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の方法
においては、十数μｍ以上離れた主ビーム６０及び副ビ
ーム６０Ａ，６０Ｂが光ディスクの内周側と外周側との
いずれにおいても正確な距離ｌを保ちつつトラック上を
走査するように、主ビーム６０及び副ビーム６０Ａ，６
０Ｂのスポット位置を調整するための複雑な光学系及び
制御機構を必要とするので、光ピックアップヘッド装置
の小型化及び安定化の面で問題がある。
【００１３】また、主ビーム６０と副ビーム６０Ａ，６
０Ｂとの間の時間遅れを補償するタイミング制御やその
他の複雑な信号処理も必要である。
【００１４】上記に鑑み、本発明は、シンプルな光学系
によって、隣接するトラック間のクロストーク及び記録
線密度方向のクロストークつまり符号間干渉を抑圧する
ことができる光ピックアップヘッド装置を提供すること
を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明は、互いに偏光面が直交する一対の
光ビームを、例えば一方の光ビームは通常のＡｉｒｙパ
ターン状に集光されたスポット形状で、他方の光ビーム
は双峰状をなす光軸対称状で、光ディスクのピット面上
に重畳して集光させ、光ディスクのピット面で反射され
た集光ビームを主ビームの偏光面と副ビームの偏光面と
が互いに直交することを利用して分離した後、光検出器
により別々に検出するものである。
【００１６】具体的に請求項１の発明が講じた手段は、
光ピックアップヘッド装置を、主ビームとなるコヒーレ
ント光を発する第１のコヒーレント光源と、該第１のコ
ヒーレント光源から発せられるコヒーレント光の偏光面
と直交する偏光面を有するコヒーレント光を発する第２
のコヒーレント光源と、該第２のコヒーレント光源から
発せられたコヒーレント光の入射を受け上記主ビームの
中心の少なくとも両側にピーク値を持つ光強度分布を有
する副ビームを出射する位相板と、上記主ビームと上記
位相板から出射された副ビームとを重畳せしめて光ディ
スクの情報記録面に集光する集光手段と、上記光ディス
クの情報記録面から反射されてきた集光ビームの入射を
受け、該集光ビームを主ビームと副ビームとに分離して
出射する偏光分離手段と、該偏光分離手段から出射され
てきた主ビーム及び副ビームの光強度を別々に検出して
出力する光検出手段と、該光検出手段からの出力信号に
基づきクロストークが抑圧された情報読出し信号を演算
する読出し信号演算手段とを備えている構成とするもの
である。
【００１７】請求項２の発明は、上記のような第１及び
第２のコヒーレント光源を簡易に得るために、請求項１
の構成に、上記第１及び第２のコヒーレント光源は、そ
れぞれの偏光面が互いに直交するように配置された一対
の直線偏光レーザであるという構成を付加するものであ
る。
【００１８】請求項３の発明は、上記のような偏光分離
手段を簡易且つ確実に得るため、請求項１又は２の構成
に、上記偏光分離手段は、屈折率一軸異方性を有する基
板と、該基板の上に形成された偏光性ホログラムとから
なる偏光性ホログラム素子であるという構成を付加する
ものである。
【００１９】請求項４の発明は、クロストーク抑圧の効
果を一層向上させるため、請求項１〜３の構成に、上記
光検出手段は主ビームの光強度を検出する主ビーム検出
器と副ビームの光強度を検出する副ビーム検出器とから
なり、該副ビーム検出器は上記光ディスクのトラック接
線方向と平行な方向に分割された２つの光検出器からな
り、該２つの光検出器から得られる差動出力信号をトラ
ッキング誤差信号として出力する誤差信号出力手段を備
えているという構成を付加するものである。
【００２０】請求項５の発明は、単一のコヒーレント光
源から発せられた光ビームを、偏光性位相板によって、
例えば、互いに直交する偏光面を有し、通常のＡｉｒｙ
パターン状に集光されたスポット形状の光ビームと双峰
状をなす光軸対称の光ビームとに分離した後、光ディス
クのピット面上に重畳して集光させ、光ディスクのピッ
ト面で反射された集光ビームを主ビームの偏光面と副ビ
ームの偏光面とが互いに直交することを利用して分離し
光検出器により別々に検出するものである。
【００２１】具体的に請求項５の発明が講じた解決手段
は、光ピックアップヘッド装置は、コヒーレント光を発
するコヒーレント光源と、該コヒーレント光源から発せ
られたコヒーレント光の入射を受け、主ビームと該主ビ
ームの偏光面と直交する偏光面を有し且つ上記主ビーム
の中心の少なくとも両側にピーク値を持つ光強度分布を
有する副ビームとを出射する偏光性位相板と、該偏光性
位相板から出射された主ビーム及び副ビームを重畳せし
めて光ディスクの情報記録面に集光する集光手段と、上
記光ディスクの情報記録面から反射されてきた集光ビー
ムの入射を受け、該集光ビームを主ビームと副ビームと
に分離して出射する偏光分離手段と、該偏光分離手段か
ら出射されてきた主ビーム及び副ビームの光強度を別々
に検出して出力する光検出手段と、該光検出器からの出
力信号に基づきクロストークが抑圧された情報読出し信
号を演算する読出し信号演算手段とを備えている構成と
するものである。
【００２２】請求項６の発明は、上記のような偏光性位
相板を具体化するものであって、請求項５の構成に、上
記偏光性位相板は、上記コヒーレント光源から発せられ
たコヒーレント光を一の方向の偏光面を有する光成分と
該一の方向と直交する偏光面を有する光成分とに分離
し、上記一の方向の偏光面を有する光成分を主ビームと
して出射し、上記一の方向と直交する方向の偏光面を有
する光成分に対して相対的位相差を与えない第１の領域
とπの相対的位相差を与える第２の領域とを有しており
該第１及び第２の領域を通過する光成分を上記副ビーム
として出射するという構成を付加するものである。
【００２３】請求項７の発明は、光ディスクのトラック
間のクロストークのみならず、記録線密度方向のクロス
トークをも抑圧し、トラック間干渉及び符号間干渉が共
に抑圧された信号読出しを可能にするため、請求項６の
構成に、上記第１の領域及び第２の領域は、上記偏光性
位相板における中心回りに分割された４領域に交互に２
領域づつ形成されているという構成を付加するものであ
る。
【００２４】請求項８の発明は、請求項５の偏光性位相
板を簡易且つ確実に得るために、請求項５の構成に、上
記偏光性位相板は、上記コヒーレント光源から発せられ
たコヒーレント光のうち一の方向の偏光面を有する光成
分は相対的位相差を与えることなく出射し、上記コヒー
レント光源から発せられたコヒーレント光のうち上記一
の方向と直交する方向の偏光面を有する光成分にπ／２
の相対的位相差を与える第１の領域と、上記コヒーレン
ト光源から発せられたコヒーレント光のうち上記一の方
向と直交する方向の偏光面を有する光成分にπの相対的
位相差を与える第２の領域とを備えており、上記第１及
び第２の領域を通過する光成分を副ビームとして出射す
るという構成を付加するものである。
【００２５】請求項９の発明は、請求項７の発明と同様
に、光ディスクのトラック間のクロストークのみなら
ず、記録線密度方向のクロストークをも抑圧し、トラッ
ク間干渉及び符号間干渉が共に抑圧された信号読出しを
可能にするため、請求項５の構成に、上記偏光性位相板
は、上記コヒーレント光源から発せられたコヒーレント
光のうち一の方向の偏光面を有する光成分を相対的位相
差を与えることなく上記主ビームとして出射し、上記コ
ヒーレント光源から発せられたコヒーレント光のうち、
上記一の方向と直交する方向の偏光成分には基準の位相
差零を与えて出射する第１の領域、上記コヒーレント光
源から発せられたコヒーレント光のうち上記一の方向と
直交する方向の偏光面を有する光成分にπ／２の相対的
位相差を与える第２の領域、及び上記コヒーレント光源
から発せられたコヒーレント光のうち上記一の方向と直
交する方向の偏光面を有する光成分にπの相対的位相差
を与える第３の領域が互いに平行な領域境界線を介して
形成された一対の位相板により構成され、各位相板はそ
れぞれの領域境界線が互いに直交するように配設されて
いるという構成を付加するものである。
【００２６】請求項１０の発明は、請求項５に記載の偏
光分離手段を簡易且つ確実に得るため、請求項５〜９の
構成に、上記偏光分離手段は、屈折率一軸異方性を有す
る基板と、該基板の上に形成された偏光性ホログラムと
からなる偏光性ホログラム素子であるという構成を付加
するものである。
【００２７】請求項１１の発明は、トラッキング誤差信
号検出並びにクロストーク抑圧の効果を一層向上させる
ため、請求項５〜１０の構成に、上記光検出手段は主ビ
ームの光強度を検出する主ビーム検出器と副ビームの光
強度を検出する副ビーム検出器とからなり、該副ビーム
検出器は上記光ディスクのトラック方向に分割された２
つの光検出器からなり、該２つの光検出器から得られる
差動出力信号をトラッキング誤差信号として出力する誤
差信号出力手段を備えているという構成を付加するもの
である。
【００２８】
【作用】請求項１の構成により、主ビームは通常のＡｉ
ｒｙ ｄｉｓｃ状パターンのプロファイルを形成する
が、主ビームと偏光面が直交する副ビームは集光面で主
ビームの半値幅よりやや大きい半値幅を有するプロファ
イルを有するので、光ディスクの情報記録面における隣
接するトラック上の情報をより多く含むビームとして反
射される。
【００２９】光ディスクの情報記録面から反射されてき
た集光ビームは偏光分離手段によって主ビームと副ビー
ムとに分離された後、光検出手段によって主ビームの光
強度と副ビームの光強度とが別々に検出される。
【００３０】請求項２の構成により、偏光面が互いに直
交する直線偏光のコヒーレント光源を簡易且つ確実に得
ることができる。
【００３１】請求項３の構成により、リソグラフィ技術
により形成される偏光性ホログラムを用いて請求項１に
記載された位相板を簡易且つ確実に得ることができる。
【００３２】請求項４の構成により、副ビームの光強度
を検出する副ビーム検出器を、光ディスクのトラック接
線方向と平行な方向に分割された２つの光検出器から構
成したため、トラッキング誤差信号検出及びより精度の
高いクロストーク抑圧を行なうことができる。
【００３３】請求項５の構成により、単一のコヒーレン
ト光源から発した光ビームが偏光性位相板を通過する
と、主ビームと、該主ビームの偏光面と直交する偏光面
を有し且つ上記主ビームの中心の少なくとも両側にピー
ク値を持つ光強度分布を有する副ビームとが出射される
ので、単一のコヒーレント光源によって偏光面が互いに
直交する一対のコヒーレント光を得ることができる。
【００３４】請求項６の構成により、主ビームは光ディ
スクの情報記録面において回折限界の半値幅を有するビ
ームとなり、副ビームは偏光性位相板を通過することに
より開口面１／２の領域でπの相対的位相差を与えら
れ、光ディスクの情報記録面において回折限界の略２倍
の半値幅を有する双峰状のビームとなる。この場合、主
ビーム及び副ビームが各ビーム中心が一致した状態で集
光されて光ディスクの情報記録面の所定トラック上を走
査されるとき、副ビームによって得られる読出し信号に
おけるクロストーク比は、主ビームによって得られる読
出し信号におけるクロストーク比よりも格段に大きくな
るので、主ビームに含まれるクロストーク量に等しいク
ロストーク量を含む水準にまで副ビームを減衰させるか
又は回路処理によって等価の演算を施すことによってク
ロストークが抑圧された高密度情報読出しを行なうこと
が可能になる。
【００３５】請求項７の構成により、主ビームと、該主
ビームの中心の両側にピーク値を持つ双峰状の光強度分
布を有するビームが互いに直交することにより形成され
る四峰状の光強度分布を有する副ビームとを単一のコヒ
ーレント光源から得ることができるので、光ディスクの
トラック間のクロストークのみならず、記録線密度方向
のクロストークをも抑圧し、トラック間干渉及び符号間
干渉が共に抑圧された信号読出しが可能になる。
【００３６】請求項８の構成により、第１の領域を通過
する副ビームの光成分を基準として、第２及び第３の領
域を通過する光成分はπ／２及びπの相対的位相差をそ
れぞれ与えられた副ビームとして出射されるので、請求
項６の構成と略等価な双峰状の集光ビームを得ることが
できる。
【００３７】請求項９の構成により、主ビームと、該主
ビームの中心の両側にピーク値を持つ双峰状の光強度分
布を有するビームが互いに直交することにより形成され
る四峰状の光強度分布を有する副ビームとを単一のコヒ
ーレント光源から得ることができるので、光ディスクの
トラック間のクロストークのみならず、記録線密度方向
のクロストークをも抑圧し、トラック間干渉及び符号間
干渉が共に抑圧された信号読出しが可能になる。
【００３８】請求項１０の構成により、リソグラフィ技
術により形成される偏光性ホログラムを用いて請求項５
に記載された位相板を簡易且つ確実に得ることができ
る。
【００３９】請求項１１の構成により、副ビームの光強
度を検出する副ビーム検出器を、光ディスクのトラック
接線方向と平行な方向に分割された２つの光検出器から
構成したため、トラッキング誤差信号検出及びより精度
の高いクロストーク抑圧を行なうことができる。
【００４０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。
【００４１】図１は、本発明の第１実施例に係る光ピッ
クアップヘッド装置の概略構成を示している。
【００４２】同図に示すように、半導体レーザからなる
直線偏光の第１のコヒーレント光源１Ａから出射された
光ビームは、第１のコリメートレンズ２Ａ、偏光ビーム
スプリッタ３及びビームスプリッタ４Ａを通過した後、
集光用の対物レンズ５Ａにより集光されて光ディスク６
のピット面（光情報記録面）に結像する。光ディスク６
のピット面に結像した後反射された光ビームは、復路に
おいて、対物レンズ５Ａ、ビームスプリッタ４Ａ、偏光
性ホログラム素子７Ａを通過した後、第２のコリメート
レンズ２Ｂにより集光されて９つの光検出器からなる集
積化光検出器８に至る。尚、図１において５ａは対物レ
ンズ５Ａを駆動するアクチュエータである。
【００４３】集積化光検出器８に達した光ビームは、フ
ォーカシング及びトラッキング誤差信号を検出するため
のスポットサイズディテクション（ＳＳＤ）法及びプッ
シュプル法を実現するサーボ信号検出用ホログラム素子
（特開昭５０−７８３４１号、特開昭６２−２５１０２
５号、特開昭６２−２５１０２６号及びＵＳＰ４，９２
９，８２３を参照）の作用により、集積化光検出器８に
おける光軸上に位置する光検出器８ａ以外の８個の光検
出器８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｇ，８ｈ，８ｉ
（図２に詳細を示す）上にそれぞれ集光し検出される。
【００４４】図３は偏光性ホログラム素子７Ａの詳細を
示しており、該偏光性ホログラム素子７Ａは、ニオブ酸
リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）の結晶からなる屈折率一軸異
方性の基板７ａにおける上記結晶のＬｉをＨで置換する
プロトン交換を利用した屈折率異方性ホログラム素子で
ある。図３に示すように、Ｘ板カットの基板７ａ上にリ
ソグラフィー技術を用いて格子状パターンのプロトン交
換領域７ｂを形成すると、偏光性ホログラム素子７Ａ
は、Ｙ方向の偏光面を有する偏光成分（常光と称する）
に対しては（０，π）型の位相格子となり、Ｚ方向の偏
光面を有する偏光成分（異常光と称する）に対しては一
様な透明体基板となる。図１における第１のコヒーレン
ト光源１Ａからの光ビームは、上述した常光（図１にお
いて◎で示す）に相当し、偏光性ホログラム素子７Ａに
よって回折される。
【００４５】図４（ａ），（ｂ）は偏光性ホログラム素
子７Ａに形成されるパターンの例を示している。（ａ）
は、ニオブ酸リチウムからなる基板７ａ上に形成された
プロトン交換領域７ｂ及びプロトン非交換領域７ｃによ
って構成されるフォーカシング誤差信号用フレネルゾー
ンプレート（off-axis Fresnel Zone-Plate ）の格子パ
ターン、並びにトラッキング誤差信号検出用の格子パタ
ーン７ｄ，７ｅ（同じくプロトン交換領域とプロトン非
交換領域とが交互に繰返される領域）の配置を概念的に
示し、（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ線の断面構造を模
式的に示している。
【００４６】常光に対しては最大効率で回折させ且つ異
常光を回折させない条件は、プロトン交換領域の厚さｄ
3 及び位相補償溝（後述）の深さｄ2 が （２π／λ）｛Δｎo ×ｄ3 ＋（１−ｎ0 ）×ｄ2 ｝＝−π……（７） （２π／λ）｛Δｎe ×ｄ3 ＋（１−ｎe ）×ｄ2 ｝＝０………（８） を満足することにより実現される。ここに、λは入射光
の波長、Δｎo は常光に対するプロトン交換による屈折
率の減少分、Δｎe は異常光に対するプロトン交換によ
る屈折率の増加分である。
【００４７】
【表１】 上記の（表１）はニオブ酸リチウムの基板７ａの屈折率
及びプロトン交換による屈折率変化のデータ例を示して
いる。
【００４８】再び、図１に示すように、半導体レーザか
らなる直線偏光の第２のコヒーレント光源１Ｂから出射
された光ビームは、第３のコリメートレンズレンズ２
Ｃ、図６に詳細を示す（０，π）の２位相領域を有する
位相板９、偏光ビームスプリッタ３及びビームスプリッ
タ４Ａを通過した後、対物レンズ５Ａにより集光されて
光ディスク６のピット面に結像する。光ディスク６のピ
ット面に結像した後反射された光は、復路において、対
物レンズ５Ａ、ビームスプリッタ４Ａ、偏光性ホログラ
ム素子７Ａを通過した後、第２のコリメートレンズ２Ｂ
によって集光されて集積化光検出器８に至る。
【００４９】第２のコヒーレント光源２Ｂから出射され
る光ビームの偏光面は、第１のコヒーレント光源１Ａか
ら出射される光ビームの偏光面と互いに直交している。
つまり、偏光性ホログラム素子７の基板７ａの結晶軸に
関し、第１のコヒーレント光源１Ａからの光ビームを常
光とすれば、第２のコヒーレント光源１Ｂからの光ビー
ムは異常光である。
【００５０】図６は、位相板９Ａのパワースペクトラム
のプロファイルを説明する模式図である。屈折率ｎの透
明基板（例えば石英ガラスの場合ならば、ｎは略１．４
１である）に段差ｄ1 を設け、（１−ｎ）×ｄ1 ＝λ／
２とする。いま簡単のために一次元のモデルで示すなら
ば、開口幅２ａの位相板７を波長λの平行光で照明した
ときに対物レンズ５Ａの焦点面に得られる複素振幅分布
ｕ（ξ）は、
【数２】 上式において、ｓｉｎｃｘ＝（ｓｉｎｘ）／ｘであり、
ｆは対物レンズ５Ａの焦点距離である。
【００５１】そこで、パワースペクトラムは、 Ｉ（ξ）＝｜ｕ（ξ）｜2 …………（１１）から求めら
れる。
【００５２】同図において、２点鎖線２１は（１０）式
におけるｓｉｎｃ〔（２π／λｆ）×（ａ／λ）×ξ〕
を、破線２２は（１０）式におけるｓｉｎ〔（２π／λ
ｆ）×（ａ／λ）×ξ〕を参考のために示しており、細
い実線２３はｓｉｎｃ〔（２π／λｆ）×（ａ／λ）×
ξ〕とｓｉｎ〔（２π／λｆ）×（ａ／λ）×ξ〕との
積の項を示し、太い実線２４は（１１）式のＩ（ξ）を
示している。１点鎖線２５は位相板同一の開口幅２ａに
より決まる回折限界の集光ビームのプロファイルを比較
のために示している（ピーク値は任意尺度である）。
【００５３】同図から明らかなように、位相板７を通過
し集光された双峰状ビーム２４の半値幅は、回折限界の
集光ビーム２５の半値幅に比べて２倍程度に広がってお
り、双峰状ビーム２４は、集光ビーム２５を主ビームと
して情報読出しに使った場合に生じるクロストークを抑
圧できる副ビームとして効果的であることが容易に理解
できる。
【００５４】位相板９の配置方向としては次のようにす
ることが好ましい。すなわち、位相板９の位相境界線９
ａが読取点における光ディスク６のトラックの接線方向
と平行になるようにすると、副ビームである双峰状ビー
ム２４は、主ビームである集光ビーム２５が走査するト
ラックに隣接するトラック上を、双峰状ビーム２４のピ
ークが主ビームである集光ビーム２５のプロファイルの
裾野部分と重なり合う位置関係を有しつつ走査するた
め、トラック間のクロストークを抑圧するのに適した配
置となる。
【００５５】また、位相板９の位相境界線９ａを読取点
における光ディスク６のトラックの接線方向と直交する
方向に向けた場合には、記録線密度方向における符号間
干渉を抑圧するのに適する。この場合には、主ビームと
副ビームとは時間的な遅れが生じることなく同時に検出
されるので、図７に示すような簡単な演算処理によって
クロストーク抑圧の目的を達することが可能となる。
【００５６】図７において、２６Ａは第１の増幅回路、
２６Ｂは第２の増幅回路、２７は差動演算回路である。
副ビームを受光した集積化光検出器８の光検出器８ａの
出力Ｓ0 は第２の増幅回路２６Ｂに、主ビームを受光し
た集積化光検出器８の光検出器８ｂ，８ｃ，８ｄ，８
ｆ，８ｇ，８ｈの出力信号の総和Ｓ4 は第１の増幅回路
２６Ａに入力される。第１及び第２の増幅回路２６Ａ，
２６Ｂの増幅率Ｇ1 ，Ｇ2 は、差動演算回路２７からの
出力Ｓ5 においてクロストーク成分が最も小さくなるよ
うに設定すればよく、例えば、主ビームを受光した光検
出器８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｆ，８ｇ，８ｈの出力信号の
総和Ｓ4 におけるクロストーク成分と、副ビームを受光
した光検出器８ａの出力Ｓ0 における上記出力信号の総
和Ｓ4 に含まれるクロストーク成分と同じ信号成分との
比が０．１：１．０であれば、第１の増幅回路２６Ａの
増幅率Ｇ1 と、第２の増幅回路２６Ｂの増幅率Ｇ2 との
比を１：０．１にすればよい。
【００５７】ここでは、簡単な差動演算回路２７によっ
てクロストークを抑圧する方法について述べたが、複数
の遅延回路及びメモリー回路を設けて多段の信号処理を
行なうことにより、クロストーク成分のいっそうの抑圧
や波形等化が実現可能であることは言うまでもない。従
来から広く用いられているトランスバーサルフィルター
（上述したR.Katayama et al，の文献を参照）を本発明
に適用することができるのはもちろんである。
【００５８】また、本第１実施例においては、図８に示
す高密度記録が容易なランドグルーブ型の溝付光ディス
クを用いており、一設計例としてランド（グルーブ）の
ピッチが通常のディスクで用いられる１．６μｍに設定
された基板を用いる場合、トラッキング誤差信号はプッ
シュプル方式で充分に検出可能である。尚、図８におい
て、３０は主ビーム３２のビームスポット、３１Ａ，３
１Ｂは偏光分離された副ビーム３３のビームスポットで
ある。
【００５９】図９は、上記第１実施例の第１変形例とし
て、集積化光検出器８における光検出器８ａ（図２を参
照）に代えて、該光検出器８ａを、Ｙ方向（読出し点で
のトラック接線方向と平行な方向）に２分割してなる第
１の光検出器８ａａ及び第２の光検出器８ａｂによって
構成する例を示している。このようにすると、第１及び
第２の光検出器８ａａ，８ａｂからの出力信号Ｓaa，Ｓ
abをそれぞれ演算処理して、より精度の高いクロストー
ク抑圧の効果を上げることが可能になる。すなわち、図
２３に基づき説明した適応型ディジタルフィルタと同様
の演算も可能である。
【００６０】また、後述する図１１に示すような４峰状
ビームを用いるときには、４分割の光検出器を用いて、
同様に高精度の情報読出しを実行することが可能とな
る。この場合には、図２３に示す構成と異なり、３ビー
ム間の時間遅れの補償は不要である。また、上記２分割
又は４分割の光検出器からの差動出力を用いて、副ビー
ムからのトラッキング誤差信号を得ることも可能であ
る。このようにすると、主ビームによるフォーカシング
誤差の影響を受けることなく、トラッキング誤差信号が
得られ、安定したトラッキングサーボが可能になる。ト
ラッキング誤差信号の安定検出はトラック間距離がより
狭くなるに従い困難となるが、本第１実施例において
は、副ビームによるトラッキング制御は双峰状又は４峰
状のビームパターンの特質を利用することによって狭ト
ラック化された光ディスクの安定した読出しが可能とな
る。
【００６１】図１０は、ランド・グルーブ型ではなくピ
ット列のみで構成される光ディスク６の情報パターンの
例を示す。同図に示すように、トラックピッチｐのピッ
トの幅ｗが略（１／４）×ｐである光ディスク６に対し
ては、図９に示すような２分割された第１及び第２光検
出器８ａａ，８ａｂから出力される信号成分の差動をと
ると、３ビーム法として知られるトラッキング誤差信号
の検出を副ビームから安定して得ることができる。
【００６２】さて、主ビームに対して偏光面が直交する
副ビームは、光ディスク６のピット面上で中心が常に一
致した安定な状態で走査される。副ビームは、復路にお
いて偏光性ホログラム素子７Ａに入射するときには回折
されず、図９に示すように偏光分離された副ビーム３３
として透過した後、集積化検出器８の光検出器８ａ（図
２を参照）に集光され検出される。
【００６３】従って、図２に示す集積化光検出器８の８
つの端子Ｓb 〜Ｓi からの出力合計から端子Ｓa の出力
を減算処理することによりクロストーク抑圧を実現でき
る。図６においては、ビームパワーのピーク値を主ビー
ム対副ビームの比を４：１程度として図示したが、図８
のような倍トラック密度の光ディスクの読出しにおいて
は１０：１程度でよい。
【００６４】尚、電気回路上の増幅・減衰を利用するこ
とによって最適なクロストーク抑圧条件のもとに系を設
計できることは勿論である。第１のコヒーレント光源１
Ａと第２のコヒーレント光源１Ｂとの出力比を調整して
同様の効果を得ることもできる。
【００６５】図１１（ａ）は本発明の第１実施例の第２
変形例に係る位相板９Ｂを模式的に示しており、該位相
板９Ｂは４分割された位相領域９ｂ，９ｂ，９ｃ，９ｃ
を有している。また、図１１（ｂ）は、該第２変形例に
係る位相板９Ｂを用いる場合のパワースペクトル面での
集光ビームの概略分布を示している。このような位相板
９Ｂを用いることによって４つの峰を有する集光ビーム
が得られ、主ビームが光ディスク６のピット面を走査す
るとき被るトラック間干渉及び符号間干渉の両クロスト
ーク成分を並列的且つ同時処理的に相殺することができ
る。
【００６６】図１２（ａ）は、本発明の第１実施例の第
３変形例に係る位相板９Ｃを模式的に示しており、該位
相板９Ｃは３分割された位相領域９ｄ，９ｅ，９ｄを有
している。また、図１２（ｂ）は、該第３変形例に係る
位相板９Ｃを用いる場合の矩形開口２ａの対物レンズ系
の焦点面におけるビームプロファイル２８（ξ≧０）を
示している。
【００６７】図１３（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１実
施例の他の変形例に係る位相板９Ｄ，９Ｅ，９Ｆ，９Ｇ
を模式的に示しており、分割領域数が、２，３，４と増
えるに従って、副ビームのピーク位置は光軸から離れ
る。
【００６８】尚、上記第１実施例及び各変形例において
は、位相板の断面形状が矩形状を示す様に構成されてい
たが、これに代えて、正弦波又は三角波状のものを用い
てもよいと共に振幅分布を有する位相板又は回折型素子
を用いてもよい。
【００６９】図１４は、本発明の第２実施例に係る光ヘ
ッドピックアップ装置の概略構成を示している。該第２
実施例は、第１実施例における光学系を更に簡素化して
部品点数を減少せしめたものである。
【００７０】図１４に示すように、半導体レーザからな
るコヒーレント光源１Ｃから出射された光ビームは、屈
折率一軸異方性の基板上に形成された高々数分割程度の
位相領域を有する偏光性位相板（polarized phase plat
e ）１０（図１５に詳細を示す）、コリメートレンズ２
Ｄ及びビームスプリッタ４Ｂを通過した後、対物レンズ
５Ｂによって光ディスク６Ｂのピット面上に集光され
る。尚、図１４において、５ｂは対物レンズ５Ｂを駆動
するアクチュエータである。
【００７１】コヒーレント光源１Ｃから出射された光ビ
ームの偏光成分は、復路において通過する偏光分離のた
めの偏光性ホログラム素子７Ｂ（図１６に詳細を示す）
の基板に対する常光（◎印で示す）及び異常光（広幅の
矢印で示す）が所定のパワー比で含まれるように設定さ
れており、コヒーレント光源１Ｃから出射された光ビー
ムは偏光性位相板１０により偏光面が分離された２つの
波面Ｗ1 ，Ｗ2 が生成される。
【００７２】さて、常光成分に対しては偏光性位相板１
０が単に一様透過の平板として作用するように、例えば
ＬｉＮｂＯ3 のＺ軸方向に位相境界を設けている（図１
５を参照）。
【００７３】以下、偏光性位相板１０によって変移を受
けずに一様透過する波面Ｗ1 を有する成分を主ビームと
称し、偏光面が波面Ｗ1 と直交する波面Ｗ2 を有する成
分を副ビームと称する。図１７に示すように、前述の往
路における主ビーム及び副ビームは、主ビームが回折限
界のビームプロファイル３４をディスク６Ｂのピット面
に形成するのに対して、副ビームは主ビームのビームプ
ロファイル３４と中心が一致した双峰状のビームプロフ
ァイル３５Ａ，３５Ｂを形成する。尚、図１７におい
て、３６は主ビームのビームスポットであり、３７Ａ，
３７Ｂは副ビームのビームスポットである。図１７にお
いては、主ビームのピーク値と副ビームのピーク値との
比が１０：１程度であるとして図示したが、主ビーム及
び副ビームによる読出し信号の差動演算によりクロスト
ークが極小になるように、主ビーム及び副ビームの強度
比を調整するか又は光検出器の出力端以降の電気回路に
よる演算処理の過程で最適化を図ることが好ましい。
【００７４】図１８は、第２実施例において用いた偏光
性位相板１０の概略断面構造とそのパワースペクトル分
布を説明している。同図において、プロトン交換領域１
０ａ，１０ｃは、異常光に対してπ／２，πの位相変移
を与える一方、常光に対しては１０ａの領域を基準とし
て相対的な位相差を生じさせないように構成されてい
る。図２に基づいて説明した内容と同様に１次元モデル
として異常光に対する偏光性位相板１０の効果を解析す
ると、以下のような双峰状のビームプロファイルが得ら
れることがわかる。まずフーリエスペクトラムは、
【数３】 となる。従ってパワースペクトラムは、 Ｉ（ξ）＝｜ｕ（ξ）｜2 ＝（４／９）×ａ2 ×ｓｉｎｃ2 （（２π／λｆ）×（ａ／３）×ξ） ×〔３＋４ｃｏｓ（（２π／λｆ）×（２／３）×ａ×ξ−π／２） ＋２ｃｏｓ（（２π／λｆ）×（４／３）×ａ×ξ−π）〕………（１３） となる。
【００７５】図１８において、双峰状のビームプロファ
イル３５Ｂは（１３）式と対応するパワースペクトラム
であり、一点鎖線のプロファイル３８は（１３）式にお
けるｓｉｎｃ2 （（２π／λｆ）×（ａ／３）×ξ）の
項を、同じく一点鎖線のプロファイル３９は（１３）式
における〔３＋４ｃｏｓ（（２π／λｆ）×（２／３）
×ａ×ξ−π／２）＋２ｃｏｓ（（２π／λｆ）×（４
／３）×ａ×ξ−π）〕の項を、破線のプロファイル４
０は（１３）式における４ｃｏｓ（（２π／λｆ）×
（２／３）×ａ×ξ−π／２）の項を、同じく破線のプ
ロファイル４１は（１３）式における２ｃｏｓ（（２π
／λｆ）×（４／３）×ａ×ξ−π）の項をそれぞれ表
している。
【００７６】このように開口面を高々数個に分割した位
相領域を設けることによって、偏光性位相板１０のパワ
ースペクトラムは同一開口を有する一様波面の回折限界
ビームプロファイルよりも半値幅（大きい方の半値幅）
が大きく、軸上の強度分布は逆に殆どゼロに近いビーム
を形成することができる。
【００７７】なお、本発明は上記各実施例に限られるも
のではなく、以上示した手段を組合わせたり、或いはさ
らに異なる位相板を構成することによって、クロストー
ク抑圧に適する副ビームを生成し得るものであって、例
えば、図５或いは図１１の構成は偏光性位相板にも応用
可能である。
【００７８】また、通常の光学系では円形開口が用いら
れるので、ｓｉｎｃ関数はＢｅｓｓｅｌ関数に置換えら
れるべきであるが、クロストーク抑圧の効果は同様に変
らないので重ねて説明は要しないであろう。
【００７９】上記第２実施例の構成においては、説明の
簡単のために、コヒーレント光源１Ｃから射出される光
ビームの強度分布は光軸に関して回転対称なプロファイ
ル（例えばガウス分布）を想定して説明した。しかし、
実際には、半導体レーザの場合、活性層の構造等により
楕円状の光ビームが射出されるので、半導体レーザを光
軸の回りに回転調整すると、光ディスク面上の集光スポ
ット（主ビームなら楕円状）も回転することになって不
都合である。従って、図１４において、ビーム整形光学
系をコヒーレント光源１Ｃとビームスプリッター４Ｂと
の間に挿入してビームプロファイルの非対称性を補正す
ることが望ましい。
【００８０】尚、別法として、コヒーレント光源１Ｃを
回転する代りに偏光性位相板１０に形成する位相境界を
Ｘ軸に関して所定角度だけ予め回転させた位置に設けて
おくと、コヒーレント光源１Ｃ又は偏光性位相板１０の
微小回軸調整のみで目的を達しうるので特に問題は生じ
ない。
【００８１】また、第２実施例の他の変形例として、円
偏光レーザを用いたり、又は直線偏光レーザのレーザ光
進行方向前方に２分の１波長板を設けることによって、
コヒーレント光源１Ｃから出射される光ビームの整形の
必要性を除くことが可能である。
【００８２】次に、屈折率一軸異方性基板上に偏光分離
素子を製作する方法について説明する。
【００８３】同種の偏光性ホログラム素子については、
例えばＵＳＰ５，０６２，０９８等において応用例が開
示されていると共に、他の基板材料例えば液晶デバイス
の有する偏光異方性も利用可能である。
【００８４】ところが、上記第２実施例に係る偏光性ホ
ログラム素子を製作するのに用いた方法は、以下に説明
するように製作精度及びコストの点で一段と優れてい
る。すなわち、ＬＮをプロトン交換した素子は表１に示
すようにプロトン交換した領域で異常光の大きな屈折率
変化（Δｎe ）が生じるため、異常光に対して回折効果
の大きな位相型回折格子として作用する。しかし、プロ
トン交換した領域は常光に対しても若干の屈折率差（Δ
ｎo ）が生じる。このようにＬＮをプロトン交換したま
まの回折格子は異常光の屈折率と常光の屈折率変化が同
時に生じるので、上記の偏光分離機能を完全には実現で
きず、何らかの位相補償を加える必要がある。従来の方
法（A.Ohba et al.,Jap.J.Appl.Phys.,28(1989)359）で
はプロトン交換領域に誘電体膜を形成して常光の位相差
を補償していた。このため作製に誘電体の堆積とパター
ンニングの工程を要する他、位置合わせ精度の問題も残
されていた。
【００８５】既に、図３において示したように、本発明
の実施例における偏光分離素子は、ＬＮ基板（Ｘ板）の
表面にプロトン交換領域７ｂを格子状に形成し偏光異方
性の回折格子を形成しているが、位相補償の方法として
従来とは逆にプロトン交換領域７ｂのみをエッチング
（以後、これを位相補償溝と称する）し、このプロトン
交換領域７ｂを通過する異常光に対してプロトン非交換
領域７ｃとの位相差を相殺している。すなわち、位相補
償溝は屈折率１（＝空気の屈折率）であり基板に比べて
小さくなる（常光：１−ｎo ，異常光：１−ｎe ）。従
って異常光のプロトン交換による増加分（Δｎe ）を相
殺し、位相差を無くすときには、常光に対してはプロト
ン交換による屈折率減少分（Δｎo ）に位相補償溝によ
る減少分が加えられ位相差は逆に増大する。常光を最大
効率で回折し、異常光を回折しない条件は、前述の
（７），（８）式で与えられている。
【００８６】図１９は偏光性ホログラム素子９Ｂの製作
工程図である。
【００８７】まず、（ａ）に示すように、厚さ５００μ
ｍのＬｉＮｂＯ3 からなるＬＮ基板（Ｘ板）４０の表面
にスパッタ法によりＴａ膜４１を２３０オングストロー
ムの膜厚に形成する。
【００８８】次に、（ｂ）に示すように、フォトリソグ
ラフィ及びドライエッチングによりＴａ膜４１に対して
パターンニングすることによって、格子状のプロトン交
換マスク４２を形成する。
【００８９】次に、（ｃ）に示すように、格子状のプロ
トン交換マスク４２をマスクとして温度２６０℃のピロ
リン酸（Ｈ4 Ｐ2 Ｏ7 ）により熱処理を行ない、深さ
２．３８μｍのプロトン交換領域４３を形成する。
【００９０】次に、沸酸（HF）によるエッチングによっ
て、（ｄ）に示すような位相補償溝４４を形成する。沸
酸エッチングは、プロトン交換領域４３に対してはエッ
チングする一方、ＬＮ基板４０に対してはエッチングし
ない選択性を有しており、この選択性を利用することに
よって、位置合わせすることなく位相補償溝を形成する
ことが可能である。
【００９１】図２０は、位相補償溝の深さ（μｍ）と、
回折効率（±１次の和）（％）及び透過率（％）との関
係を示し、位相補償溝を順次エッチングしつつ、回折効
率及び透過率を測定した結果である。入射波長は７８０
ｎｍであって、図２０（ａ）は常光、図２０（ｂ）は異
常光の測定結果を示している。位相補償溝の深さが増加
するに伴い、常光では位相差が増大し、回折効率ｎo1は
増加し、透過率ｎo0は減少する。一方異常光では位相補
償溝によりプロトン交換領域の屈折率増加が相殺され、
回折効率ｎe1が減少し、透過率が増加している。異常光
の透過率ｎe0はエッチング深さ０．１３μｍで最小とな
る。このとき、消光比は透過光（異常光）が２４ｄＢ、
回折光（常光）が１７ｄＢであり、良好な特性が得られ
た。
【００９２】
【発明の効果】請求項１の発明に係る光ピックアップヘ
ッド装置によると、光ディスクの情報記録面においては
偏光面が互いに直交する主ビーム及び副ビームからなる
２つビームが重畳した状態で走査され、このうち主ビー
ムは回折限界の情報読出し用に、副ビームは主ビームの
被るクロストーク成分をより多く含む補助ビームとして
用いられ、復路においては主ビームと副ビームとを分離
する偏光分離手段が設けられ、光検出手段により主ビー
ム及び副ビームの光強度は別個に検出され、信号演算手
段によりクロストークが抑圧された情報読出し信号が演
算されるため、高密度光記録媒体からクロストークが抑
圧された情報読出し信号を効果的に得ることができる。
この場合、副ビームは位相板によって、半値幅が主ビー
ムよりも大きい双峰状のプロファイルを有するビームと
して光ディスク面に集光されるので、シンプルで且つ安
定した光学系を実現している。
【００９３】このため、本発明によると、従来の３ビー
ム方式に比べてディスクの偏心に強く、調整が容易にな
る。
【００９４】請求項２の発明に係る光ピックアップヘッ
ド装置によると、偏光面が互いに直交する直線偏光のコ
ヒーレント光源を簡易に得ることができるので、高密度
光記録媒体からクロストークが抑圧された情報読出し信
号を簡易且つ確実に得ることができる。
【００９５】請求項３の発明に係る光ピックアップヘッ
ド装置によると、リソグラフィ技術により形成される偏
光性ホログラムによって偏光分離手段を構成しているた
め、通常の偏光分離手段としてのウオラストンプリズム
などの屈折型素子に比べて小型であるため、光検出手段
を単一平面内に集積化することができると共に、製作プ
ロセスは研磨を要する従来の光学素子に比べて簡単で低
コストである。
【００９６】請求項４の発明に係る光ピックアップヘッ
ド装置によると、副ビームの光強度を検出する副ビーム
検出器を、光ディスクのトラック接線方向と平行な方向
に分割された２つの光検出器から構成したため、クロス
トークがより精度高く抑圧された情報読出しを行なうこ
とができる。
【００９７】請求項５の発明に係る光ピックアップヘッ
ド装置によると、単一のコヒーレント光源から発した光
ビームが偏光性位相板を通過すると、主ビームと、該主
ビームの偏光面と直交する偏光面を有し且つ上記主ビー
ムの中心の少なくとも両側にピーク値を持つ光強度分布
を有する副ビームとが出射されるので、単一のコヒーレ
ント光源によって偏光面が互いに直交する一対のコヒー
レント光を得ることができる。この場合、主ビーム及び
副ビームによる情報読出しにあたっては、互いに干渉し
合うことなく、しかも両ビームは互いに重なり合った状
態で光ディスク面を走査されるが、復路において偏光分
離されるので効果的なクロストーク抑圧の信号処理が可
能である。
【００９８】主ビーム及び副ビームは、単一のコヒーレ
ント光源から発せられたビームが偏光性位相板を通過す
ることにより生成されたものであるから、主ビームと副
ビームとのビーム中心は常に一致しており、ずれること
がない。
【００９９】従来の光ピックアップヘッド装置による
と、読出しビーム間距離が集光ビーム径に比べて１０倍
以上離れるようにしてビーム検出をする場合、光学系及
びその調整・制御機構が極めて複雑になる上に、光ディ
スク自体の回転ムラ、偏心、その他の要因にもとづく不
安定さを伴ったが、請求項５の発明に係る光ピックアッ
プヘッド装置によると、シンプルで安定した並列同時処
理光学系が実現できると共に、調整も容易になる。
【０１００】請求項６の発明に係る光ピックアップヘッ
ド装置によると、主ビームは光ディスクの情報記録面に
おいて回折限界の半値幅を有するビームとなり、副ビー
ムは偏光性位相板を通過することにより、開口面上の１
／２の領域でπの相対的位相差を与えられ、光ディスク
の情報記録面において回折限界の略２倍の半値幅を有す
る双峰状のビームとなる。このため、主ビームがそのプ
ロファイルの裾野部分でピックアップする光ディスクの
ピット情報は、副ビームのビームがそのプロファイルの
ピーク部分でピックアップする情報により相殺するのに
好都合である。両ビームのパワー比を５：１〜１０：１
程度として偏光分離されたビームを各々光検出手段から
出力させ、差動検出をすることによってクロストークが
安定的に抑圧された情報読出しが可能となる。
【０１０１】請求項７の発明に係る光ピックアップヘッ
ド装置によると、主ビームの両側にピーク値を持つ双峰
状の光強度分布を有するビームが互いに直交することに
より形成される四峰状の光強度分布を有する副ビームを
得ることができるので、光強度分布の二峰づつを光ディ
スクのトラック間のクロストークの抑圧と記録線密度方
向のクロストークの抑圧とに用いることができるので、
トラック間干渉及び符号間干渉が共に抑圧された信号読
出しを得ることができる。
【０１０２】請求項８の発明に係る光ピックアップヘッ
ド装置によると、一方の偏光成分は主ビームとして出射
され、第１、第２及び第３の領域をそれぞれ通過する他
方の偏光成分はπ／２の相対的位相差を与えられた副ビ
ームとして出射されるので、請求項６の発明と同様に、
クロストークが安定的に抑圧された情報読出しが可能と
なる。特に、副ビームのプロファイルは、２つのメイン
ローブの外側に減衰して広がる裾野部分はほぼ単調に減
衰し、請求項６の発明に係る位相板のパワースペクトラ
ムの裾野部分の折り返し（半径で１．５×（λｆ）／ａ
の近傍）の高さに比べて低く押えられており、主ビーム
の外側に隣接する第２のトラックからのクロストークを
拾い難い構成となっている。
【０１０３】請求項９の発明に係る光ピックアップヘッ
ド装置によると、請求項８の発明の効果に加えて、請求
項７の発明と同様に、主ビームの両側にピーク値を持つ
双峰状の光強度分布を有するビームが互いに直交するこ
とにより形成される四峰状の光強度分布を有する副ビー
ムを得ることができるため、隣接するトラック及びピッ
トの情報を拾い難いと共にトラック間干渉及び符号間干
渉が抑圧された信号読出しを得ることができる。
【０１０４】請求項１０の発明に係る光ピックアップヘ
ッド装置によると、リソグラフィ技術により形成される
偏光性ホログラムによって偏光分離手段を構成している
ため、通常の偏光分離手段としてのウオラストンプリズ
ムなどの屈折型素子に比べて小型であるため、光検出手
段を単一平面内に集積化することができると共に、製作
プロセスは研磨を要する従来の光学素子に比べて簡単で
低コストである。
【０１０５】請求項１１の発明に係る光ピックアップヘ
ッド装置によると、副ビームの光強度を検出する副ビー
ム検出器を、光ディスクのトラック接線方向と平行な方
向に分割された２つの光検出器から構成したため、クロ
ストークがより精度高く抑圧された情報読出しを行なう
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る光ピックアップヘッ
ド装置の概略構成図である。
【図２】上記第１実施例に係る光ピックアップヘッド装
置に用いられる集積化光検出器の平面図である。
【図３】上記第１実施例に係る光ピックアップヘッド装
置に用いられる偏光性ホログラム素子の斜視図である。
【図４】上記第１実施例に係る光ピックアップヘッド装
置に用いられる偏光性ホログラム素子に形成されるパタ
ーンを示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）に
おけるｂ−ｂ線の断面図である。
【図５】上記第１実施例に係る光ピックアップヘッド装
置に用いられる位相板の位相領域を説明する模式図であ
る。
【図６】上記第１実施例に係る光ピックアップヘッド装
置に用いられる位相板の断面構造及びパワースペクトラ
ムのプロファイルを示す図である。
【図７】上記第１実施例に係る光ピックアップヘッド装
置に用いられる読出し信号演算装置の構成図である。
【図８】上記第１実施例に係る光ピックアップヘッド装
置をランドグルーブ型の溝付光ディスクに適用した場合
の光学系を説明する図である。
【図９】上記第１実施例の第１変形例に係る光ピックア
ップヘッド装置に用いられる集積化光検出器の平面図で
ある。
【図１０】ピット列のみで構成される光ディスクの情報
パターン示す図である。
【図１１】（ａ）は上記第１実施例の第２変形例に係る
光ピックアップヘッド装置に用いられる位相板の位相領
域を説明する模式図であり、（ｂ）は、該位相板を用い
る場合のパワースペクトル面での集光ビームの概略分布
を示す図である。
【図１２】（ａ）は上記第１実施例の第３変形例に係る
光ピックアップヘッド装置に用いられる位相板の位相領
域を説明する模式図であり、（ｂ）は、該位相板を用い
る場合のパワースペクトル面での集光ビームの概略分布
を示す図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ上記第１実施例
の他の変形例に係る光ピックアップヘッド装置に用いら
れる位相板の位相領域を説明する模式図である。
【図１４】本発明の第２実施例に係る光ピックアップヘ
ッド装置の概略構成図である。
【図１５】本発明の第２実施例に係る光ピックアップヘ
ッド装置に用いられる偏光性位相板の位相領域を説明す
る模式図でる。
【図１６】本発明の第２実施例に係る光ピックアップヘ
ッド装置に用いられる偏光性ホログラム素子の構成を示
す概略斜視図である。
【図１７】上記第２実施例に係る光ピックアップヘッド
装置によって形成される主ビーム及び副ビームが光ディ
スク面上に重畳して該光ディスク面上を走査される状態
を示す概略図である。
【図１８】上記第２実施例に係る光ピックアップヘッド
装置に用いられる位相板の断面構造及びパワースペクト
ラムのプロファイルを示す図である。
【図１９】（ａ）〜（ｄ）は、上記第１及び第２実施例
に係る光ピックアップヘッド装置に用いられる偏光性ホ
ログラム素子の製作工程を説明する断面図である。
【図２０】上記第１及び第２実施例に係る光ピックアッ
プヘッド装置に用いられる偏光性ホログラム素子におけ
る位相補償溝の深さと、回折効率及び透過率との関係を
示す図である。
【図２１】従来の光ピックアップヘッド装置を用いた場
合の問題点を説明する図であって、集光ビームの概略分
布を示す図である。
【図２２】従来の光ピックアップヘッド装置の概略構成
図である。
【図２３】従来の光ピックアップヘッド装置をランドグ
ルーブ型の溝付光ディスクに適用した場合の集光ビーム
の分布を説明する図である。
【符号の説明】
１Ａ 第１のコヒーレント光源 １Ｂ 第２のコヒーレント光源 １Ｃ コヒーレント光源 ２Ａ 第１のコリメートレンズ ２Ｂ 第２のコリメートレンズ ２Ｃ 第３のコリメートレンズ ２Ｄ コリメートレンズ ３ 偏光ビームスプリッタ ４Ａ ビームスプリッタ ４Ｂ ビームスプリッタ ５Ａ，５Ｂ 対物レンズ ６Ａ，６Ｂ 光ディスク ７Ａ，７Ｂ， 偏光性ホログラム素子 ８ 集積化光検出器 ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｇ，８ｈ，８
ｉ 光検出器 ８ａａ 第１の光検出器 ８ａｂ 第２の光検出器 ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅ，９Ｆ，９Ｇ 位相板 １０ 偏光性位相板 ２６Ａ 第１の増幅回路 ２６Ｂ 第２の増幅回路 ２７ 差動演算回路
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年９月３０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５０】図６は、位相板９Ａのパワースペクトラム
のプロファイルを説明する模式図である。屈折率ｎの透
明基板（例えば石英ガラスの場合ならば、ｎは波長λ＝
７８０ｎｍに対して略１．４５である）に段差ｄ1 を設
け、（１−ｎ）×ｄ1 ＝λ／２とする。いま簡単のため
に一次元のモデルで示すならば、開口幅２ａの位相板７
を波長λの平行光で照明したときに対物レンズ５Ａの焦
点面に得られる複素振幅分布ｕ（ξ）は、
【数２】 上式において、ｓｉｎｃｘ＝（ｓｉｎｘ）／ｘであり、
ｆは対物レンズ５Ａの焦点距離である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５６】図７において、２６Ａは第１の増幅回路、
２６Ｂは第２の増幅回路、２７は差動演算回路である。
副ビームを受光した集積化光検出器８の光検出器８ａの
出力Ｓ a は第２の増幅回路２６Ｂに、主ビームを受光し
た集積化光検出器８の光検出器８ｂ，８ｃ，８ｄ，８
ｆ，８ｇ，８ｈの出力信号の総和Ｓ4 は第１の増幅回路
２６Ａに入力される。第１及び第２の増幅回路２６Ａ，
２６Ｂの増幅率Ｇ1 ，Ｇ2 は、差動演算回路２７からの
出力Ｓ5 においてクロストーク成分が最も小さくなるよ
うに設定すればよく、例えば、主ビームを受光した光検
出器８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｆ，８ｇ，８ｈの出力信号の
総和Ｓ4 におけるクロストーク成分と、副ビームを受光
した光検出器８ａの出力Ｓ a における上記出力信号の総
和Ｓ4 に含まれるクロストーク成分と同じ信号成分との
比が０．１：１．０であれば、第１の増幅回路２６Ａの
増幅率Ｇ1 と、第２の増幅回路２６Ｂの増幅率Ｇ2 との
比を１：０．１にすればよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６６】図１２（ａ）は、本発明の第１実施例の第
３変形例に係る位相板を模式的に示しており、該位相板
は３分割された位相領域９ｄ，９ｅ，９ｄを有してい
る。また、図１２（ｂ）は、該第３変形例に係る位相板
を用いる場合の矩形開口２ａの対物レンズ系の焦点面に
おけるビームプロファイル２８（ξ≧０）を示してい
る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７４】図１８は、第２実施例において用いた偏光
性位相板１０の概略断面構造とそのパワースペクトル分
布を説明している。同図において、プロトン交換領域１
０ｂ，１０ｃは、異常光に対してπ／２，πの位相変移
を与える一方、常光に対しては１０ａの領域を基準とし
て相対的な位相差を生じさせないように構成されてい
る。図２に基づいて説明した内容と同様に１次元モデル
として異常光に対する偏光性位相板１０の効果を解析す
ると、以下のような双峰状のビームプロファイルが得ら
れることがわかる。まずフーリエスペクトラムは、
【数３】 となる。従ってパワースペクトラムは、 Ｉ（ξ）＝｜ｕ（ξ）｜2 ＝（４／９）×ａ2 ×ｓｉｎｃ2 （（２π／λｆ）×（ａ／３）×ξ） ×〔３＋４ｃｏｓ（（２π／λｆ）×（２／３）×ａ×ξ−π／２） ＋２ｃｏｓ（（２π／λｆ）×（４／３）×ａ×ξ−π）〕………（１３） となる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 門脇 愼一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 主ビームとなるコヒーレント光を発する
    第１のコヒーレント光源と、 該第１のコヒーレント光源から発せられるコヒーレント
    光の偏光面と直交する偏光面を有するコヒーレント光を
    発する第２のコヒーレント光源と、 該第２のコヒーレント光源から発せられたコヒーレント
    光の入射を受け、光軸に垂直な面内でビーム中心の少な
    くとも両側にピーク値を持つ光強度分布を有する副ビー
    ムを出射する位相板と、 上記主ビームと上記位相板から出射された副ビームとを
    重畳せしめて光ディスクの情報記録面に集光する集光手
    段と、 上記光ディスクの情報記録面から反射されてきた集光ビ
    ームの入射を受け、該集光ビームを主ビームと副ビーム
    とに分離して出射する偏光分離手段と、 該偏光分離手段から出射されてきた主ビーム及び副ビー
    ムの光強度を別々に検出して出力する光検出手段と、 該光検出手段からの出力信号に基づきクロストークが抑
    圧された情報読出し信号を演算する読出し信号演算手段
    とを備えていることを特徴とする光ピックアップヘッド
    装置。
  2. 【請求項２】 上記第１及び第２のコヒーレント光源
    は、それぞれの偏光面が互いに直交するように配置され
    た一対の直線偏光レーザであることを特徴とする請求項
    １に記載の光ピックアップヘッド装置。
  3. 【請求項３】 上記偏光分離手段は、屈折率一軸異方性
    を有する基板と、該基板の上に形成された偏光性ホログ
    ラムとからなる偏光性ホログラム素子であることを特徴
    とする請求項１又は２に記載の光ピックアップヘッド装
    置。
  4. 【請求項４】 上記光検出手段は主ビームの光強度を検
    出する主ビーム検出器と副ビームの光強度を検出する副
    ビーム検出器とからなり、該副ビーム検出器は上記光デ
    ィスクのトラック接線方向と平行な方向に分割された２
    つの光検出器からなり、該２つの光検出器から得られる
    差動出力信号をトラッキング誤差信号として出力する誤
    差信号出力手段を備えていることを特徴とする請求項１
    〜３のいずれか１項に記載の光ピックヘッドアップ装
    置。
  5. 【請求項５】 コヒーレント光を発するコヒーレント光
    源と、 該コヒーレント光源から発せられたコヒーレント光の入
    射を受け、主ビームと、該主ビームの偏光面と直交する
    偏光面を有し且つ上記主ビームの中心の少なくとも両側
    にピーク値を持つ光強度分布を有する副ビームとを出射
    する偏光性位相板と、 該偏光性位相板から出射された主ビーム及び副ビームを
    重畳せしめて光ディスクの情報記録面に集光する集光手
    段と、 上記光ディスクの情報記録面から反射されてきた集光ビ
    ームの入射を受け、該集光ビームを主ビームと副ビーム
    とに分離して出射する偏光分離手段と、 該偏光分離手段から出射されてきた主ビーム及び副ビー
    ムの光強度を別々に検出して出力する光検出手段と、 該光検出器からの出力信号に基づきクロストークが抑圧
    された情報読出し信号を演算する読出し信号演算手段と
    を備えていることを特徴とする光ピックアップヘッド装
    置。
  6. 【請求項６】 上記偏光性位相板は、上記コヒーレント
    光源から発せられたコヒーレント光を一の方向の偏光面
    を有する光成分と該一の方向と直交する偏光面を有する
    光成分とに分離し、上記一の方向の偏光面を有する光成
    分を主ビームとして出射し、上記一の方向と直交する方
    向の偏光面を有する光成分に対して相対的位相差を与え
    ない第１の領域とπの相対的位相差を与える第２の領域
    とを有しており該第１及び第２の領域を通過する光成分
    を上記副ビームとして出射することを特徴とする請求項
    ５に記載の光ピックアップヘッド装置。
  7. 【請求項７】 上記第１及び第２の領域は、上記偏光性
    位相板における中心回りに分割された４領域に交互に２
    領域づつ形成されていることを特徴とする請求項６に記
    載の光ピックアップヘッド装置。
  8. 【請求項８】 上記偏光性位相板は、上記コヒーレント
    光源から発せられたコヒーレント光のうち一の方向の偏
    光面を有する光成分は相対的位相差を与えることなく出
    射し、上記コヒーレント光源から発せられたコヒーレン
    ト光のうち上記一の方向と直交する方向の偏光面を有す
    る光成分にπ／２の相対的位相差を与える第１の領域
    と、上記コヒーレント光源から発せられたコヒーレント
    光のうち上記一の方向と直交する方向の偏光面を有する
    光成分にπの相対的相差を与える第２の領域とを備えて
    おり、上記第１及び第２の領域を通過する光成分を副ビ
    ームとして出射することを特徴とする請求項５に記載の
    光ピックアップヘッド装置。
  9. 【請求項９】 上記偏光性位相板は、上記コヒーレント
    光源から発せられたコヒーレント光のうち一の方向の偏
    光面を有する光成分は相対的位相差を与えることなく上
    記主ビームとして出射し、上記コヒーレント光源から発
    せられたコヒーレント光のうち、上記一の方向と直交す
    る方向の偏光面を有する光成分には位相差零を与えて出
    射する第１の領域、上記コヒーレント光源から発せられ
    たコヒーレント光のうち上記一の方向と直交する方向の
    偏光面を有する光成分にπ／２の相対的位相差を与える
    第２の領域、及び上記コヒーレント光源から発せられた
    コヒーレント光のうち上記一の方向と直交する方向の偏
    光面を有する光成分にπの相対的位相差を与える第３の
    領域が互いに平行な領域境界線を介して形成された一対
    の位相板により構成され、各位相板はそれぞれの領域境
    界線が互いに直交するように配設されていることを特徴
    とする請求項５に記載の光ピックアップヘッド装置。
  10. 【請求項１０】 上記偏光分離手段は、屈折率一軸異方
    性を有する基板と、該基板の上に形成された偏光性ホロ
    グラムとからなる偏光性ホログラム素子であることを特
    徴とする請求項５〜９のいずれか１項に記載の光ピック
    アップヘッド装置。
  11. 【請求項１１】 上記光検出手段は主ビームの光強度を
    検出する主ビーム検出器と副ビームの光強度を検出する
    副ビーム検出器とからなり、該副ビーム検出器は上記光
    ディスクのトラック方向に分割された２つの光検出器か
    らなり、該２つの光検出器から得られる差動出力信号を
    トラッキング誤差信号として出力する誤差信号出力手段
    を備えていることを特徴とする請求項５〜１０のいずれ
    か１項に記載の光ピックヘッドアップ装置。
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