(57)【要約】      （修正有）【課題】対物レンズ及び偏光性ホログラム基板のディスク径方向に沿った偏心があっても、トラッキング制御時にオフトラックが発生せず、２つの放射光源の構成にも同時に対応できる光ディスク装置と光分岐手段を提供する。【解決手段】放射光源１を出る光は光ディスクの信号面６ａで反射し、対物レンズ５を経て光分岐手段２，４に入射し、光軸７と交わる２直線で４個の象限Ａｋ(ただしｋ＝1,2,3,4)に分割され、光検出器９は少なくとも４つの領域Ｂｋに区分けされ、光分岐手段２，４により前記象限Ａｋに入射する光は１次回折光ａｋを派生して光検出器９上の領域Ｂｋにそれぞれ投射され、１次回折光ａ２とａ３の前記x軸による切り口は前記領域Ｂ２とＢ３の境界線上にほぼ重なり、前記１次回折光ａ１とａ４の分布は光検出器９上で互いに孤立している。【選択図】  図１
2004158169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射光源と、対物レンズと、光分岐手段と、光検出器を含む光ディスク装置であって、
前記放射光源を出る光は前記対物レンズを経て光ディスクの信号面上に集光し、
前記信号面を反射する光は前記対物レンズを経て前記光分岐手段に入射し、
前記光分岐手段は光軸と交わる２直線(光ディスク径方向に平行なｙ軸とこれに直交するｘ軸)で４個の象限Ａｋ(ただしｋ＝1,2,3,4）に分割され、
前記光検出器は少なくとも４つの領域Ｂｋに区分けされ、
前記光分岐手段により前記象限Ａｋに入射する光は１次回折光ａｋを派生して前記光検出器上の領域Ｂｋにそれぞれ投射され、
前記１次回折光ａ２とａ３の前記ｘ軸による切り口は前記領域Ｂ２とＢ３の境界線上にほぼ重なり、
前記１次回折光ａ１とａ４の分布は前記光検出器上で互いに分離していることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２】
前記領域Ｂｋ(ただしｋ＝1,2,3,4）での検出信号をＣｋとし、ｍを１以上の数値として、前記光ディスクのトラッキングエラー信号ＴＥをＴＥ＝Ｃ１−Ｃ４−(Ｃ２−Ｃ３)／ｍにより生成する請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項３】
前記光分岐手段により前記象限Ａｋに入射する光は−１次回折光ａｋ'(ただしｋ＝1,2,3,4）を派生し、前記−１次回折光ａ２'は実質的なｙ軸方位に対して反転することなく検出面上に結像し、前記−１次回折光ａ３'は実質的なｙ軸方位に対して反転して検出面上に結像する請求項１又は２に記載の光ディスク装置。
【請求項４】
第１の放射光源と、第２の放射光源と、対物レンズと、光分岐手段と、光検出器を含む光ディスク装置であって、
前記第１及び第２の放射光源は前記光検出器上に構成され、
前記第１の放射光源を出る光は前記対物レンズを経て第１の光ディスクの信号面上に集光し、
前記信号面を反射する光は前記対物レンズを経て前記光分岐手段に入射し、
前記光分岐手段は光軸と交わる２直線(光ディスク径方向に平行なｙ軸とこれに直交するｘ軸)で４個の象限Ａｋ(ただしｋ＝1,2,3,4）に分割され、
前記光検出器は少なくとも４つの領域Ｂｋに区分けされ、
前記光分岐手段により前記象限Ａｋに入射する光は１次回折光ａｋを派生して前記光検出器上の領域Ｂｋにそれぞれ投射され、
前記第２の放射光源を出て第１の放射光源とは異なる波長の光は前記対物レンズを経て第２の光ディスクの信号面上に集光し、
前記信号面を反射する光は前記対物レンズを経て前記光分岐手段に入射し、前記光分岐手段により前記象限Ａｋに入射する光は１次回折光ｂｋを派生して前記光検出器上の領域Ｂｋにそれぞれ投射されることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項５】
前記１次回折光ａ２とａ３、又はｂ２とｂ３の前記ｘ軸による切り口は前記領域Ｂ２とＢ３の境界線上にほぼ重なり、前記１次回折光ａ１とａ４、又はｂ１とｂ４の分布は前記光検出器上で互いに分離している請求項４に記載の光ディスク装置。
【請求項６】
前記領域Ｂｋ(ただしｋ＝1,2,3,4）での検出信号をＣｋとし、ｍを１以上の数値として、前記第１又は第２の光ディスクのトラッキングエラー信号ＴＥをＴＥ＝Ｃ１−Ｃ４−(Ｃ２−Ｃ３)／ｍにより生成する請求項４又は５に記載の光ディスク装置。
【請求項７】
前記光分岐手段により前記象限Ａｋに入射する光は−１次回折光ａｋ'又はｂｋ'(ただしｋ＝1,2,3,4）を派生し、前記−１次回折光ａ２'又はｂ２'は実質的なｙ軸方位に対して反転することなく検出面上に結像し、前記−１次回折光ａ３'又はｂ３'は実質的なｙ軸方位に対して反転して検出面上に結像する請求項４〜６のいずれかに記載の光ディスク装置。
【請求項８】
第１の放射光源と、第２の放射光源と、対物レンズと、光分岐手段と、光検出器を含む光ディスク装置であって、
前記光分岐手段は周期的な凹凸断面に複屈折性の媒質を充填した構造であり、
前記第１の放射光源を出る波長λ１の光は前記光分岐手段に入射して周期的にほぼ２ｎπ（ただしｎは０以外の整数）の位相差をなす光に変換され、
前記光は前記対物レンズを経て第１の光ディスクの信号面上に集光し、
前記信号面を反射する光は前記対物レンズを経て前記光分岐手段に入射して周期的にほぼ２ｎπ＋α（ただしαは０以外の実数）の位相差をなす光に変換され、前記光の回折光が前記光検出器に入射し検出され、
前記第２の放射光源を出る波長λ2の光は前記光分岐手段に入射して周期的にほぼ２ｎπλ1／λ2の位相差をなす光に変換され、
前記光は前記対物レンズを経て第２の光ディスクの信号面上に集光し、
前記信号面を反射する光は前記対物レンズを経て前記光分岐手段に入射して周期的にほぼ（２ｎπ＋α)λ1／λ2の位相差をなす光に変換され、
前記光の回折光が前記光検出器に入射し検出されることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項９】
第１の放射光源と、第２の放射光源と、対物レンズと、光分岐手段と、光検出器を含む光分岐装置であって、
前記光分岐手段は周期的な凹凸断面に複屈折性の媒質を充填した構造であり、
前記第１の放射光源を出る波長λ１の光は前記光分岐手段に入射して周期的にほぼ２ｎπ（ただしｎは０以外の整数）の位相差をなす光に変換され、
前記光は前記対物レンズを経て第１の光ディスクの信号面上に集光し、
前記信号面を反射する光は前記対物レンズを経て前記光分岐手段に入射して周期的にほぼ２ｎπ＋α（ただしαは０以外の実数）の位相差をなす光に変換され、前記光の回折光が前記光検出器に入射し検出され、
前記第２の放射光源を出る波長λ2の光は前記光分岐手段に入射して周期的にほぼ２ｎπλ1／λ2の位相差をなす光に変換され、
前記光は前記対物レンズを経て第２の光ディスクの信号面上に集光し、
前記信号面を反射する光は前記対物レンズを経て前記光分岐手段に入射して周期的にほぼ（２ｎπ＋α）λ1／λ2の位相差をなす光に変換され、
前記光の回折光が前記光検出器に入射し検出されることを特徴とする光分岐装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ディスクに信号を記録、又は光ディスクの信号を再生するために使われる光ディスク装置及び光分岐装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、例えば特許文献１がある。ここではこの先例に基づき、一部を修正して図９から図１０を用いて説明する。図９は従来例に於ける光ディスク装置の断面構成を示しており、放射光源１とその周辺に関する側面図も下に付け加えている。
【０００３】
図９に於いて光検出基板９上に取り付けられた半導体レーザー等の放射光源１を出射するレーザー光は、光検出基板９上に取り付けられた反射ミラー１０を反射して、コリメートレンズ４により平行光に変換され、偏光性ホログラム基板２を透過し、１／４波長板３により直線偏光（Ｓ波又はＰ波）から円偏光に変換され、対物レンズ５により集光されて光ディスク基材６の信号面６ａ上に収束する。
【０００４】
信号面６ａを反射する光は、対物レンズ５を経て、１／４波長板３により直線偏光（Ｐ波又はＳ波）に変換され、偏光性ホログラム基板２内のホログラム面２ａに入射し、これを回折して光軸７を対称軸とする１次回折光８、−１次回折光８’に分岐し、コリメートレンズ４を経て各回折光が収束性の光となり、光検出基板９上の検出面９ａに入射する。１／４波長板３はホログラム面２ａと同一の基板上に構成され、対物レンズ６と一体で移動する。検出面９ａはコリメートレンズ４の焦平面位置（すなわち光源１の仮想発光点位置）にほぼ位置する。
【０００５】
図１０は、従来例における光ディスク装置の検出面（図１０Ａ）とホログラム面（図１０Ｂ）の構成を示しており、ともに光ディスク側からホログラム面側、光検出面側を見た場合である。ホログラム面２ａと光軸７との交点を２０として、ホログラム面２ａは点２０で直交する２直線（Ｘ軸、Ｙ軸）で４分割され、さらにそれぞれの象限でＸ軸に沿った短冊で領域２１Ｂ、２１Ｆ、２２Ｂ、２２Ｆ、２３Ｂ、２３Ｆ、２４Ｂ、２４Ｆに分割される。
【０００６】
一方、検出面９ａと光軸７との交点を点９０、点９０で直交しＸ軸、Ｙ軸に平行な２直線をｘ軸、ｙ軸として、ｙ軸の＋側にｙ軸に沿った櫛歯状のフォーカス検出セルＦ１ａ、Ｆ２ａ、Ｆ１ｂ、Ｆ２ｂ、Ｆ１ｃ、Ｆ２ｃ、Ｆ１ｄ、Ｆ２ｄ、Ｆ１ｅ、Ｆ２ｅが配置され、ｙ軸の−側に台形状のトラッキング検出セル７Ｔ１、７Ｔ２、７Ｔ３、７Ｔ４が配置されている。これらの検出セルはｙ軸に対して対称形をなしている。なお、放射光源１の発光点１ａから出射する光はｘ軸と交わり紙面に直交する面内をｘ軸と平行に進み、反射ミラー１０により光軸方向（点９０を通り紙面に直交する方向）に反射している。
【０００７】
ホログラム面２ａの第１象限での櫛歯領域２１Ｂ、２１Ｆを回折する１次回折光８１Ｂ、８１Ｆは検出セルＦ２ａ、Ｆ１ｂを跨る光スポット８１ＢＳ、８１ＦＳに、−１次回折光８１Ｂ’、８１Ｆ’は検出セル７Ｔ１に収まる光スポット８１ＢＳ’、８１ＦＳ’に集光する。第２象限での櫛歯領域２２Ｂ、２２Ｆを回折する１次回折光８２Ｂ、８２Ｆは検出セルＦ１ｂ、Ｆ２ｂを跨る光スポット８２ＢＳ、８２ＦＳに、−１次回折光８２Ｂ’、８２Ｆ’は検出セル７Ｔ２に収まる光スポット８２ＢＳ’、８２ＦＳ’に集光する。
【０００８】
第３象限での櫛歯領域２３Ｂ、２３Ｆを回折する１次回折光８３Ｂ、８３Ｆは検出セルＦ１ｄ、Ｆ２ｄを跨る光スポット８３ＢＳ、８３ＦＳに、−１次回折光８３Ｂ’、８３Ｆ’は検出セル７Ｔ３に収まる光スポット８３ＢＳ’、８３ＦＳ’に集光する。第４象限での櫛歯領域２４Ｂ、２４Ｆを回折する１次回折光８４Ｂ、８４Ｆは検出セルＦ２ｄ、Ｆ１ｅを跨る光スポット８４ＢＳ、８４ＦＳに、−１次回折光８４Ｂ’、８４Ｆ’は検出セル７Ｔ４に収まる光スポット８４ＢＳ’、８４ＦＳ’に集光する。
【０００９】
１次回折光８１Ｂ、８２Ｂ、８３Ｂ、８４Ｂは検出面９ａの奥側（ホログラム面２ａから遠ざかる側）で集光する光なので、検出面９ａ上でのスポット形状はホログラム面２ａ上での光分布と相似であり、−１次回折光８１Ｂ’、８２Ｂ’、８３Ｂ’、８４Ｂ’は検出面９ａの手前（ホログラム面２ａに近づく側）で集光する光なので、検出面９ａ上でのスポット形状はホログラム面２ａ上での光分布を点２０に対し反転した形状に相似である。
【００１０】
１次回折光８１Ｆ、８２Ｆ、８３Ｆ、８４Ｆは検出面９ａの手前で集光する光なので、検出面９ａ上でのスポット形状はホログラム面２ａ上での光分布を点２０に対し反転した形状に相似であり、−１次回折光８１Ｆ’、８２Ｆ’、８３Ｆ’、８４Ｆ’は検出面９ａの奥で集光する光なので、検出面９ａ上でのスポット形状はホログラム面２ａ上での光分布に相似である。
【００１１】
検出セルのいくつかは導通されており、結果として以下の６つの信号が得られるように構成されている。
Ｆ１＝検出セルＦ１ａで得られる信号＋検出セルＦ１ｂで得られる信号
＋検出セルＦ１ｃで得られる信号＋検出セルＦ１ｄで得られる信号
＋検出セルＦ１ｅで得られる信号
Ｆ２＝検出セルＦ２ａで得られる信号＋検出セルＦ２ｂで得られる信号
＋検出セルＦ２ｃで得られる信号＋検出セルＦ２ｄで得られる信号
＋検出セルＦ２ｅで得られる信号
Ｔ１＝検出セル７Ｔ１で得られる信号
Ｔ２＝検出セル７Ｔ２で得られる信号
Ｔ３＝検出セル７Ｔ３で得られる信号
Ｔ４＝検出セル７Ｔ４で得られる信号
図１０に於いて、ｙ軸が光ディスク６の半径方向として、光ディスク信号面へのフォーカスエラー信号ＦＥ、光ディスクトラックへのトラッキングエラー信号ＴＥ、光ディスク信号面の再生信号ＲＦは次式に基づいて検出される。
【００１２】
ＦＥ＝Ｆ１−Ｆ２    （数１）
ＴＥ＝Ｔ１＋Ｔ２−Ｔ３−Ｔ４    （数２）
ＲＦ＝Ｆ１＋Ｆ２＋Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４    （数３）
【特許文献１】特開２０００−１３２８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
このような従来の光ディスク装置においては、以下の問題があった。一般に、光ディスクトラックに対するオフトラック量をΔ、対物レンズ５及び偏光性ホログラム基板２のディスク径方向（Ｙ軸方向）に沿った偏心をδとすると、（数２）によるＴＥ信号は適切な係数ａ，ｂを用いて次式で関係づけられる。
【００１４】
ＴＥ＝ａΔ＋ｂδ    （数４）
即ち従来例のように、（数２）に従っているＴＥ検出法では、対物レンズ５及びこれと一体で動く偏光性ホログラム基板２のディスク径方向に沿った偏心に伴い（この偏心はトラッキング制御時には必ず発生する）、オフセットが発生することになる。ＴＥがδの関数となる理由は、放射光源１から出射する光が近軸で強く、光軸から離れるに従い弱くなるような不均一な強度分布を示すことに起因し、対物レンズ５及び偏光性ホログラム基板２の径方向に沿った偏心により、ホログラム面２ａ上の戻り光８０の強度分布がＸ軸に対して非対称となるためである。
【００１５】
光ディスクがＤＶＤ−ＲＡＭ等の、案内溝の深さが深く(光学的な深さＤ＝λ／６程度、ただしλは光源の波長)、ピッチが広い(溝ピッチΛ＝1.21〜1.48μｍ程度)光ディスクの時には、溝での回折効果により、ホログラム面２ａ上の戻り光８０の強度分布がＹ軸方向にほぼ均一となるので、ほぼ係数ｂ＝０となり、問題はない。しかし、ＤＶＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＷ等の、案内溝の深さが浅く(光学的な深さＤ＝λ／１０〜λ／２０程度)、ピッチが狭い(溝ピッチΛ＝0.74μｍ程度)光ディスクの時には、戻り光８０の非対称性が高まり、係数ｂ≠０となる。
【００１６】
一般にトラッキング制御はＴＥ＝０となるように行われるので、ｂ≠０の時には（数４）より、
Δ＝−ｂδ／ａ    （数５）
のオフトラックが発生する。
【００１７】
一例として、溝深さＤ＝λ／１２、Λ＝0.74μｍのディスクに対してはｂ／ａ＝2.4/10000程度であり、δ＝200μｍとすると、Δ=0.048μｍのオフトラックが発生する。これはトラックピッチ0.74μｍのディスクにとっては無視できない大きさであり、トラック飛びや再生信号の劣化、記録時における隣接トラック信号の劣化等の原因となる。
【００１８】
本発明は、前記従来の問題を解決するため、対物レンズ及び偏光性ホログラム基板のディスク径方向に沿った偏心があっても、トラッキング制御時にオフトラックが発生しない光ディスク装置を提供するとともに、光検出基板上に近接して設けられた２つの放射光源の構成にも同時に対応できる光ディスク装置と光分岐手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記目的を達成するため本発明の第１番目の光ディスク装置は、放射光源と、対物レンズと、光分岐手段と、光検出器を含む光ディスク装置であって、前記放射光源を出る光は前記対物レンズを経て光ディスクの信号面上に集光し、前記信号面を反射する光は前記対物レンズを経て前記光分岐手段に入射し、前記光分岐手段は光軸と交わる２直線(光ディスク径方向に平行なｙ軸とこれに直交するｘ軸)で４個の象限Ａｋ(ただしｋ＝1,2,3,4）に分割され、前記光検出器は少なくとも４つの領域Ｂｋに区分けされ、前記光分岐手段により前記象限Ａｋに入射する光は１次回折光ａｋを派生して前記光検出器上の領域Ｂｋにそれぞれ投射され、前記１次回折光ａ２とａ３の前記ｘ軸による切り口は前記領域Ｂ２とＢ３の境界線上にほぼ重なり、前記１次回折光ａ１とａ４の分布は前記光検出器上で互いに分離していることを特徴とする。
【００２０】
前記領域Ｂｋ(ただしｋ＝1,2,3,4）での検出信号をＣｋとし、ｍを１以上の数値として、前記光ディスクのトラッキングエラー信号ＴＥをＴＥ＝Ｃ１−Ｃ４−(Ｃ２−Ｃ３)／ｍにより生成することが好ましい。
【００２１】
また、前記光分岐手段により象限Ａｋに入射する光は、−１次回折光ａｋ'(ただしｋ＝1,2,3,4）を派生し、前記−１次回折光ａ２'は実質的なｙ軸方位に対して反転することなく検出面上に結像し、前記−１次回折光ａ３'は実質的なｙ軸方位に対して反転して検出面上に結像することが好ましい。
【００２２】
本発明の第２番目の光ディスク装置は、第１の放射光源と、第２の放射光源と、対物レンズと、光分岐手段と、光検出器からなり、前記第１及び第２の放射光源は前記光検出器上に構成され、前記第１の放射光源を出る光は前記対物レンズを経て第１の光ディスクの信号面上に集光し、前記信号面を反射する光は前記対物レンズを経て前記光分岐手段に入射し、前記光分岐手段は光軸と交わる２直線(光ディスク径方向に平行なｙ軸とこれに直交するｘ軸)で４個の象限Ａｋ(ただしｋ＝1,2,3,4）に分割され、前記光検出器は少なくとも４つの領域Ｂｋに区分けされ、前記光分岐手段により前記象限Ａｋに入射する光は１次回折光ａｋを派生して前記光検出器上の領域Ｂｋにそれぞれ投射され、前記第２の放射光源を出て第１の放射光源とは異なる波長の光は前記対物レンズを経て第２の光ディスクの信号面上に集光し、前記信号面を反射する光は前記対物レンズを経て前記光分岐手段に入射し、前記光分岐手段により前記象限Ａｋに入射する光は１次回折光ｂｋを派生して前記光検出器上の領域Ｂｋにそれぞれ投射されることを特徴とする。
【００２３】
前記１次回折光ａ２とａ３、又はｂ２とｂ３の前記ｘ軸による切り口は前記領域Ｂ２とＢ３の境界線上にほぼ重なり、前記１次回折光ａ１とａ４、又はｂ１とｂ４の分布は前記光検出器上で互いに分離していることが好ましい。
【００２４】
また、前記領域Ｂｋ(ただしｋ＝1,2,3,4）での検出信号をＣｋとし、ｍを１以上の数値として、前記第１又は第２の光ディスクのトラッキングエラー信号ＴＥをＴＥ＝Ｃ１−Ｃ４−(Ｃ２−Ｃ３)／ｍにより生成することが好ましい。
【００２５】
また、前記光分岐手段により象限Ａｋに入射する光は、−１次回折光ａｋ'又はｂｋ'(ただしｋ＝1,2,3,4）を派生し、前記−１次回折光ａ２'又はｂ２'は実質的なｙ軸方位に対して反転することなく検出面上に結像し、前記−１次回折光ａ３'又はｂ３'は実質的なｙ軸方位に対して反転して検出面上に結像することが好ましい。
【００２６】
また、本発明の光ディスク装置及び光分岐手段は、第１の放射光源と、第２の放射光源と、対物レンズと、光分岐手段と、光検出器からなり、前記光分岐手段は周期的な凹凸断面に複屈折性の媒質を充填した構造を有し、前記第１の放射光源を出る波長λ１の光は前記光分岐手段に入射して周期的にほぼ２ｎπ（ただしｎは０以外の整数）の位相差をなす光に変換され、前記光は前記対物レンズを経て第１の光ディスクの信号面上に集光し、前記信号面を反射する光は前記対物レンズを経て前記光分岐手段に入射して周期的にほぼ２ｎπ＋α（ただしαは０以外の実数）の位相差をなす光に変換され、前記光の回折光が前記光検出器に入射し検出され、前記第２の放射光源を出る波長λ2の光は前記光分岐手段に入射して周期的にほぼ２ｎπλ1／λ2の位相差をなす光に変換され、前記光は前記対物レンズを経て第２の光ディスクの信号面上に集光し、前記信号面を反射する光は前記対物レンズを経て前記光分岐手段に入射して周期的にほぼ（２ｎπ＋α)λ1／λ2の位相差をなす光に変換され、前記光の回折光が前記光検出器に入射し検出されることを特徴とする。
【００２７】
上記の様な構成により、トラッキング制御時に発生するオフトラックをキャンセルすることができる。また、２つの近接した放射光源を有する構成に対しても同一の光検出器でそれぞれの光源光に対する制御信号や再生信号を検出するとともに、トラッキング制御時に発生するオフトラックをキャンセルすることができ、特に一方の光源に対しては、如何なる光ディスク基材の複屈折条件でも回折効率がゼロになることがなく、確実に光ディスク信号を検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、対物レンズ及び偏光性ホログラム基板に、光ディスクの径方向に沿った偏心があっても、トラッキング制御時に発生するオフトラックをキャンセルすることができる。また、２つの近接した放射光源を有する構成に対しても同一の光検出器で制御信号や再生信号を検出するとともに、トラッキング制御時に発生するオフトラックをキャンセルすることができ、特に一方の光源に対しては、いかなる光ディスク基材の複屈折条件でも回折効率がゼロになることがなく、確実に光ディスク信号を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明は、放射光源を出た光は対物レンズを経て光ディスクの信号面上に集光し、前記信号面からの反射光を４分割し、そのうちの２つを分離し、残りの２つを検出器の繋ぎ目が重なるように配置し、それぞれの組み合わせから差信号を検出し、これらの差信号の演算でトラッキングエラー（ＴＥ）信号を検出することに特徴がある。これにより、本発明は、対物レンズ及び偏光性ホログラム基板のディスク径方向に沿った偏心があっても、トラッキング制御時にオフトラックが発生しない光ディスク装置が提供できる。また、光検出基板上に近接して設けられた２つの放射光源の構成にも同時に対応できる光ディスク装置と光分岐手段を提供できる。
【００３０】
（実施の形態１）
以下本発明の実施の形態１を図１から図３に基づいて説明する。なお従来例と共通の要素については、同一の符号により説明する。図1は実施の形態１に於ける光ディスク装置の断面構成を示しており、放射光源１とその周辺に関する側面図も下に付け加えている。
【００３１】
図１に於いて光検出基板９上に取り付けられた半導体レーザー等の放射光源１を出射するレーザー光は、光検出基板９上に取り付けられた反射ミラー１０を反射して、コリメートレンズ４により平行光に変換され、光分岐手段である偏光性ホログラム基板２を透過し、１／４波長板３により直線偏光（Ｓ波又はＰ波）から円偏光に変換され、対物レンズ５により集光されて光ディスク基材６の信号面６ａ上に収束する。信号面６ａを反射する光は対物レンズ５を経て、１／４波長板３により直線偏光（Ｐ波又はＳ波）に変換され、偏光性ホログラム基板２内のホログラム面２ａに入射し、これを回折して光軸７を対称軸とする１次回折光８、−１次回折光８’に分岐し、コリメートレンズ４を経て各回折光が収束性の光となり、検出器９上の検出面９ａに入射する。
【００３２】
１／４波長板３はホログラム面２ａと同一の基板上に構成され、対物レンズ６と一体で移動する。検出面９ａはコリメートレンズ４の焦平面位置（すなわち光源１の仮想発光点位置）にほぼ位置する。ホログラム２による戻り光の回折効率は例えば０次光が０％程度、±１次光がそれぞれ４１％程度である。
【００３３】
図２は実施の形態１における光ディスク装置の光検出面（図２Ａ）とホログラム面（図２Ｂ）の構成を示しており、ともに光ディスク側からホログラム面側、光検出面側を見た場合である。ホログラム面２ａと光軸７との交点を２０として、ホログラム面２ａは点２０で直交する２直線（Ｘ軸、Ｙ軸）で４分割され、さらにその第１象限と第４象限がＸ軸に沿った短冊で領域２１Ｂ、２１Ｆ、２４Ｂ、２４Ｆに分割され、第２象限は領域２２、第３象限は領域２３である。
【００３４】
一方、検出面９ａと光軸７との交点を点９０、点９０で直交しＸ軸、Ｙ軸に平行な２直線をｘ軸、ｙ軸として、ｙ軸の＋側にｙ軸に沿った櫛歯状のフォーカス検出セルＦ１ａ、Ｆ２ａ、Ｆ１ｂ、Ｆ２ｂ、Ｆ１ｃ、Ｆ２ｃが配置され、ｙ軸の−側に方形状のトラッキング検出セル７Ｔ１、７Ｔ２、７Ｔ３、７Ｔ４が配置されている。これらの検出セルはｙ軸に対して対称形をなしている。なお、放射光源１の発光点１ａから出射する光はｘ軸と交わり紙面に直交する面内をｘ軸と平行に進み、反射ミラー１０により光軸方向（点９０を通り紙面に直交する方向）に反射している。
【００３５】
ホログラム面２ａの第１象限での櫛歯領域２１Ｂ、２１Ｆを回折する１次回折光８１Ｂ、８１Ｆは検出セルＦ２ａ、Ｆ１ｂを跨る光スポット８１ＢＳ、８１ＦＳに、−１次回折光８１Ｂ’、８１Ｆ’は検出セル７Ｔ１に収まる光スポット８１ＢＳ’、８１ＦＳ’に、第２象限の領域２２を回折する１次回折光８２は検出セルＦ１ｂ、Ｆ２ｂを跨る光スポット８２Ｓに、−１次回折光８２’は検出セル７Ｔ２に収まる光スポット８２Ｓ’に、第３象限の領域２３を回折する１次回折光８３は検出セルＦ１ｂ、Ｆ２ｂを跨る光スポット８３Ｓに、−１次回折光８３’は検出セル７Ｔ３に収まる光スポット８３Ｓ’に、第４象限での櫛歯領域２４Ｂ、２４Ｆを回折する１次回折光８４Ｂ、８４Ｆは検出セルＦ２ｂ、Ｆ１ｃを跨る光スポット８４ＢＳ、８４ＦＳに、−１次回折光８４Ｂ’、８４Ｆ’は検出セル７Ｔ４に収まる光スポット８４ＢＳ’、８４ＦＳ’に集光する。
【００３６】
図３は、光ディスク信号面６ａに対する合焦点時での、実施の形態１に於ける光軸に沿った断面での光検出面９ａ前後での集光点位置を示しており、図３Ａは１次回折光８１Ｂ、８４Ｂ、８１Ｆ、８４Ｆと−１次回折光８１Ｂ’、８４Ｂ’、８１Ｆ’、８４Ｆ’の場合、図３Ｂは１次回折光８２と−１次回折光８２’の場合、図３Ｃは１次回折光８３と−１次回折光８３’の場合である。なお、各回折光に対応した０次の回折成分は検出面９ａ上の点９０に集光するが、０次光の回折効率がほぼゼロなので、実際には光が照射されない。
【００３７】
図３Ａに示すように、ホログラム面２ａにより回折される光８０のうち第１象限、第４象限で夫々回折される１次回折光８１Ｂ、８４Ｂは検出面９ａの奥のＬ１の距離の位置の点８Ｂに集光し、−１次回折光８１Ｂ’、８４Ｂ’は検出面９ａの手前のＬ１の距離の位置の点８Ｂ’に集光する（光線行路を実線で表示）。またホログラム面２ａにより回折される光８０のうち第１象限、第４象限で夫々回折される１次回折光８１Ｆ、８４Ｆは検出面９ａの手前のＬ２の距離の位置の点８Ｆに集光し、−１次回折光８１Ｆ’、８４Ｆ’は検出面９ａの奥のＬ２の距離の位置の点８Ｆ’に集光する（光線行路を点線で表示）。ただし、Ｌ２は近似的にＬ１に等しい。
【００３８】
図３Ｂに示すように、ホログラム面２ａにより回折される光８０のうち第２象限で回折される１次回折光８２は紙面に平行な断面と紙面に直交する断面とで集光点がことなり、紙面に直交する断面では検出面９ａの奥のＬ１の距離の位置の点８２ｘに集光し（この回折光を８２Ｘで表示する）、紙面に平行な断面では検出面９ａの奥のＬ３の距離の位置の点８２ｙに集光する（この回折光を８２Ｙで表示する）。一方、第２象限で回折される−１次回折光８２’は紙面に平行な断面と紙面に直交する断面とで集光点がことなり、紙面に直交する断面では検出面９ａの手前のＬ１の距離の位置の点８２ｘ’に集光し（この回折光を８２Ｘ’で表示する）、紙面に平行な断面では検出面９ａの手前のＬ３の距離の位置の点８２ｙ’に集光する（この回折光を８２Ｙ’で表示する）
図３Ｃに示すように、ホログラム面２ａにより回折される光８０のうち第３象限で回折される１次回折光８３は紙面に平行な断面と紙面に直交する断面とで集光点がことなり、紙面に直交する断面では検出面９ａの手前のＬ１の距離の位置の点８３ｘに集光し（この回折光を８３Ｘで表示する）、紙面に平行な断面では検出面９ａの奥にＬ３の距離の位置の点８３ｙに集光する（この回折光を８３Ｙで表示する）。一方、第３象限で回折される−１次回折光８３’も紙面に平行な断面と紙面に直交する断面とで集光点がことなり、紙面に直交する断面では検出面９ａの奥のＬ１の距離の位置の点８３ｘ’に集光し（この回折光を８３Ｘ’で表示する）、紙面に平行な断面では検出面９ａの手前のＬ３の距離の位置の点８３ｙ’に集光する（この回折光を８３Ｙ’で表示する）
図２、図３から、１次回折光８１Ｂ、８４Ｂは検出面９ａの奥側（ホログラム面２ａから遠ざかる側）で集光する光なので、検出面９ａ上でのスポット形状はホログラム面２ａ上での光分布と相似であり、−１次回折光８１Ｂ’、８４Ｂ’は検出面９ａの手前（ホログラム面２ａに近づく側）で集光する光なので、検出面９ａ上でのスポット形状はホログラム面２ａ上での光分布を点２０に対し反転した形状に相似である。
【００３９】
１次回折光８１Ｆ、８４Ｆは検出面９ａの手前で集光する光なので、検出面９ａ上でのスポット形状はホログラム面２ａ上での光分布を点２０に対し反転した形状に相似であり、−１次回折光８１Ｆ’、８４Ｆ’は検出面９ａの奥で集光する光なので、検出面９ａ上でのスポット形状はホログラム面２ａ上での光分布に相似である。
【００４０】
また１次回折光８２は紙面に平行な断面と紙面に直交する断面とも検出面９ａの奥側で集光する光なので、検出面９ａ上でのスポット形状はホログラム面２ａ上での光分布をＹ方向に引き延ばした形状に相似であり、−１次回折光８２’は紙面に平行な断面と紙面に直交する断面とも検出面９ａの手前で集光する光なので、検出面９ａ上でのスポット形状はホログラム面２ａ上での光分布を点２０に対し反転させＹ軸方向に引き延ばした形状に相似である。
【００４１】
さらに、１次回折光８３は紙面に直交する断面では検出面９ａの手前で集光し、紙面に平行な断面では検出面９ａの奥で集光する光なので、検出面９ａ上でのスポット形状はホログラム面２ａ上での光分布をＹ軸に対し反転し、Ｙ軸方向に引き延ばした形状に相似であり、−１次回折光８３’は紙面に直交する断面では検出面９ａの奥で集光し、紙面に平行な断面では検出面９ａの手前で集光する光なので、検出面９ａ上でのスポット形状はホログラム面２ａ上での光分布をＸ軸に対し反転させ、Ｙ軸方向に引き延ばした形状に相似である。
【００４２】
光スポット８１ＢＳ’、８１ＦＳ’と光スポット８４ＢＳ’、８４ＦＳ’はそれぞれ光検出器７Ｔ１と７Ｔ４の内部に完全に収まっているが、光スポット８２Ｓ’と８３Ｓ’はｙ軸方向に繋がったスポットであり、かつ両者の繋ぎ目が光検出器７Ｔ２と７Ｔ３の分割線７Ｔａにほぼ一致するのが特徴である。また、ホログラム面２ａ上の光分布に対し、光スポット８２ＳがＹ軸に関して反転しないのに対し、光スポット８３ＳがＹ軸に関して反転していることも特徴である。
【００４３】
検出セルのいくつかは導通されており、結果として以下の６つの信号が得られるように構成されている。
Ｆ１＝検出セルＦ１ａで得られる信号＋検出セルＦ１ｂで得られる信号
＋検出セルＦ１ｃで得られる信号
Ｆ２＝検出セルＦ２ａで得られる信号＋検出セルＦ２ｂで得られる信号
＋検出セルＦ２ｃで得られる信号
Ｔ１＝検出セル７Ｔ１で得られる信号
Ｔ２＝検出セル７Ｔ２で得られる信号
Ｔ３＝検出セル７Ｔ３で得られる信号
Ｔ４＝検出セル７Ｔ４で得られる信号
図２に於いて、ｙ軸が光ディスク６の半径方向として、光ディスク信号面へのフォーカスエラー信号ＦＥ、光ディスクトラックへのトラッキングエラー信号ＴＥ、光ディスク信号面の再生信号ＲＦは、それぞれ次式に基づいて検出される。
【００４４】
ＦＥ＝Ｆ１−Ｆ２                              （数６）
ＴＥ＝（Ｔ１−Ｔ４）−（Ｔ２−Ｔ３）／ｍ          （数７）
ＲＦ＝Ｆ１＋Ｆ２＋Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４      （数８）
一般に光ディスクのディフォーカスに対する光検出面上での光スポットの振る舞いは、各スポットの集光点位置と光検出面９ａとの相対位置関係で決まる。特にＦＥ信号に関係するのはｘ方向のスポット形状であり、この形状を決定するのが図３に於ける光スポットの紙面に直交する断面内の集光点位置と光検出面９ａとの相対位置関係である。
【００４５】
従来例の光スポット８２ＦＳ、８３ＢＳは光ディスクのディフォーカスに対して、光スポット８３ＦＳ、８２ＢＳと同じ振る舞いをするので、光スポット８２ＦＳ、８３ＢＳがなくてもＦＥ信号の特性は同じである。また、実施の形態１の光スポット８１ＢＳ、８１ＦＳ、８２Ｓ、８３Ｓ，８４ＢＳ、８４ＦＳのｘ軸方向の拡がりは従来例の光スポット８１ＢＳ等のｘ軸方向の拡がりと同じである。
【００４６】
従って、光ディスクのディフォーカスに対して、光スポット８１ＢＳ、８１ＦＳ、８４ＢＳ、８４ＦＳは従来例と同じ振る舞いであり、紙面に直交する断面内の集光点位置関係が同じであることから、光スポット８２Ｓは従来例の光スポット８２ＢＳ、光スポット８３Ｓは従来例の光スポット８３ＦＳと同じ振る舞いをする（光スポット８２Ｓ、８３Ｓは光スポット８２ＢＳ、８３ＦＳに比べｙ軸方向に広がっているが、ＦＥ検出に対する振る舞いはｘ軸方向の拡がり方で決まるので、ＦＥ信号の特性は同じである）。従って、実施の形態１のＦＥ信号特性は従来例と同じものになる。
【００４７】
信号（Ｔ１−Ｔ４）と信号（Ｔ２−Ｔ３）は基本的にはオフトラックに関して同じ信号となるが、異なる特性も存在する。例えば、光ディスクトラックに対するオフトラック量をΔ、対物レンズ５及びこれと一体で動く偏光性ホログラム基板２のディスク径方向（Ｙ軸方向）に沿った偏心をδとすると、信号（Ｔ１−Ｔ４）は、従来例と同じ係数ａ，ｂを用いて次式で関係づけられる。
【００４８】
Ｔ１−Ｔ４＝ａΔ＋ｂδ                     （数９）
これに対し、信号（Ｔ２−Ｔ３）は、次式で関係づけられる。
【００４９】
Ｔ２−Ｔ３＝ａΔ＋ｂ'δ                     （数１０）
信号（Ｔ１−Ｔ４）がδの関数となる理由は、従来例と同じく放射光源１から出射する光が近軸で強く、光軸から離れるに従い弱くなるような不均一な強度分布を示すことに起因し、対物レンズ５及び偏光性ホログラム基板２の径方向に沿った偏心により、ホログラム面２ａ上の戻り光８０の強度分布がＸ軸に対して非対称となるためである。
【００５０】
一方、信号（Ｔ２−Ｔ３）のδに対する依存性が信号（Ｔ１−Ｔ４）に於ける依存性と異なる理由（ｂ’≠ｂ）は、上述のホログラム面２ａ上の戻り光８０の強度分布がＸ軸に対して非対称となることに加えて、検出面９ａ上での光スポットが対物レンズ５及び偏光性ホログラム基板２の径方向に沿った偏心に伴ってｙ軸方向にシフトすることの影響が存在するためである。
【００５１】
すなわち、光スポット８１ＢＳ’、８１ＦＳ’と光スポット８４ＢＳ’、８４ＦＳ’はそれぞれ光検出器７Ｔ１と７Ｔ４の内部に完全に収まっているので、光スポットがｙ軸方向にシフトしても光量のシフトは発生しないが（これは従来例と同じである）、光スポット８２Ｓ’と８３Ｓ’はｙ軸方向に繋がったスポットで、かつ両者の繋ぎ目が光検出器７Ｔ２と７Ｔ３の分割線にほぼ一致するので、これらのスポットが一体となってｙ軸方向にシフトすると分割線を跨いだ光量のシフトが存在することになる。
【００５２】
光ディスクがＤＶＤ−ＲＡＭ等の案内溝の深さが深く(光学的な深さＤ＝λ／６程度、ただしλは光源の波長)、ピッチが広い(溝ピッチΛ＝1.21〜1.48μｍ程度)光ディスクの時には、溝での回折効果により、ホログラム面２ａ上の戻り光８０の強度分布がＹ軸方向にほぼ均一となるので、ほぼ係数ｂ＝０となる。このときは、係数ｍ＝∞、すなわちＴＥ＝（Ｔ１−Ｔ４）とすると、トラッキング制御時（ＴＥ＝０）でのオフトラックはゼロである。
【００５３】
ＤＶＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＷ等の案内溝の深さが浅く(光学的な深さＤ＝λ／１０〜λ／２０程度)、ピッチが狭い(溝ピッチΛ＝0.74μｍ程度)光ディスクの時には、戻り光８０の非対称性が高まり、係数ｂ≠０となる。仮に（数７）での係数ｍをｍ＝ｂ’／ｂを満たすように設定すると、（数７）、（数９）、（数１０）より
ＴＥ＝（１−１／ｍ）ａΔ      （数１１）
となる。従って、対物レンズ５及びこれと一体で動く偏光性ホログラム基板２の偏心δの影響がほぼ除去されており、偏心δが存在しても、トラッキング制御時（ＴＥ＝０）でのオフトラックはゼロである。
【００５４】
なお、係数比ｂ’／ｂの大きさはほぼ光学系と光ディスクの溝形状によって決まる値であり、ＤＶＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＷの光ディスクの場合、係数ｂ'は係数ｂの２〜４倍程度の大きさとなる。また、上記実施例では光スポット８２Ｓ’と８３Ｓ’はｙ軸方向に繋がったスポットとして説明したが、これらがｘ軸方向にシフトして乖離しても偏心δの影響を除去する効果には変わりはない。
【００５５】
また、発光点位置１ａがｙ軸方向にずれると、光スポット８２Ｓ’と８３Ｓ’の繋ぎ目が光検出器７Ｔ２と７Ｔ３の分割線７Ｔａからずれるので、信号（Ｔ２−Ｔ３）にオフセットが加わるが、この成分は初期学習により除去できる。さらに発光点位置１ａがｙ軸方向にずれても、光スポット８２Ｓ’、８３Ｓ’はｙ軸方向に広がっているので、ずれ量のスポット径に対する比率を小さく押さえられ、この誤差の余裕度を広げられている。
【００５６】
なお、光検出面９ａはコリメートレンズ４の焦平面位置にあるとして説明したが、その近傍であってもよく、光源と光検出器を同一の基板に配置したが、別々であってもよい。
【００５７】
（実施の形態２）
以下本発明の実施の形態２を図４に基づいて説明する。実施の形態２は偏光ホログラム面２ａのパターンと光検出器面９ａ上の検出パターン及びその上の光分布が異なる以外は全て実施の形態１と同じであり、共通する部分の説明は省略し、実施の形態１と共通の要素については同一の番号を振って説明する。図４は実施の形態２におけるホログラムパターンと光検出パターンとその上の光分布の様子を示しており、ともに光ディスク側からホログラム面（図４Ｂ）側、光検出面（図４Ａ）側を見た場合である。
【００５８】
ホログラム面２ａと光軸７との交点を２０として、ホログラム面２ａは点２０で直交する２直線（Ｘ軸、Ｙ軸）で４分割され、その第１象限は領域２１Ｂ、第２象限は領域２２、第３象限は領域２３、第４象限は領域２４Ｆである。
【００５９】
検出面９ａと光軸７との交点を点９０、点９０で直交しＸ軸、Ｙ軸に平行な２直線をｘ軸、ｙ軸として、ｙ軸の＋側にｙ軸に沿った櫛歯状のフォーカス検出セルＦ１ａ、Ｆ２ａ、Ｆ１ｂ、Ｆ２ｂ、Ｆ１ｃ、Ｆ２ｃが配置され、ｙ軸の−側に方形状のトラッキング検出セル７Ｔ１、７Ｔ２、７Ｔ３、７Ｔ４が配置されている。これらの検出セルはｙ軸に対して対称形をなしている。なお、放射光源１の発光点１ａから出射する光はｘ軸と交わり紙面に直交する面内をｘ軸と平行に進み、反射ミラー１０により光軸方向（点９０を通り紙面に直交する方向）に反射している。
【００６０】
ホログラム面２ａの第１象限２１Ｂを回折する１次回折光８１Ｂは検出セルＦ２ａ、Ｆ１ｂを跨る光スポット８１ＢＳに、−１次回折光８１Ｂ’は検出セル７Ｔ１に収まる光スポット８１ＢＳ’に集光する。第２象限の領域２２を回折する１次回折光８２は検出セルＦ１ｂ、Ｆ２ｂを跨る光スポット８２Ｓに、−１次回折光８２’は検出セル７Ｔ２に収まる光スポット８２Ｓ’に集光する。
【００６１】
第３象限の領域２３を回折する１次回折光８３は検出セルＦ１ｂ、Ｆ２ｂを跨る光スポット８３Ｓに、−１次回折光８３’は検出セル７Ｔ３に収まる光スポット８３Ｓ’に集光する。第４象限での領域２４Ｆを回折する１次回折光８４Ｆは検出セルＦ２ｂ、Ｆ１ｃを跨る光スポット８４ＦＳに、−１次回折光８４Ｆ’は検出セル７Ｔ４に収まる光スポット８４ＦＳ’に集光する。
【００６２】
光ディスク信号面６ａに対する合焦点時での、光軸に沿った断面での光検出器前後での集光点位置は実施の形態１と同じであり、図３に於いて１次回折光８１Ｆ、８４Ｂ、及び−１次回折光８１Ｆ’、８４Ｂ’を省いたものと同じである。従って図３に於いて、図３Ａでは本実施例での１次回折光８１Ｂ、８４Ｆと−１次回折光８１Ｂ’、８４Ｆ’の場合、図３Ｂでは本実施例での１次回折光８２と−１次回折光８２’の場合、図３Ｃでは本実施例での１次回折光８３と−１次回折光８３’の場合に相当する。
【００６３】
実施の形態１での光スポット８１ＦＳ、８４ＢＳは光ディスクのディフォーカスに対して、光スポット８４ＦＳ、８１ＢＳと同じ振る舞いをするので、光スポット８１ＦＳ、８４ＢＳがなくてもＦＥ信号の特性は同じである。実施の形態２は実施の形態１に於ける光スポット８１ＦＳ、８４ＢＳを省いた形態であり、対物レンズ５及び偏光性ホログラム基板２の径方向に沿った偏心に対して、実施の形態１と同じ原理で同じ効果が得られるのは明らかである。
【００６４】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３を図５から図７に基づいて説明する。実施の形態３は、光源からの発光点が２つに増えたことと、光分岐手段である偏光ホログラム基板２の構造が変わったことと、偏光ホログラム面２ａのパターンと光検出器面９ａ上の検出パターン及びその上の光分布が異なること以外は全て実施の形態１と同じであり、共通する部分の説明は省略し、実施の形態１と共通の要素については同一の番号を振って説明する。
【００６５】
図５は実施の形態３に於ける光ディスク装置の断面構成を示しており、放射光源１とその周辺に関する側面図も下に付け加えている。図５に於いて光検出基板９上に取り付けられた半導体レーザー等の放射光源１の第１の発光点１ａを出射する第１のレーザー光（波長λ１）は、光検出基板９上に取り付けられた反射ミラー１０を反射して、コリメートレンズ４により平行光に変換され、偏光性ホログラム基板２を透過し、１／４波長板３により直線偏光（Ｓ波又はＰ波）から円偏光に変換され、対物レンズ５により集光されて第１の光ディスク基材６の信号面６ａ上に収束する。
【００６６】
信号面６ａを反射する光は対物レンズ５を経て、１／４波長板３により直線偏光（Ｐ波又はＳ波）に変換され、偏光性ホログラム基板２内のホログラム面２ａに入射し、これを回折して光軸７を対称軸とする１次回折光８、−１次回折光８’に分岐し、コリメートレンズ４を経て各回折光が収束性の光となり、検出器９上の検出面９ａに入射する。１／４波長板３はホログラム面２ａと同一の基板上に構成され、対物レンズ６と一体で移動する。検出面９ａはコリメートレンズ４の焦平面位置（すなわち発光点１ａの仮想発光点位置）にほぼ位置する。ホログラム面２ａによる戻り光の回折効率は例えば０次光が０％程度、±１次光がそれぞれ４１％程度である。
【００６７】
さらに、放射光源１は第１のレーザー光とは異なる波長の光を発光でき、放射光源１の第２の発光点１ａ’を出射する第２のレーザー光（波長λ2、ただしλ2＞λ1）は、光検出基板９上に取り付けられた反射ミラー１０を反射して、コリメートレンズ４により平行光に変換され、偏光性ホログラム基板２を透過し（一部は回折する）、１／４波長板３により直線偏光（Ｓ波又はＰ波）から楕円偏光に変換され、対物レンズ５により集光されて第２の光ディスク基材６’の信号面６ａ’上に収束する。
【００６８】
信号面６ａ’を反射する光は、対物レンズ５を経て、１／４波長板３を経て、偏光性ホログラム基板２内のホログラム面２ａに入射し、これを回折して光軸７’を対称軸とする１次回折光１１、−１次回折光１１’に分岐し、コリメートレンズ４を経て各回折光が収束性の光となり、検出器９上の検出面９ａに入射する。なお、光ディスク基材６はＤＶＤ等の複屈折が小さいディスクであり、光ディスク基材６’はＣＤ等の複屈折が大きいディスクである。
【００６９】
図６は、実施の形態３に於ける偏光ホログラム基板２と１／４波長板３の断面構成を示している。偏光ホログラム基板２は均質な屈折率の透明基板２Ａと２Ｃ（透明基板２Ａの屈折率をｎａとする）の間に複屈折率性の媒質２Ｂを挟んだ構成であり、透明基板２Ａの媒質２Ｂに面した表面には深さｄのグレーティングが形成されている。
【００７０】
基板２Ｃの反対側の表面には波長λ１の光に対して１／４波長板の働きをなす１／４波長板３が張り合わされており、その進相軸はＸ軸、Ｙ軸に対し４５度の角度をなす方位にある。光の伝搬方向にＺ軸をとり、ホログラム面２ａに平行な面内にＸ軸、Ｙ軸をとり、媒質２Ｂの屈折率をｘ方向ｎx、ｙ方向ｎyとする。実際には屈折率は波長の関数であるが、可視〜赤外の近傍では差が小さく、同じ値で代用することにする。また図６ではグレーティングの方位がＹ軸に沿った形で示しているが、任意の方位を向いてよい。さらに、２つの光ともその往路光１２ａ（光源１から偏光ホログラム２側に向かう光）の偏光方向はＹ方向にある。
【００７１】
ここで、グレーティングの深さｄと各屈折率の間に次式が成り立つものとする。
【００７２】
（ｎａ−ｎｙ）ｄ＝Ｎλ１        （数１２）
（ｎａ−ｎｘ）ｄ＝ｎλ１＋λ１／２      （数１３）
ただし、Ｎは０以外の整数、ｎは整数である。
【００７３】
従来例や実施の形態１での偏光ホログラムはいわばＮ＝０の形態であるが、本実施例ではＮ≠０が特徴である。
【００７４】
まず、波長λ1の光の場合、往路光１２ａの偏光方向がＹ方向にあるので、（数１２）より、偏光ホログラム基板２を透過することでグレーティングの凹凸間でＮλ１の位相差（すなわち２πの位相差）が発生する。この位相差は実質的には位相差がないものと同じであり、媒質２Ｂを透過した光１２ｂはグレーティングによる回折が発生しない。光１２ｂは偏光方向がＹ方向のままであり、１／４波長板３を透過することで、円偏光の光１２ｃとなる。光ディスク信号面６ａからの復路光１３ａの偏光状態は光ディスク基板６に複屈折がないとして、光１２ｃと同じ円偏光であり、１／４波長板３を透過することで偏光方向がＸ方向の直線偏光の光１３ｂとなる。
【００７５】
従って、（数１３）より、偏光ホログラム基板２を透過することでグレーティングの凹凸間でｎλ１＋λ１／２の位相差（すなわちπの位相差）が発生し、基板２Ａを透過したあとの光１３ｃはグレーティングによる強い回折（０次光が０％程度、±１次光がそれぞれ４１％程度）が発生する。
【００７６】
次に、波長λ2の光の場合、往路光１２ａの偏光方向がＹ方向にあるので、（数１２）より、偏光ホログラム基板２を透過することでグレーティングの凹凸間でλ2−Ｎλ1の位相差（すなわち２π(１−Ｎλ1/λ2)の位相差）が発生する。一般には媒質２Ｂを透過した光１２ｂはグレーティングによる回折が発生するが、０次回折光だけが信号の記録再生に関係し、他の高次（１次以上）の回折光は除去の対称である迷光成分となるので、往路に於ける高次の回折光については以下の議論で無視する。
【００７７】
光１２ｂは偏光方向がＹ方向のままであり、１／４波長板３（波長λ2の光にとっては1/4×λ1/λ2波長板に相当）を透過することで、楕円偏光の光１２ｃとなる。光ディスク信号面６ａ’からの復路光１３ａの偏光状態は光ディスク基板６’に複屈折があるとして円偏光、楕円偏光から直線偏光まで考えられ、１／４波長板３を透過した後の光１３ｂの偏光方向はＸ方向からＹ方向までを網羅すると考えなければならない。
【００７８】
従って、（数１３）より、偏光ホログラム基板２を透過することでグレーティングの凹凸間でλ2−ｎλ1−λ1／２とλ2−Ｎλ1の位相差（すなわち２π｛１−(ｎ＋1/2)λ1/λ2｝と２π(１−Ｎλ1/λ2)の位相差）が混在しており、一般には基板２を透過したあとの光１３ｃはグレーティングによる回折が発生し、光ディスク基板６’の如何なる複屈折条件でも回折効率がゼロになることはない。
【００７９】
例えば、λ1=660nm、λ2=792nm、Ｎ＝１、ｎ＝０の場合、往路での±１次光の回折効率は10％程度（位相差はπ/3）であるのに対し、復路での位相差は7π/6とπ/3が混在し、前者の±１次光の回折効率は38％、後者の±１次光の回折効率は10％程度となり、複屈折条件により10〜38％の回折効率をとる。またλ1=660nm、λ2=792nm、Ｎ＝１、ｎ＝１の場合、往路での±１次光の回折効率は10％程度（位相差はπ/3）であるのに対し、復路での位相差は-π/2とπ/3が混在し、前者の±１次光の回折効率は20％、後者の±１次光の回折効率は10％程度となり、複屈折条件により10〜20％の回折効率をとる。
【００８０】
いずれも光ディスク基板６’の如何なる複屈折条件でも回折効率が10％を下回ることがなく、ＣＤディスクなどの複屈折の大きな光ディスクに対しても、確実に光ディスク信号が光検出器に検出される効果がある。従って、波長λ2の光に対しては、往路での光伝達効率や復路での光検出効率は若干劣るが、光ディスク基板の複屈折影響に対して安定した信号検出性能を確保できる。
【００８１】
なお、図６では媒質２Ｂを複屈折性の材料としたが、基板２Ａまたは２Ａ，２Ｂとも複屈折性の材料であっても良い。
【００８２】
図７Ａ、Ｂは、別の例に係る偏光ホログラム基板２の断面図を示している。図７Ａに示した偏光ホログラム基板２は、ＬｉＮｂＯ3結晶の媒質２００Ａにパターニングでプロトン交換領域２００Ｂを形成した後、その一部をエッチングしたものである。プロトン交換領域２００Ｂは、図６のＹ軸方向に形成しているが、任意の方向でもよい。
【００８３】
図７Ａのような偏光ホログラム基板２の一例として、プロトン交換領域２００ＢのＰ波入射方向の屈折率ｎｅが２．３３、Ｓ波入射方向の屈折率ｎｏが２．２４、媒質２００ＡのＰ波入射方向の屈折率ｎｅが２．２０、Ｓ波入射方向の屈折率ｎｏが２．２８、エッチング深さｈ１が０．４６μｍ、プロトン交換深さｈ２が２．１μｍのものが挙げられる。
【００８４】
図７Ｂに示した偏光ホログラム基板２は、ＬｉＮｂＯ3結晶の媒質２１０Ａにパターニングでプロトン交換領域２１０Ｂを形成し、さらにその上にパターニングでＴａ2Ｏ3膜を形成したものである。プロトン交換領域２１０Ｂは、図６のＹ軸方向に形成しているが、任意の方向でもよい。
【００８５】
図７Ｂのような偏光ホログラム基板２の一例として、媒質２１０Ａ及びプロトン交換領域２１０Ｂの屈折率が前記図７Ａの一例と同様で、Ｔａ2Ｏ3膜の屈折率ｎが２．１０、膜厚ｔが０．３０μｍで、プロトン交換深さｈ２が２．１μｍのものが挙げられる。
【００８６】
図７Ａ、Ｂにおいて、破線は、波長λ１（０．６６μｍ）の光が偏光ホログラム基板２を透過した場合の透過波面を示しており、位相差λ１が発生しているが、この位相差は実質的に位相差がないものと同じである。これ以外においても、これらの各図に示した偏光ホログラム基板２の作用は、図６に示したものと同様であり、波長λ１、λ２の双方の光に対して、確実に回折効率を得ることができる。
【００８７】
図８は実施の形態３における光検出パターンとその上の光分布の様子を示しており、光ディスク側からホログラム面側を見た場合である。ホログラムパターンや光軸に沿った断面での光検出器前後での集光点位置は実施の形態１のものと同じであり、その説明を省略する。光検出パターンも形状がｙ方向に延びた以外は、実施の形態１と同じであり、その説明を省略する。
【００８８】
図８Ａは、第１の発光点１ａを出射する第１のレーザー光に対する戻り光の光スポットの様子、図８Ｂは第２の発光点１ａ’を出射する第２のレーザー光に対する戻り光の光スポットの様子を示している。
【００８９】
図８Ａにおいて、光スポット８２Ｓ’、８３Ｓ’の繋ぎ目はｙ軸方向に計って点９０からｌ１の距離にある（光スポット８２Ｓ、８３Ｓの繋ぎ目も同様）。光スポット８１ＦＳ’、８１ＢＳ’の繋ぎ目と光スポット８４ＦＳ’、８４ＢＳ’の繋ぎ目はともにｙ軸方向に計って点９０からｌ1＋ｌ1’の距離にある（光スポット８１ＦＳ、８１ＢＳの繋ぎ目と光スポット８４ＦＳ、８４ＢＳの繋ぎ目も同様）。
【００９０】
一方、図８Ｂにおいて、光スポット８２Ｓ’、８３Ｓ’の繋ぎ目はｙ軸方向に計って点９０’からｌ２の距離にある（光スポット８２Ｓ、８３Ｓの繋ぎ目も同様）。光スポット８１ＦＳ’、８１ＢＳ’の繋ぎ目と光スポット８４ＦＳ’、８４ＢＳ’の繋ぎ目はともにｙ軸方向に計って点９０’からｌ2＋ｌ2’の距離にある（光スポット８１ＦＳ、８１ＢＳの繋ぎ目と光スポット８４ＦＳ、８４ＢＳの繋ぎ目も同様）。発光点１ａと１ａ’の間、すなわち点９０と９０’の間はｙ軸に沿ってεだけ離れている。ここで、以下の関係が成り立つとする。
【００９１】
ｌ2＝ｌ1＋ε      （数１４）
このとき、第１のレーザー光に対して光スポット８２Ｓ’と８３Ｓ’の繋ぎ目が光検出器７Ｔ２と７Ｔ３の分割線７Ｔａにほぼ一致すれば、第２のレーザー光に対しても一致することになる。
【００９２】
一方、仮想発光点（すなわち点９０、９０’）からの距離は近似的に回折角に比例し、回折角は近似的に波長に比例するので、次式が成り立つ。
【００９３】
ｌ2／ｌ1＝ｌ2’／ｌ1’＝λ2／λ１      （数１５）
例えば、λ1=660nm、λ2=792nm、ε＝100μｍの場合、ｌ1＝500μｍ、ｌ2＝600μｍとなる。
【００９４】
本実施例の光検出パターンは形状がｙ方向に延びているので、波長が異なっても光スポット８１ＦＳ’、８１ＢＳ’及び光スポット８４ＦＳ’、８４ＢＳ’は光検出器７Ｔ１、７Ｔ４の内部に収まっている。また、光スポット８２Ｓ、８３Ｓ、及び光スポット８１ＦＳ、８１ＢＳ及び光スポット８４ＦＳ、８４ＢＳはｘ軸方向の広がりが小さく、ほとんどｙ軸に沿った配置となっており、波長が異なってもｙ軸に沿ってシフトするだけなので、ＦＥ信号に与える影響は小さい。
【００９５】
従って、２つのレーザー光に対して良好なＦＥ信号特性を堅持しつつ、対物レンズ５及び偏光性ホログラム基板２の径方向に沿った偏心に対しても、実施の形態１と同じ原理で同じ効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
以上のように、本発明は光ディスク装置や光分岐装置に用いることができ、対物レンズ及び偏光性ホログラム基板に光ディスクの径方向に沿った偏心があっても、トラッキング制御時に発生するオフトラックをキャンセルすることができる。
【００９７】
また、２つの近接した放射光源を有する構成に対しても、同一の光検出器で制御信号や再生信号を検出するとともに、トラッキング制御時に発生するオフトラックをキャンセルすることができ、特に一方の光源に対しては、いかなる光ディスク基材の複屈折条件でも回折効率がゼロになることがなく、確実に光ディスク信号を検出することができる。このため、２つの放射光源を有する光ディスク装置や光分岐装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の実施の形態１における光ディスク装置の断面構成図。
【図２Ａ】本発明の実施の形態１における光ディスク装置の検出面の構成図。
【図２Ｂ】本発明の実施の形態１における光ディスク装置のホログラム面の構成図。
【図３Ａ】本発明の実施の形態１における光ディスク信号面に対する合焦点時での、光軸に沿った断面の光検出器前後での集光点位置を示す説明図であり、１次回折光８１Ｂ、８４Ｂ、８１Ｆ、８４Ｆと−１次回折光８１Ｂ’、８４Ｂ’、８１Ｆ’、８４Ｆ’の場合の図。
【図３Ｂ】本発明の実施の形態１における光ディスク信号面に対する合焦点時での、光軸に沿った断面の光検出器前後での集光点位置を示す説明図であり、１次回折光８２と−１次回折光８２’の場合の図。
【図３Ｃ】本発明の実施の形態１における光ディスク信号面に対する合焦点時での、光軸に沿った断面の光検出器前後での集光点位置を示す説明図であり、１次回折光８３と−１次回折光８３’の場合の図。
【図４Ａ】本発明の実施の形態２における光検出パターンとその上の光分布の様子を示す説明図。
【図４Ｂ】本発明の実施の形態２におけるホログラムパターンを示す説明図。
【図５】本発明の実施の形態３における光ディスク装置の断面構成図。
【図６】本発明の実施の形態３における偏光ホログラム２と１／４波長板３の断面構成図。
【図７Ａ】本発明の実施の形態３における別の例の偏光ホログラムの断面構成図。
【図７Ｂ】本発明の実施の形態３におけるさらに別の例の偏光ホログラムの断面構成図
【図８Ａ】本発明の実施の形態３における第１の発光点１ａを出射する第１のレーザー光に対する戻り光の光スポットの様子を示す図。
【図８Ｂ】本発明の実施の形態３における第２の発光点１ａ’を出射する第２のレーザー光に対する戻り光の光スポットの様子を示す図。
【図９】従来例に於ける光ディスク装置の断面構成図。
【図１０Ａ】従来例における光ディスク装置の検出面の構成図。
【図１０Ｂ】従来例における光ディスク装置のホログラム面の構成図。
【符号の説明】
【００９９】
１    光源
２    偏光性ホログラム基板
２ａ  ホログラム面
４    コリメートレンズ
３    １／４波長板
５    対物レンズ
６  光ディスク基材
６ａ  光ディスク信号面
７    光軸
８    １次回折光
８’  −１次回折光
９    光検出基板
９ａ  光検出面
１０  反射ミラー
【図１】
2004158169.tif 000003
【図２Ａ】
2004158169.tif 000004
【図２Ｂ】
2004158169.tif 000005
【図３Ａ】
2004158169.tif 000006
【図３Ｂ】
2004158169.tif 000007
【図３Ｃ】
2004158169.tif 000008
【図４Ａ】
2004158169.tif 000009
【図４Ｂ】
2004158169.tif 000010
【図５】
2004158169.tif 000011
【図６】
2004158169.tif 000012
【図７Ａ】
2004158169.tif 000013
【図７Ｂ】
2004158169.tif 000014
【図８Ａ】
2004158169.tif 000015
【図８Ｂ】
2004158169.tif 000016
【図９】
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【図１０Ａ】
2004158169.tif 000018
【図１０Ｂ】
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