(57)【要約】【課題】体積ホログラムは波面選択性を大きくすると、波長選択性も大きくなり、半導体レーザなど周辺環境や動作状況により波長変動が起こる光源は使用困難であった。【解決手段】体積ホログラム素子３３は光記録媒体が正規の位置にある時光検出領域１０ａに、正規の位置からずれた場合光検出領域１０ｂ、１０ｃに回折するホログラムパターンを有している。このようなパターンは複数の波長の光に作用するように波長多重されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射光源と、
前記放射光源からの光ビームを情報媒体上へ微小スポットに集光する集光光学系と、
前記情報媒体で反射した光ビームを受光し電気信号を出力する少なくとも１つの検出領域を含む光検出器と、
前記情報媒体で反射した光ビームを前記前記光検出器の前記検出領域へ回折する立体的な回折格子を異なるＮ（Ｎは２以上の整数）種類の波長（λ１，．．，λＮ）の光に対して多重記録した体積ホログラム素子を有することを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】
放射光源と、
前記放射光源からの光ビームを情報媒体上へ微小スポットに集光する集光光学系と、
前記情報媒体で反射した光ビームを受光し電気信号を出力する少なくとも１つの検出領域を含む光検出器と、
Ｎ層（Ｎは２以上の整数）からなる体積ホログラム素子を有し、前記体積ホログラム素子の各々の層が、
前記情報媒体で反射した光ビームを前記光検出器の前記検出領域へ回折する立体的な回折格子を異なる波長（λ１，．．，λＮ）の光に対して記録していることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２の記光ヘッド装置において、
前記光検出器が第１の光検出領域および第２の光検出領域を含む２つ以上の検出領域を有し、
前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、
前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも近づいた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第１の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、
前記情報媒体と前記集光光学系が前記微小スポットが前記記録媒体上に形成される位置よりも離れた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第２の光検出領域へ回折する立体的な回折格子が重畳して記録されている立体的な回折格子であることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２の記光ヘッド装置において、
前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、
前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置にある状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記光検出領域へ回折する立体的な回折格子であることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２の記光ヘッド装置において、
前記光検出器が第１の光検出領域、第２の光検出領域および第３の光検出領域を含む３つ以上の検出領域を有し、
前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、
前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも近づいた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第１の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、
前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも離れた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第２の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、
前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置にある状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第３の光検出領域へ回折する立体的な回折格子が重畳して記録されている立体的な回折格子であることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５記載のいずれかの光ヘッド装置において、
前記異なるＮ（Ｎは２以上の整数）種類の波長（λ１，．．，λＮ）が、
λｎ＜λｎ＋１  （ｎは１以上Ｎ−１の任意の整数）
の関係を持ち、
波長間隔Δλｎ  ＝λｎ＋１  −  λｎ  （ｎは１以上Ｎ−１の任意の整数）が、
前記体積ホログラムの波長分解能の半値全幅以下であることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６記載のいずれかの光ヘッド装置において、
前記Ｎ種類のすべての波長の光において、前記回折された光ビームの前記検出領域への入射位置が異なることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項８】
請求項７記載の光ヘッド装置において、
前記異なる入射位置が、前記体積ホログラムに入射するレーザビーム光の光軸と前記光検領域を含む平面との交点を通り前記平面内にある同一直線上にあり、前記検出領域の前記直線方向の大きさが、前記直線に垂直な方向の大きさに比べ大きいことを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項９】
放射光源と、前記放射光源からの光ビームを情報媒体上へ微小スポットに集光する集光光学系と、前記情報媒体で反射した光ビームを受光する少なくとも１つの検出領域を含む光検出器と、前記情報媒体で反射した光ビームを前記前記光検出器の前記検出領域へ回折する立体的な回折格子を異なるＮ（Ｎは２以上の整数）種類の波長（λ１，．．，λＮ）の光に対して多重記録した体積ホログラム素子を有する光ヘッド装置を使用し、前記検出領域の出力により信号を検出する光再生方法。
【請求項１０】
放射光源と、前記放射光源からの光ビームを情報媒体上へ微小スポットに集光する集光光学系と、前記情報媒体で反射した光ビームを受光し電気信号を出力する少なくとも１つの検出領域を含む光検出器と、Ｎ層（Ｎは２以上の整数）からなる体積ホログラム素子を有し、前記体積ホログラム素子の各々の層が、
前記情報媒体で反射した光ビームを前記光検出器の前記検出領域へ回折する立体的な回折格子を異なる波長（λ１，．．，λＮ）の光に対して記録している光ヘッド装置を使用し、前記検出領域の出力により信号を検出する光再生方法。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０の光再生方法において、
前記光検出器が第１の光検出領域および第２の光検出領域を含む２つ以上の検出領域を有し、
前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、
前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも近づいた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第１の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、
前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも離れた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第２の光検出領域へ回折する立体的な回折格子が重畳して記録されている立体的な回折格子であり、前記第１の光検出領域と前記第２の光検出領域の差によりフォーカスエラー信号を得ることを特徴とする光再生方法。
【請求項１２】
請求項９または請求項１０の光再生方法において、
前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、
前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置にある状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記光検出領域へ回折し、前記光検出領域からの出力により記録媒体に記録された情報を再生することを特徴とする光再生方法。
【請求項１３】
請求項９または請求項１０の光再生方法において、
前記光検出器が第１の光検出領域、第２の光検出領域および第３の光検出領域を含む３つ以上の検出領域を有し、
前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、
前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも近づいた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第１の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、
前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも離れた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第２の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、
前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置にある状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第３の光検出領域へ回折する立体的な回折格子が重畳して記録されている立体的な回折格子であることを特徴とする光再生方法。
【請求項１４】
請求項９から請求項１３記載のいずれかの光再生方法において、
前記異なるＮ（Ｎは２以上の整数）種類の波長（λ１，．．，λＮ）が、
λｎ＜λｎ＋１  （ｎは１以上Ｎ−１の任意の整数）
の関係を持ち、
波長間隔Δλｎ＝λｎ＋１  −  λｎ  （ｎは１以上Ｎ−１の任意の整数）が、
前記体積ホログラムの波長分解能の半値全幅以下であることを特徴とする光再生方法。
【請求項１５】
請求項９から請求項１４記載のいずれかの光再生方法において、
前記Ｎ種類のすべての波長の光において、前記回折された光ビームの前記検出領域への入射位置が異なることを特徴とする光再生方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の光再生方法において、
前記異なる入射位置が、前記体積ホログラムに入射するレーザビーム光の光軸と前記光検領域を含む平面との交点を通り前記平面内にある同一直線上にあり、
前記検出領域の前記直線方向の大きさが、前記直線に垂直な方向の大きさに比べ大きいことを特徴とする光再生方法。
【請求項１７】
放射光源と、前記放射光源からの光ビームを情報媒体上へ微小スポットに集光する集光光学系と、前記情報媒体で反射した光ビームを受光する少なくとも１つの検出領域を含む光検出器と、前記情報媒体で反射した光ビームを前記前記光検出器の前記検出領域へ回折する立体的な回折格子を異なるＮ（Ｎは２以上の整数）種類の波長（λ１，．．，λＮ）の光に対して多重記録した体積ホログラム素子を有する光ヘッド装置を使用し、前記検出領域の出力により信号を検出する光情報処理装置。
【請求項１８】
放射光源と、前記放射光源からの光ビームを情報媒体上へ微小スポットに集光する集光光学系と、前記情報媒体で反射した光ビームを受光し電気信号を出力する少なくとも１つの検出領域を含む光検出器と、Ｎ層（Ｎは２以上の整数）からなる体積ホログラム素子を有し、前記体積ホログラム素子の各々の層が、
前記情報媒体で反射した光ビームを前記光検出器の前記検出領域へ回折する立体的な回折格子を異なる波長（λ１，．．，λＮ）の光に対して記録している光ヘッド装置を使用し、前記検出領域の出力により信号を検出する光情報処理装置。
【請求項１９】
請求項１７または請求項１８の光情報処理装置において、
前記光検出器が第１の光検出領域および第２の光検出領域を含む２つ以上の検出領域を有し、
前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、
前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも近づいた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第１の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、
前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも離れた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第２の光検出領域へ回折する立体的な回折格子が重畳して記録されている立体的な回折格子であり、前記第１の光検出領域と前記第２の光検出領域の差によりフォーカスエラー信号を得ることを特徴とする光情報処理装置。
【請求項２０】
請求項１７または請求項１８の光情報処理装置において、
前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、
前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置にある状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記光検出領域へ回折し、前記光検出領域からの出力により記録媒体に記録された情報を再生することを特徴とする光情報処理装置。
【請求項２１】
請求項１７または請求項１８の光情報処理装置で、
前記光検出器が第１の光検出領域、第２の光検出領域および第３の光検出領域を含む３つ以上の検出領域を有し、
前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、
前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも近づいた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第１の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、
前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも離れた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第２の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、
前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置にある状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第３の光検出領域へ回折する立体的な回折格子が重畳して記録されている立体的な回折格子であることを特徴とする光情報処理装置。
【請求項２２】
請求項１７から請求項２１記載のいずれかの光情報処理装置において、
前記異なるＮ（Ｎは２以上の整数）種類の波長（λ１，．．，λＮ）が、
λｎ＜λｎ＋１  （ｎは１以上Ｎ−１の任意の整数）
の関係を持ち、
波長間隔Δλｎ＝λｎ＋１  −  λｎ  （ｎは１以上Ｎ−１の任意の整数）が、
前記体積ホログラムの波長分解能の半値全幅以下であることを特徴とする光情報処理装置。
【請求項２３】
請求項１７から請求項２３記載のいずれかの光情報処理装置において、
前記Ｎ種類のすべての波長の光において、前記回折された光ビームの前記検出領域への入射位置が異なることを特徴とする光情報処理装置。
【請求項２４】
請求項２３記載の光情報処理装置において、
前記異なる入射位置が、前記体積ホログラムに入射するレーザビーム光の光軸と前記光検領域を含む平面との交点を通り前記平面内にある同一直線上にあり、前記検出領域の前記直線方向の大きさが、前記直線に垂直な方向の大きさに比べ大きいことを特徴とする光情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクあるいは光カードなど、情報を光学的に記録・再生する、光ヘッド装置、光情報処理装置および光記録再生方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学ピックアップ装置は、光ディスクのような光学記録媒体に光束を照射し、この光学記録媒体から反射してきた光の波面を調べてフォーカスエラー信号を作成し、このフォーカスエラー信号に基づいてフォーカスサーボ回路を作動させて、光学記録媒体の信号記録面上に正しく照射光束の焦点が結ばれるようにしている。このようなフォーカスエラー信号を得るためには、光学ピックアップ装置を構成する各光学部品は、高精度の位置決めをなされて配設されている必要がある。特に、光学記録媒体に対する高密度の情報記録を可能とするために高開口数の対物レンズを使った光学ピックアップ装置においては、光学部品の位置精度を高精度に維持するために調整工程が必要となり、量産効率の悪化や高価格化の問題があった。
【０００３】
この問題を解決するため、光路上に体積ホログラム素子を用いた光学ピックアップ装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
以下、従来の光ヘッド装置について説明する。
【０００５】
従来の光学ピックアップ装置は、図６に示すように、レーザ光源となる半導体レーザ１１より発せられるレーザ光束を光学記録媒体である光ディスク１５の信号記録面に照射し、この信号記録面より得られる反射光を光検出手段となる光検出器８、９によって電気信号に変換し、再生信号を得るものである。半導体レーザ１１から発せられたレーザ光束は、コリメートレンズ１２によって平行光束となり、ビームスプリッタ１７によって進行方向を光ディスク１５側に変え、対物レンズ１３を通過することにより集光され、光ディスク１５の信号記録面上に集光して照射される。
【０００６】
光ディスク１５の信号記録面によって反射されたレーザ光束は、再び対物レンズ１３を通過し、ビームスプリッタ１７を通過した後、体積ホログラム素子３３に入射する。
【０００７】
体積ホログラム素子３３には、光ヘッド組み立て工程で以下の様にホログラムを体積的に記録する。
【０００８】
まず、対物レンズ１３の位置を、正しい焦点位置、すなわち、レーザ光束を信号記録面上に集光させる位置よりも光ディスク１５から離れた位置に配置し、光ディスク１５からの反射光で体積ホログラム素子３３を照射する。これと同時に光検出器１０に集光する光を体積ホログラム素子３３に照射し２光束干渉によりホログラムを体積ホログラム素子３３内に記録する。
【０００９】
次に、対物レンズ１３の位置を、正しい焦点位置よりも光ディスク１５から近づいた位置に配置し、光ディスク１５からの反射光で体積ホログラム素子３３を照射する。これと同時に光検出器９に集光する光を体積ホログラム素子３３に照射し２光束干渉によりホログラムを体積ホログラム素子３３内に記録する。
【００１０】
この結果、対物レンズ１３の位置が、正しい焦点位置、すなわち、レーザ光束を信号記録面上に集光させる位置よりも光ディスク１５から離れている場合には、体積ホログラム素子３３からは、第１の光検出器８の方向に集光光束が発生する。そして、第１の光検出器８は、照射された光束の出力に比例した出力電圧を出力する。この結果、第１の光検出器８の出力には高い電圧が現れる。一方、第２の光検出器９の方向には、体積ホログラム素子３３から回折された光束が飛ばないので、第２の光検出器９の出力電圧は低い値となる。また、対物レンズ１３の位置が、正しい焦点位置よりも光ディスク１５に近すぎる場合には、体積ホログラム素子３３から第２の光検出器９の方向に集光光束が発生する。第２の光検出器９は、照射された光束の出力に比例した出力電圧を出力する。この結果、第２の光検出器９の出力には高い電圧が現れ、逆に第１の光検出器８の出力電圧は低下する。
【００１１】
これら各光検出器８、９の出力電圧は、減算回路に送られる。この減算回路は、第１の光検出器８よりの出力信号と、第２の光検出器９よりの出力信号との差を求める。この結果、対物レンズ１３の位置が正しい焦点位置よりも光ディスク１５から離れている場合には、減算回路からは、負極性の出力電圧が出力される。また、対物レンズ１３の位置が正しい焦点位置よりも光ディスク１５に近づいている場合には、減算回路からは、正極性の出力電圧が出力される。
【００１２】
サーボ回路を用いて、減算回路の出力が負極性のときには対物レンズ１３の位置を光ディスク１５に近づくようにコントロールし、また減算回路の出力が正極性のときは対物レンズ１３の位置を、光ディスク１５から遠ざかるように制御することにより、対物レンズ１３の位置を、常に正しい焦点位置に制御することが可能となる。
【００１３】
そして、対物レンズ１３の位置が正しい焦点位置に制御されているときには、光ディスク１５からの反射光量は、この光ディスク１５の信号記録面に記録された情報信号をあらわしている。また、各光検出器８、９には、体積ホログラム素子３３から回折光が少しずつ入射する。したがって、加算回路によって各光検出器８、９から得られた信号の和を求めることにより、再生信号が得られる。
【特許文献１】特開平１０−３０２２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、このような構成の光ヘッド装置では、レーザ光源となる半導体レーザ１１の周辺環境や使用状態により出射するレーザ光の波長が変化した場合、体積ホログラム素子３３の回折効率が低下してしまう。この結果、光ヘッド装置の特性が劣化するという問題があった。
【００１５】
また、通常の光ヘッドでは戻り光ノイズを低減するため、複数の波長で発振する半導体レーザを用いることが多いが、このような場合でも同様に特性が劣化するという問題がある。
【００１６】
この問題は、信号記録面を多層に積層した多層記録媒体の記録や再生を行う光ヘッド装置においては、より深刻である。多層記録媒体の記録や再生を行うためには、目的の信号記録面と他の信号記録面のフォーカスエラー信号や再生信号を分離して検出する必要がある。この構成において、体積ホログラム素子３３の厚さを充分大きくすれば記録面間の分解能を向上することは可能である。しかしながら、体積ホログラム素子３３の厚さを充分に大きくすると、周辺環境や使用状態により出射するレーザ光の波長の変化した場合の回折効率の変化も大きくなり、前述の問題も深刻になる。
【００１７】
以上のように、体積ホログラム素子を用いた光ヘッド装置は半導体レーザなど周辺環境や使用状態により発信波長の変化するレーザ光源や複数の波長で発振するレーザ光源を用いることが困難であった。
【００１８】
このようなことから、多層記録媒体の記録や再生を行う光ヘッド装置を安定して動作するためには、半導体レーザ１１に波長の安定した特殊な半導体レーザ、固体レーザ、ガスレーザなど特殊な光源しか使用できないという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
放射光源と、前記放射光源からの光ビームを情報媒体上へ微小スポットに集光する集光光学系と、前記情報媒体で反射した光ビームを受光し電気信号を出力する少なくとも１つの検出領域を含む光検出器と、前記情報媒体で反射した光ビームを前記前記光検出器の前記検出領域へ回折する立体的な回折格子を異なるＮ（Ｎは２以上の整数）種類の波長（λ１，．．，λＮ）の光に対して多重記録した体積ホログラム素子を有することを特徴とする光ヘッド装置。
【００２０】
放射光源と、前記放射光源からの光ビームを情報媒体上へ微小スポットに集光する集光光学系と、前記情報媒体で反射した光ビームを受光し電気信号を出力する少なくとも１つの検出領域を含む光検出器と、Ｎ層（Ｎは２以上の整数）からなる体積ホログラム素子を有し、前記体積ホログラム素子の各々の層が、前記情報媒体で反射した光ビームを前記光検出器の前記検出領域へ回折する立体的な回折格子を異なる波長（λ１，．．，λＮ）の光に対して記録していることを特徴とする光ヘッド装置。
【００２１】
手段１または手段２の記光ヘッド装置で、前記光検出器が第１の光検出領域および第２の光検出領域を含む２つ以上の検出領域を有し、前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも近づいた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第１の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、前記情報媒体と前記集光光学系が前記微小スポットが前記記録媒体上に形成される位置よりも離れた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第２の光検出領域へ回折する立体的な回折格子が重畳して記録されている立体的な回折格子であることを特徴とする光ヘッド装置。
【００２２】
手段１または手段２の記光ヘッド装置で、前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置にある状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記光検出領域へ回折する立体的な回折格子であることを特徴とする光ヘッド装置。
【００２３】
手段１または手段２の記光ヘッド装置で、前記光検出器が第１の検出領域、第２の検出器および第３の検出領域を含む３つ以上の検出領域を有し、前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも近づいた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第１の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも離れた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第２の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置にある状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第３の光検出領域へ回折する立体的な回折格子が重畳して記録されている立体的な回折格子であることを特徴とする光ヘッド装置。
【００２４】
手段１から手段５記載のいずれかの光ヘッド装置で、前記異なるＮ（Ｎは２以上の整数）種類の波長（λ１，．．，λＮ）が、λｎ＜λｎ＋１  （ｎは１以上Ｎ−１の任意の整数）の関係を持ち、波長間隔Δλｎ＝λｎ＋１  −  λｎ  （ｎは１以上Ｎ−１の任意の整数）が、前記体積ホログラムの波長分解能の半値全幅以下であることを特徴とする光ヘッド装置。
【００２５】
手段１から手段６記載のいずれかの光ヘッド装置で、前記Ｎ種類のすべての波長の光において、前記回折された光ビームの前記検出領域への入射位置が異なることを特徴とする光ヘッド装置。
【００２６】
手段７記載の光ヘッド装置で、前記異なる入射位置が、前記体積ホログラムに入射するレーザビーム光の光軸と前記光検領域を含む平面との交点を通り前記平面内にある同一直線上にあり、前記検出領域の前記直線方向の大きさが、前記直線に垂直な方向の大きさに比べ大きいことを特徴とする光ヘッド装置。
【００２７】
放射光源と、前記放射光源からの光ビームを情報媒体上へ微小スポットに集光する集光光学系と、前記情報媒体で反射した光ビームを受光する少なくとも１つの検出領域を含む光検出器と、前記情報媒体で反射した光ビームを前記前記光検出器の前記検出領域へ回折する立体的な回折格子を異なるＮ（Ｎは２以上の整数）種類の波長（λ１，．．，λＮ）の光に対して多重記録した体積ホログラム素子を有する光ヘッド装置を使用し、前記検出領域の出力により信号を検出する光再生方法。
【００２８】
放射光源と、前記放射光源からの光ビームを情報媒体上へ微小スポットに集光する集光光学系と、前記情報媒体で反射した光ビームを受光し電気信号を出力する少なくとも１つの検出領域を含む光検出器と、Ｎ層（Ｎは２以上の整数）からなる体積ホログラム素子を有し、前記体積ホログラム素子の各々の層が、前記情報媒体で反射した光ビームを前記光検出器の前記検出領域へ回折する立体的な回折格子を異なる波長（λ１，．．，λＮ）の光に対して記録している光ヘッド装置を使用し、前記検出領域の出力により信号を検出する光再生方法。
【００２９】
手段９または手段１０の光再生方法で、前記光検出器が第１の光検出領域および第２の光検出領域を含む２つ以上の検出領域を有し、前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも近づいた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第１の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも離れた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第２の光検出領域へ回折する立体的な回折格子が重畳して記録されている立体的な回折格子であり、前記第１の光検出領域と前記第２の光検出領域の差によりフォーカスエラー信号を得ることを特徴とする光再生方法。
【００３０】
手段９または手段１０の光再生方法で、前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置にある状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記光検出領域へ回折し、前記光検出領域からの出力により記録媒体に記録された情報を再生することを特徴とする光再生方法。
【００３１】
手段９または手段１０の光再生方法で、前記光検出器が第１の光検出領域、第２の光検出領域および第３の光検出領域を含む３つ以上の検出領域を有し、前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも近づいた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第１の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも離れた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第２の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置にある状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第３の光検出領域へ回折する立体的な回折格子が重畳して記録されている立体的な回折格子であることを特徴とする光再生方法。
【００３２】
手段９から手段１３記載のいずれかの光再生方法で、前記異なるＮ（Ｎは２以上の整数）種類の波長（λ１，．．，λＮ）が、λｎ＜λｎ＋１  （ｎは１以上Ｎ−１の任意の整数）の関係を持ち、波長間隔Δλｎ＝λｎ＋１  −  λｎ  （ｎは１以上Ｎ−１の任意の整数）が、前記体積ホログラムの波長分解能の半値全幅以下であることを特徴とする光再生方法。
【００３３】
手段９から手段１４記載のいずれかの光再生方法で、前記Ｎ種類のすべての波長の光において、前記回折された光ビームの前記検出領域への入射位置が異なることを特徴とする光再生方法。
【００３４】
手段１５記載の光再生方法で、前記異なる入射位置が、前記体積ホログラムに入射するレーザビーム光の光軸と前記光検領域を含む平面との交点を通り前記平面内にある同一直線上にあり、前記検出領域の前記直線方向の大きさが、前記直線に垂直な方向の大きさに比べ大きいことを特徴とする光再生方法。
【００３５】
放射光源と、前記放射光源からの光ビームを情報媒体上へ微小スポットに集光する集光光学系と、前記情報媒体で反射した光ビームを受光する少なくとも１つの検出領域を含む光検出器と、前記情報媒体で反射した光ビームを前記前記光検出器の前記検出領域へ回折する立体的な回折格子を異なるＮ（Ｎは２以上の整数）種類の波長（λ１，．．，λＮ）の光に対して多重記録した体積ホログラム素子を有する光ヘッド装置を使用し、前記検出領域の出力により信号を検出する光情報処理装置。
【００３６】
放射光源と、前記放射光源からの光ビームを情報媒体上へ微小スポットに集光する集光光学系と、前記情報媒体で反射した光ビームを受光し電気信号を出力する少なくとも１つの検出領域を含む光検出器と、Ｎ層（Ｎは２以上の整数）からなる体積ホログラム素子を有し、前記体積ホログラム素子の各々の層が、前記情報媒体で反射した光ビームを前記光検出器の前記検出領域へ回折する立体的な回折格子を異なる波長（λ１，．．，λＮ）の光に対して記録している光ヘッド装置を使用し、前記検出領域の出力により信号を検出する光情報処理装置。
【００３７】
手段１７または手段１８の光情報処理装置で、前記光検出器が第１の光検出領域および第２の光検出領域を含む２つ以上の検出領域を有し、前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも近づいた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第１の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも離れた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第２の光検出領域へ回折する立体的な回折格子が重畳して記録されている立体的な回折格子であり、前記第１の光検出領域と前記第２の光検出領域の差によりフォーカスエラー信号を得ることを特徴とする光情報処理装置。
【００３８】
手段１７または手段１８の光情報処理装置で、前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置にある状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記光検出領域へ回折し、前記光検出領域からの出力により記録媒体に記録された情報を再生することを特徴とする光情報処理装置。
【００３９】
手段１７または手段１８の光情報処理装置で、前記光検出器が第１の光検出領域、第２の光検出領域および第３の光検出領域を含む３つ以上の検出領域を有し、前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも近づいた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第１の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも離れた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第２の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置にある状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第３の光検出領域へ回折する立体的な回折格子が重畳して記録されている立体的な回折格子であることを特徴とする光情報処理装置。
【００４０】
手段１７から手段２１記載のいずれかの光情報処理装置で、前記異なるＮ（Ｎは２以上の整数）種類の波長（λ１，．．，λＮ）が、λｎ＜λｎ＋１  （ｎは１以上Ｎ−１の任意の整数）の関係を持ち、波長間隔Δλｎ＝λｎ＋１  −  λｎ  （ｎは１以上Ｎ−１の任意の整数）が、前記体積ホログラムの波長分解能の半値全幅以下であることを特徴とする光情報処理装置。
【００４１】
手段１７から手段２３記載のいずれかの光情報処理装置で、前記Ｎ種類のすべての波長の光において、前記回折された光ビームの前記検出領域への入射位置が異なることを特徴とする光情報処理装置。
【００４２】
手段２３記載の光情報処理装置で、前記異なる入射位置が、前記体積ホログラムに入射するレーザビーム光の光軸と前記光検領域を含む平面との交点を通り前記平面内にある同一直線上にあり、前記検出領域の前記直線方向の大きさが、前記直線に垂直な方向の大きさに比べ大きいことを特徴とする光情報処理装置。
【発明の効果】
【００４３】
本発明の光ヘッド装置は、放射光源と、前記放射光源からの光ビームを情報媒体上へ微小スポットに集光する集光光学系と、前記情報媒体で反射した光ビームを受光し電気信号を出力する少なくとも１つの検出領域を含む光検出器と、前記情報媒体で反射した光ビームを前記前記光検出器の前記検出領域へ回折する立体的な回折格子を異なるＮ（Ｎは２以上の整数）種類の波長（λ１，．．，λＮ）の光に対して多重記録した体積ホログラム素子を有するので、周辺環境や動作条件により放射光源の波長が変化しても安定した動作をする光ヘッド装置が実現でき、光軸方向の分解能の必要なシステムも安定に実現できる。
【００４４】
本発明の光ヘッド装置は、放射光源と、前記放射光源からの光ビームを情報媒体上へ微小スポットに集光する集光光学系と、前記情報媒体で反射した光ビームを受光し電気信号を出力する少なくとも１つの検出領域を含む光検出器と、Ｎ層（Ｎは２以上の整数）からなる体積ホログラム素子を有し、前記体積ホログラム素子の各々の層が、前記情報媒体で反射した光ビームを前記光検出器の前記検出領域へ回折する立体的な回折格子を異なる波長（λ１，．．，λＮ）の光に対して記録しているので、周辺環境や動作条件により放射光源の波長が変化しても安定した動作をする光ヘッド装置が実現でき、光軸方向の分解能の必要なシステムも安定に実現できる。
【００４５】
また、前記光検出器が第１の検出領域および第２の検出器を含む２つ以上の検出領域を有し、前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも近づいた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第１の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、前記情報媒体と前記集光光学系が前記微小スポットが前記記録媒体上に形成される位置よりも離れた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第２の光検出領域へ回折する立体的な回折格子が重畳して記録されている立体的な回折格子であるようにすれば、フォーカスエラー信号を周辺環境や動作条件により放射光源の波長が変化しても安定して検出できる光ヘッド装置が実現でき、光軸方向の分解能の必要なシステムも安定に実現できる。
【００４６】
また、前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置にある状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記光検出領域へ回折する立体的な回折格子であるようにすれば、再生信号を周辺環境や動作条件により放射光源の波長が変化しても安定して検出できる光ヘッド装置が実現でき、光軸方向の分解能の必要なシステムも安定に実現できる。
【００４７】
また、前記光検出器が第１の光検出領域、第２の検出領域および第３の光検出領域を含む３つ以上の検出領域を有し、前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも近づいた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第１の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも離れた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第２の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置にある状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第３の光検出領域へ回折する立体的な回折格子が重畳して記録されている立体的な回折格子であるようにすれば、フォーカス信号と再生信号を周辺環境や動作条件により放射光源の波長が変化しても安定して検出できる光ヘッド装置が実現でき、光軸方向の分解能の必要なシステムも安定に実現できる。
【００４８】
また、前記異なるＮ（Ｎは２以上の整数）種類の波長（λ１，．．，λＮ）が、λｎ＜λｎ＋１  （ｎは１以上Ｎ−１の任意の整数）の関係を持ち、波長間隔Δλｎ＝λｎ＋１  −  λｎ  （ｎは１以上Ｎ−１の任意の整数）が、前記体積ホログラムの波長分解能の半値全幅以下であるようにすれば、周辺環境や動作条件により放射光源の波長が変化しても信号強度の変化が小さい安定な光ヘッド装置が実現でき、光軸方向の分解能の必要なシステムもさらに安定化できる。
【００４９】
また、前記Ｎ種類のすべての波長の光において、前記回折された光ビームの前記検出領域への入射位置が異なるようにすれば、ホログラムパターンを重畳させることによる相互干渉の影響を低減することができ、さらに安定な光ヘッド装置や光軸方向の分解能の必要なシステムが実現できる。
【００５０】
また、前記異なる入射位置が、前記体積ホログラムに入射するレーザビーム光の光軸と前記光検領域を含む平面との交点を通り前記平面内にある同一直線上にあり、前記検出領域の前記直線方向の大きさが、前記直線に垂直の方向の大きさに比べ大きいようにすれば、検出領域の面積が小さくでき、高速度、低ノイズの検出ができ、さらに安定な光ヘッド装置や光軸方向の分解能の必要なシステムが実現できる。
【００５１】
本発明の光再生方法は、放射光源と、前記放射光源からの光ビームを情報媒体上へ微小スポットに集光する集光光学系と、前記情報媒体で反射した光ビームを受光する少なくとも１つの検出領域を含む光検出器と、前記情報媒体で反射した光ビームを前記前記光検出器の前記検出領域へ回折する立体的な回折格子を異なるＮ（Ｎは２以上の整数）種類の波長（λ１，．．，λＮ）の光に対して多重記録した体積ホログラム素子を有する光ヘッド装置を使用し、前記検出領域の出力により信号を検出するので、周辺環境や動作条件により放射光源の波長が変化しても安定した動作をする光ヘッド装置が実現でき、光軸方向の分解能の必要なシステムも安定に実現できる。
【００５２】
本発明の光再生方法は、放射光源と、前記放射光源からの光ビームを情報媒体上へ微小スポットに集光する集光光学系と、前記情報媒体で反射した光ビームを受光し電気信号を出力する少なくとも１つの検出領域を含む光検出器と、Ｎ層（Ｎは２以上の整数）からなる体積ホログラム素子を有し、前記体積ホログラム素子の各々の層が、前記情報媒体で反射した光ビームを前記光検出器の前記検出領域へ回折する立体的な回折格子を異なる波長（λ１，．．，λＮ）の光に対して記録している光ヘッド装置を使用し、前記検出領域の出力により信号を検出するので、周辺環境や動作条件により放射光源の波長が変化しても安定した動作をする光ヘッド装置が実現でき、光軸方向の分解能の必要なシステムも安定に実現できる。
【００５３】
また、前記光検出器が第１の光検出領域および第２の光検出領域を含む２つ以上の検出領域を有し、前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも近づいた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第１の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも離れた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第２の光検出領域へ回折する立体的な回折格子が重畳して記録されている立体的な回折格子であり、前記第１の光検出領域と前記第２の光検出領域の差によりフォーカスエラー信号を得るようにすれば、フォーカスエラー信号を周辺環境や動作条件により放射光源の波長が変化しても安定して検出できる光ヘッド装置が実現でき、光軸方向の分解能の必要なシステムも安定に実現できる。
【００５４】
また、前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置にある状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記光検出領域へ回折し、前記光検出領域からの出力により記録媒体に記録された情報を再生するようにすれば、再生信号を周辺環境や動作条件により放射光源の波長が変化しても安定して検出できる光ヘッド装置が実現でき、光軸方向の分解能の必要なシステムも安定に実現できる。
【００５５】
また、前記光検出器が第１の光検出領域、第２の光検出領域および第３の光検出領域を含む３つ以上の検出領域を有し、前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも近づいた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第１の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも離れた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第２の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置にある状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第３の光検出領域へ回折する立体的な回折格子が重畳して記録されている立体的な回折格子であるようにすれば、フォーカス信号と再生信号を周辺環境や動作条件により放射光源の波長が変化しても安定して検出できる光ヘッド装置が実現でき、光軸方向の分解能の必要なシステムも安定に実現できる。
【００５６】
また、前記異なるＮ（Ｎは２以上の整数）種類の波長（λ１，．．，λＮ）が、λｎ＜λｎ＋１  （ｎは１以上Ｎ−１の任意の整数）の関係を持ち、波長間隔Δλｎ＝λｎ＋１  −  λｎ  （ｎは１以上Ｎ−１の任意の整数）が、前記体積ホログラムの波長分解能の半値全幅以下であるようにすれば、周辺環境や動作条件により放射光源の波長が変化しても信号強度の変化が小さい安定な光ヘッド装置が実現でき、光軸方向の分解能の必要なシステムもさらに安定化できる。
【００５７】
また、前記Ｎ種類のすべての波長の光において、前記回折された光ビームの前記検出領域への入射位置が異なるようにすれば、ホログラムパターンを重畳させることによる相互干渉の影響を低減することができ、さらに安定な光ヘッド装置や光軸方向の分解能の必要なシステムが実現できる。
【００５８】
また、前記異なる入射位置が、前記体積ホログラムに入射するレーザビーム光の光軸と前記光検領域を含む平面との交点を通り前記平面内にある同一直線上にあり、前記検出領域の前記直線方向の大きさが、前記直線に垂直の方向の大きさに比べ大きいようにすれば、検出領域の面積が小さくでき、高速度、低ノイズの検出ができ、さらに安定な光ヘッド装置や光軸方向の分解能の必要なシステムが実現できる。
【００５９】
本発明の光情報処理装置は、放射光源と、前記放射光源からの光ビームを情報媒体上へ微小スポットに集光する集光光学系と、前記情報媒体で反射した光ビームを受光する少なくとも１つの検出領域を含む光検出器と、前記情報媒体で反射した光ビームを前記前記光検出器の前記検出領域へ回折する立体的な回折格子を異なるＮ（Ｎは２以上の整数）種類の波長（λ１，．．，λＮ）の光に対して多重記録した体積ホログラム素子を有する光ヘッド装置を使用し、前記検出領域の出力により信号を検出するので、周辺環境や動作条件により放射光源の波長が変化しても安定した動作をする光ヘッド装置が実現でき、光軸方向の分解能の必要なシステムも安定に実現できるため、再生性能の高い光情報処理装置を得ることができる。
【００６０】
本発明の光情報処理装置は、放射光源と、前記放射光源からの光ビームを情報媒体上へ微小スポットに集光する集光光学系と、前記情報媒体で反射した光ビームを受光し電気信号を出力する少なくとも１つの検出領域を含む光検出器と、Ｎ層（Ｎは２以上の整数）からなる体積ホログラム素子を有し、前記体積ホログラム素子の各々の層が、前記情報媒体で反射した光ビームを前記光検出器の前記検出領域へ回折する立体的な回折格子を異なる波長（λ１，．．，λＮ）の光に対して記録している光ヘッド装置を使用し、前記検出領域の出力により信号を検出するので、周辺環境や動作条件により放射光源の波長が変化しても安定した動作をする光ヘッド装置が実現でき、光軸方向の分解能の必要なシステムも安定に実現できるため、再生性能の高い光情報処理装置を得ることができる。
【００６１】
また、前記光検出器が第１の検出領域および第２の検出器を含む２つ以上の検出領域を有し、前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも近づいた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第１の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも離れた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第２の光検出領域へ回折する立体的な回折格子が重畳して記録されている立体的な回折格子であり、前記第１の光検出領域と前記第２の光検出領域の差によりフォーカスエラー信号を得るようにすれば、フォーカスエラー信号を周辺環境や動作条件により放射光源の波長が変化しても安定して検出できる光ヘッド装置が実現でき、光軸方向の分解能の必要なシステムも安定に実現できるため、再生性能の高い光情報処理装置を得ることができる。
【００６２】
また、前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置にある状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記光検出領域へ回折し、前記光検出領域からの出力により記録媒体に記録された情報を再生するようにすれば、再生信号を周辺環境や動作条件により放射光源の波長が変化しても安定して検出できる光ヘッド装置が実現でき、光軸方向の分解能の必要なシステムも安定に実現できるため、再生性能の高い光情報処理装置を得ることができる。
【００６３】
また、前記光検出器が第１の光検出領域、第２の光検出領域および第３の光検出領域を含む３つ以上の検出領域を有し、前記各波長によって記録された立体的な回折格子が、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも近づいた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第１の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置よりも離れた状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第２の光検出領域へ回折する立体的な回折格子と、前記情報媒体と前記集光光学系が前記記録媒体上に前記微小スポットが形成される位置にある状態において、前記情報媒体で反射された光ビームを、前記第３の光検出領域へ回折する立体的な回折格子が重畳して記録されている立体的な回折格子であるようにすれば、フォーカス信号と再生信号を周辺環境や動作条件により放射光源の波長が変化しても安定して検出できる光ヘッド装置が実現でき、光軸方向の分解能の必要なシステムも安定に実現できるため、再生性能の高い光情報処理装置を得ることができる。
【００６４】
また、前記異なるＮ（Ｎは２以上の整数）種類の波長（λ１，．．，λＮ）が、λｎ＜λｎ＋１  （ｎは１以上Ｎ−１の任意の整数）の関係を持ち、波長間隔Δλｎ＝λｎ＋１  −  λｎ  （ｎは１以上Ｎ−１の任意の整数）が、前記体積ホログラムの波長分解能の半値全幅以下であるようにすれば、周辺環境や動作条件により放射光源の波長が変化しても信号強度の変化が小さい安定な光ヘッド装置が実現でき、光軸方向の分解能の必要なシステムもさらに安定化でき、再生性能の高い光情報処理装置を得ることができる。
【００６５】
また、前記Ｎ種類のすべての波長の光において、前記回折された光ビームの前記検出領域への入射位置が異なるようにすれば、ホログラムパターンを重畳させることによる相互干渉の影響を低減することができ、さらに安定な光ヘッド装置や光軸方向の分解能の必要なシステムが実現できるため、再生性能の高い光情報処理装置を得ることができる。
【００６６】
また、前記異なる入射位置が、前記体積ホログラムに入射するレーザビーム光の光軸と前記光検領域を含む平面との交点を通り前記平面内にある同一直線上にあり、前記検出領域の前記直線方向の大きさが、前記直線に垂直の大きさに比べ大きいようにすれば、検出領域の面積が小さくでき、高速度、低ノイズの検出ができるため、さらに安定な光ヘッド装置や光軸方向の分解能の必要なシステムが実現でき、再生性能の高い光情報処理装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６７】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１の光再生方法、光ヘッド装置および光情報処理装置について説明する。について説明する。図１は本発明の実施の形態１の光ヘッド装置の構成図である、図１を用いて説明する。図１に示すように、レーザ光源となる半導体レーザ１１より発せられるレーザ光束を光学記録媒体である光ディスク１５信号記録面に照射し、この信号記録面より得られる反射光を光検出器１０によって電気信号に変換し、再生信号を得るものである。
【００６８】
半導体レーザ１１から発せられたレーザ光束は、コリメートレンズ１２によって平行光束となり、半導体レーザ１１からのレーザ光束を透過する方向へ配置されたビームスプリッタ１７を透過し対物レンズ１３を通過することにより集光され、光ディスク１５の信号記録面上に集光して照射される。
【００６９】
光ディスク１５の信号記録面によって反射されたレーザ光束は、再び対物レンズ１３を通過し、ビームスプリッタ１７を通過した後、体積ホログラム素子３３で回折され光検出器１０で検出される。
【００７０】
光検出器１０は図２で示されるような、複数の光検出領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃを持ち、それぞれ独立して光を検出することが可能である。
【００７１】
また体積ホログラム素子３３には、三種類の波長（λ１、λ２、λ３）で以下のようにしてホログラムが体積的に記録されている。
【００７２】
まず、光ディスク１５の位置に、ミラー（図示せず）を配置する。対物レンズ１３は正しい焦点位置、すなわちレーザ光束を信号記録面上に集光させる位置に置く。この状態で半導体レーザ１１の位置に波長λ１の光源を配置し、ミラー（図示せず）からの反射光（Ｌ０）で体積ホログラム素子３３を照射する（状態Ａ）。これと同時に前述の波長λ１の光を分岐して得られる光を光検出領域１０ａの点Ｒ１へ集光するような波面で体積ホログラム素子３３を照射し２光束干渉によりホログラムを体積ホログラム素子３３内に記録する。
【００７３】
次に、対物レンズ１３の位置を、正しい焦点位置よりもミラーから近づいた位置に配置し、ミラーからの反射光を発散光束（Ｌ−）として体積ホログラム素子３３を照射する（状態Ｂ）。これと同時に光検出領域１０ｂの点Ｆ１−へ集光するような波面で体積ホログラム素子３３を照射し２光束干渉によりホログラムを体積ホログラム素子３３内に記録する。
【００７４】
さらに、対物レンズ１３の位置を、正しい焦点位置よりもミラーから離れた位置に配置し、ミラーからの反射光を収束光束（Ｌ＋）として体積ホログラム素子３３を照射する（状態Ｃ）。これと同時に光検出領域１０ｃの点Ｆ１＋へ集光するような波面で体積ホログラム素子３３を照射し２光束干渉によりホログラムを体積ホログラム素子３３内に記録する。
【００７５】
同様の操作を、波長λ２、λ３についても行い、体積ホログラム素子３３にホログラムパターンを記録する。なお、波長λ２では状態Ａで点Ｒ２、状態Ｂで点Ｆ２−、状態Ｃで点Ｆ２＋へ集光する波面によりそれぞれ記録する。また、波長λ３では状態Ａで点Ｒ３、状態Ｂで点Ｆ３−、状態Ｃで点Ｆ３＋へ集光する波面によりそれぞれ記録する。
【００７６】
本構成の光ヘッド装置の動作について光ディスク１５として三個の情報記録面持つ多層光ディスクを用いた場合を例に説明する。ここでは、光の入射方向から順番に第１層、第２層、第３層と各記録面を呼ぶこととする。
【００７７】
まず、波長λ２の場合を例に信号検出の原理を説明する。
【００７８】
フォーカスエラー信号は光検出領域１０ｂからの信号ＦＥ−と光検出領域１０ｃからの信号ＦＥ＋の差により検出する。対物レンズ１３の位置が、光ディスク１５の第１層の正しい位置（レーザ光束を第１層に集光させる位置）よりも光ディスク１５から近い状態では、光ディスク１５からの反射光は発散光束（Ｌ−）として体積ホログラム素子３３へ入射する。この時、点Ｆ２−への回折光が増加し、ホログラムパターンを記録した状態（状態Ｂ）で回折効率が最大となる。結果として光検出領域１０ｂからの検出信号（ＥＥ−）は状態Ｂで最大となる。この状態を図３（ａ）に示す。
【００７９】
対物レンズ１３の位置が、光ディスク１５の第１層の正しい位置よりも光ディスク１５から離れた状態では、光ディスク１５からの反射光は発散光束（Ｌ＋）として体積ホログラム素子３３へ入射する。この時、点Ｆ２＋への回折光が増加し、ホログラムパターンを記録した状態（状態Ｃ）で回折効率が最大となる。結果として光検出領域１０ｃからの検出信号（ＥＥ＋）は状態Ｃで最大となる。
【００８０】
各光検出領域１０ａ、１０ｂの出力信号（ＦＥ−、ＦＥ＋）は、減算回路により演算することによりフォーカスエラー信号（ＦＥ信号）を得ることができる。
【００８１】
他の層（第２層、第３層）も、同様にしてフォーカスエラー信号を得ることができる。目的とする層を確実に識別するためには、状態Ｂと状態Ｃの間隔、体積ホログラム素子３３の厚さを適当に選び、図３（ａ）、（ｂ）で示すよう各層のエラー信号を分離する必要がある。
【００８２】
次に再生信号の検出について説明する。
【００８３】
再生信号は光検出領域１０ａで検出する。対物レンズ１３の位置が、光ディスク１５の第１層の正しい位置（レーザ光束を第１層に集光させる位置）にある状態では、光ディスク１５からの反射光は平行光束（Ｌ０）として体積ホログラム素子３３へ入射する。この時、点Ｒ２への回折光が発生する。この光を光検出領域１０ａで検出しされ再生信号を得ることができる。対物レンズ１３が正しい位置からずれた場合は、回折効率が低下し、検出信号も低下する。体積ホログラム素子３３の厚さを適当にとれば、再生層以外の層からの反射光の回折効率を充分小さくすることができ、信号のクロストークをなくすことができる。他の層（第２層、第３層）も、同様にして再生信号を得ることができる。目的とする層の信号を確実に読み出すためには、体積ホログラム素子３３の厚さを適当に選び、図３（ｃ）で示すよう各層の信号を充分に分離する必要がある。
【００８４】
前述のように、各層間の信号を分離するためには体積ホログラム素子３３の厚さを充分厚くする必要があるが、このことにより半導体レーザ１１の波長がずれた場合、信号が検出できなくなるという問題がある。
【００８５】
本発明では、この問題を解決するため、異なる複数の波長でホログラムを記録、つまり波長多重記録している。以下、この動作原理について再生信号検出を例に説明する。
【００８６】
波長λ１、λ２、λ３で記録されたホログラムをＨ１、Ｈ２、Ｈ３とし、これらによる回折光を考える。
【００８７】
まずホログラムＨ１について考える。Ｈ１は波長λ１で記録したホログラムであるため、波長λ１で最大値をとり、この時の回折光は点Ｒ１に集光する。この状態波長がずれた場合、回折効率は低下する。また、この時回折光は点Ｒ１と入射光の光軸上の点Ｏを結ぶ直線上を移動する。
【００８８】
他のホログラムＨ２、Ｈ３に関しても同様に記録に用いた波長λ２、λ３で回折効率最大を示す。また、回折光の集光位置も同様に移動する。
【００８９】
再生信号は、すべての回折光を光検出領域１０ａで受光し検出する。
【００９０】
図４に半導体レーザ１１の波長λと再生信号強度の関係を表す。
【００９１】
図中のＩ、II、IIIはそれぞれホログラムＨ１、Ｈ２、Ｈ３からの回折光による再生信号強度を示している。また、実線はこれらの信号の総和、つまり再生信号強度を示しており、体積ホログラム素子３３の波長選択性に応じて、記録の波長間隔を適当に選ぶことにより各波長間で波長によらずほぼ一定の再生信号を得ることができる。波長間隔はホログラムの回折効率の半値全幅以下であることが望ましく、この条件下でほぼ一定の再生信号を得ることができる。
【００９２】
フォーカスエラー信号（ＦＥ信号）のための信号検出（ＦＥ−、ＦＥ＋）も再生信号と同様の原理で波長によらず、一定の信号をえることができる。
【００９３】
以上の様に、本発明によれば、体積ホログラム素子を用いた光ヘッド装置において、使用するレーザの波長によらず安定した動作をする光ヘッド装置が実現でき、光軸方向の分解能の必要なシステムが安定に実現できる。
【００９４】
なお、本実施の形態では、記録波長が３つの場合について説明したが、この限りではなく２つ以上の波長であれば同様な効果がえられ、使用するレーザ光源や体積ホログラム素子の特性に応じて選べばよい。
【００９５】
また、本実施の形態の説明では、各波長での集光位置を同一の光検出領域の異なる位置に選んでいる。この理由は、形成されるホログラムパターンの周期と方向を各波長間で大きく変化させるためである。これにより、ホログラムパターンを重畳させることによる相互干渉の影響を低減することができ、各波長で実用上問題ない回折効率を得ることが可能となる。したがって、各点間の距離は使用上十分な回折効率がえられる範囲で実現する必要がある。また、使用上十分な回折効率が得られれば同一の点でも問題はなくない。この場合は各光検出領域を小さくすることができ、高速度、低ノイズの検出が可能となる。
【００９６】
さらに本実施の形態では、各々の検出領域において、各波長の集光位置を入射光の光軸と前記光検領域を含む平面との交点を通り、前記平面内にある同一直線に配置するのが望ましい。これは、波長変動による集光位置移動が同一直線上の異なる位置で起こるため、検出領域の面積が小さくでき、高速度、低ノイズの検出が可能となる。したがって、同一直線状に集光位置を配置できるような構成の場合には検出領域の形状は長辺がこの直線と平行な長方形であることが望ましい。
【００９７】
（実施の形態２）
本発明において、実施の形態１の体積ホログラム素子３３を図５に示す多層の体積ホログラム素子に置き換えた、実施の形態２の光再生方法、光ヘッド装置および光情報処理装置について説明する。
【００９８】
図５に示される体積ホログラム素子３３は第１層から第３層の多層の体積ホログラム素子３３からなる。各層の体積ホログラム素子はそれぞれ状態Ａの場合点Ｒへ、状態Ｂの場合点Ｆ−へ、状態Ｃの場合点Ｆ＋へ収束するように記録されている。各層はそれぞれ異なる波長（λ１、λ２、λ３）の光で記録されている。これらは、各層を別々に記録した後に接着し作製する方法や波長選択性のある体積ホログラム材料を用いる方法により作製する。
【００９９】
このような構成の多層の体積ホログラム素子３３を用いても実施の形態１と同様な動作でフォーカスエラー信号や再生信号を行うことが可能である。また、波長が変化した場合でも同様の原理により安定な動作が可能となる。
【０１００】
本実施の形態の特徴は、体積ホログラム素子３３が多層構造になっており、各層は異なる波長の光により記録されたホログラムが空間的に分離された状態で記録されていることにある。このような構造により各波長によるホログラムがお互いに影響することがない。このため、実施の形態１のように光検出領域での集光点を波長により異なる点にとる必要がなく各光検出領域（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の面積を小さくでき、高速度、低ノイズの検出が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、光ディスクあるいは光カードなど、情報を光学的に記録・再生する、光ヘッド装置、光情報処理装置および光記録再生方式等への適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明における光ヘッド装置の一例を示す構成図
【図２】本発明における光ヘッド装置の体積ホログラム素子の構成を説明する図
【図３】本発明における検出される信号を示す図
【図４】本発明における再生信号強度の波長依存性を示す図
【図５】本発明における光ヘッド装置の体積ホログラム素子の構成を説明する図
【図６】従来の光ヘッド装置の一例を示す図
【符号の説明】
【０１０３】
１０    光検出器
１１    半導体レーザ
１２    コリメートレンズ
１３    対物レンズ
１５    光ディスク
１７    ビームスプリッタ
３３    体積ホログラム素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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