(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長の光ビームを出射する光源と、前記光源から出射された前記光ビームを情報媒体上に集光する光学系と、前記情報媒体から反射された前記光ビームを受け取り、前記光ビームに基づいてフォーカスエラー信号を検出する第１の光検出器と、前記光ビームに基づいてトラッキングエラー信号を検出する第２の光検出器とを備えた光ヘッド装置であって、
前記光ヘッド装置は、ホログラム素子をさらに備えており、
前記ホログラム素子は、前記情報媒体のラジアル方向に平行な直線と、前記情報媒体のタンジェンシャル方向に平行な直線とにより第１から第４のホログラム領域に分割されており、
前記第１ホログラム領域は、前記第２ホログラム領域と、前記情報媒体のラジアル方向に平行な直線を挟んで対向しており、
かつ、前記第１ホログラム領域は、前記第４ホログラム領域と、前記情報媒体のタンジェンシャル方向に平行な直線を挟んで対向しており、
前記情報媒体から反射された前記光ビームは、前記ホログラム素子によって＋１次回折光と−１次回折光とに変換され、前記＋１次回折光はさらに前記第１ホログラム領域と前記第４ホログラム領域により回折される第１の光ビームと、前記第２ホログラム領域と前記第３ホログラム領域により回折される第２の光ビームとに分割され、
前記第１の光検出器は、各々が第１検出領域から第４検出領域を含む第１および第２の受光面を有しており、
前記第１および第２の受光面のそれぞれの前記第１検出領域から第４検出領域は、前記情報媒体のタンジェンシャル方向に沿って前記第３検出領域、前記第１検出領域、前記第２検出領域および前記第４検出領域の順に配置されており、
前記第１の光ビームは、前記第１の受光面の前記第１検出領域および前記第２検出領域に非合焦点状態で入射し、
前記第２の光ビームは、前記第２の受光面の前記第１検出領域および前記第２検出領域に非合焦点状態で入射し、
前記第１の光検出器は、前記第１の受光面と前記第２の受光面におけるそれぞれの前記第１検出領域および前記第４検出領域によって検出された信号と、前記第１の受光面と前記第２の受光面におけるそれぞれの前記第２検出領域および前記第３検出領域によって検出された信号との差信号に基づいてフォーカスエラー信号を生成し、
前記−１次光は、前記第２の光検出器に入射する、光ヘッド装置。
【請求項２】
光ヘッド装置と、前記光ヘッド装置を駆動する駆動装置と、情報媒体を回転させる回転機構とを備えた光情報装置であって、
前記光ヘッド装置は、所定の波長の光ビームを出射する光源と、前記光源から出射された前記光ビームを前記情報媒体上に集光する光学系と、前記情報媒体から反射された前記光ビームを受け取り、前記光ビームに基づいてフォーカスエラー信号を検出する第１の光検出器と、前記光ビームに基づいてトラッキングエラー信号を検出する第２の光検出器とを備え、
前記光ヘッド装置は、ホログラム素子をさらに備えており、
前記ホログラム素子は、前記情報媒体のラジアル方向に平行な直線と、前記情報媒体のタンジェンシャル方向に平行な直線とにより第１から第４のホログラム領域に分割されており、
前記第１ホログラム領域は、前記第２ホログラム領域と、前記情報媒体のラジアル方向に平行な直線を挟んで対向しており、
かつ、前記第１ホログラム領域は、前記第４ホログラム領域と、前記情報媒体のタンジェンシャル方向に平行な直線を挟んで対向しており、
前記情報媒体から反射された前記光ビームは、前記ホログラム素子によって＋１次回折光と−１次回折光とに変換され、前記＋１次回折光はさらに前記第１ホログラム領域と前記第４ホログラム領域により回折される第１の光ビームと、前記第２ホログラム領域と前記第３ホログラム領域により回折される第２の光ビームとに分割され、
前記第１の光検出器は、各々が第１検出領域から第４検出領域を含む第１および第２の受光面を有しており、
前記第１および第２の受光面のそれぞれの前記第１検出領域から第４検出領域は、前記情報媒体のタンジェンシャル方向に沿って前記第３検出領域、前記第１検出領域、前記第２検出領域および前記第４検出領域の順に配置されており、
前記第１の光ビームは、前記第１の受光面の前記第１検出領域および前記第２検出領域に非合焦点状態で入射し、
前記第２の光ビームは、前記第２の受光面の前記第１検出領域および前記第２検出領域に非合焦点状態で入射し、
前記第１の光検出器は、前記第１の受光面と前記第２の受光面におけるそれぞれの前記第１検出領域および前記第４検出領域によって検出された信号と、前記第１の受光面と前記第２の受光面におけるそれぞれの前記第２検出領域および前記第３検出領域によって検出された信号との差信号に基づいてフォーカスエラー信号を生成し、
前記−１次光は、前記第２の光検出器に入射する、光情報装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報媒体に情報を記録し、または、情報媒体に記録された情報を再生もしくは消去する光ヘッド装置および光ヘッド装置を含む光情報装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、光ディスクの発展に伴い、記録再生型の光ディスク、読み出し専用（ＲＯＭ）光ディスクなど様々な種類の光ディスクが開発されてきている。このような状況において、複数の種類の光ディスク上の情報を再生可能な光ヘッド装置が提案されている。そのような光ヘッド装置は、例えば、特開平８−０２２６２４号公報に開示されている。
【０００３】
以下、図１８を参照して従来の光ヘッド装置６００を説明する。
【０００４】
図１８は、従来の光ヘッド装置６００の構成を示す。図１８には、ｘｙｚ座標軸が示されている。ｘｙｚ座標軸は、方向を明確に説明するために使用される。本明細書および図面では、特に断りのない限り、ｘｙｚ座標軸はそれぞれ共通の方向を表すものとする。また、光学系中に一つまたは複数のミラー面が介在する場合には、ｘｙｚ座標軸はそれらのミラーによる写像を考慮した座標軸を表しているものとする。
【０００５】
光ヘッド装置６００は、ＬＤ−ＰＤユニット１６０と、コリメートレンズ１０２と、偏光異方性ホログラム１８０と、１／４波長板１１５と、対物レンズ１０３とを含む。
【０００６】
ＬＤ−ＰＤユニット１６０は、光ビームＬ０を出射する光源２と、情報媒体１０５から反射された光ビームＬ１を受け取る光検出器１９１と、情報媒体１０５から反射された光ビームＬ２を受け取る光検出器１９２とを含む。ＬＤ−ＰＤユニット１６０において、光源２と光検出器１９１、１９２とは特定の位置関係を有している。
【０００７】
光ヘッド装置６００は、偏光異方性ホログラム１８０と１／４波長板１１５と対物レンズ１０３を保持する保持部材１０６と、保持部材１０６をｚ軸方向に駆動する駆動部１１２とをさらに含む。
【０００８】
情報媒体１０５は、情報媒体１０５のタンジェンシャル方向がｙ軸方向に実質的に一致するように配置されている。
【０００９】
以下、光ヘッド装置６００の動作を説明する。
【００１０】
光源２は、ｘ軸方向に偏光した直線偏光の光ビームＬ０を出射する。光源２から出射された光ビームＬ０は、コリメートレンズ１０２によって平行光に変換される。その後、光ビームＬ０は、偏光異方性ホログラム１８０によって回折されることなく偏光異方性ホログラム１８０を透過する。光ビームＬ０の偏光状態は、１／４波長板１１５によって直線偏光から円偏光に変換される。光ビームＬ０は、対物レンズ１０３によって情報媒体１０５上に集光される。
【００１１】
情報媒体１０５から反射された光ビームは、光源２から出射された光ビームＬ０とは反対方向に進み、１／４波長板１１５を再び透過する。その光ビームの偏光状態は、１／４波長板１１５によって円偏光から直線偏光に変換される。その直線偏光の偏光方向は、光源２から出射された光ビームＬ０の偏光方向に垂直な方向（すなわち、ｙ軸方向）である。１／４波長板１１５を透過した光ビームは、偏光異方性ホログラム１８０によって＋１次回折光Ｌ１と−１次回折光Ｌ２とに分離される。＋１次回折光Ｌ１は、光検出器１９１に入射される。−１次回折光Ｌ２は、光検出器１９２に入射される。光検出器１９１、１９２は、サーボ信号や情報媒体１０５に記録された情報を示す信号を検出する。
【００１２】
以下、図１９、図２０を参照して、信号検出の詳細を説明する。
【００１３】
図１９は、偏光異方性ホログラム１８０のパターンを模式的に示す。偏光異方性ホログラム１８０は、偏光異方性ホログラム１８０の中心を通り、かつ、ｘ軸に平行な直線と、偏光異方性ホログラム１８０の中心を通り、かつ、ｙ軸に平行な直線とによって４つの領域（領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃおよび領域Ｄ）に分割されている。ここで、偏光異方性ホログラム１８０の中心は、光軸に一致している。
【００１４】
領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃおよび領域Ｄのそれぞれは、ｙ軸に平行な複数の直線によって短冊状の複数の領域にさらに分割されている。例えば、領域Ａでは、領域Ａｂと領域Ａｆとが交互に形成されている。同様に、領域Ｂでは領域Ｂｂと領域Ｂｆとが交互に形成され、領域Ｃでは領域Ｃｂと領域Ｃｆとが交互に形成され、領域Ｄでは領域Ｄｂと領域Ｄｆとが交互に形成される。
【００１５】
ここで、同一の領域名を有する領域は、同一の関数から形成されるホログラムパターンを有している。異なる領域名を有する領域は、異なる関数から形成されるホログラムパターンを有している。その結果、異なる領域名を有する領域では、光ビームが回折される方向または波面が異なっている。
【００１６】
図２０は、ＬＤ−ＰＤユニット１６０に設けられた光検出器１９１の受光面１９１ａと光検出器１９２の受光面１９２ａを示す。
【００１７】
受光面１９１ａと受光面１９２ａとは、発光点（すなわち、光ビームＬ０が出射される点）または発光点と等価な点に対して対称な位置に配置されている。図２０において、点Ｐは、発光点または発光点と等価な点を示す。
【００１８】
受光面１９１ａは、ｘ軸に平行な２本の直線Ｌ１Ｘ１、Ｌ１Ｘ２によって３つの領域（領域ＦＥ１、領域ＦＥ２および領域ＦＥ３）に分割されている。
【００１９】
受光面１９２ａは、ｘ軸に平行な１本の直線Ｌ２Ｘ１とｙ軸に平行な１本の直線Ｌ２Ｙ１によって４つの領域（領域ＴＥａ、領域ＴＥｂ、領域ＴＥｃおよび領域ＴＥｄ）に分割されている。
【００２０】
情報媒体１０５から反射された光ビームは、偏光異方性ホログラム１８０の回折作用によって＋１次回折光Ｌ１と−１次回折光Ｌ２とに変換される。＋１次回折光Ｌ１は、受光面１９１ａに入射される。−１次回折光Ｌ２は、受光面１９２ａに入射される。
【００２１】
受光面１９１ａ上には、偏光異方性ホログラム１８０の各領域に入射した光ビームに対応して光スポットが形成される。光スポットＬ１Ａｂ、Ｌ１Ａｆ、Ｌ１Ｂｂ、Ｌ１Ｂｆ、Ｌ１Ｃｂ、Ｌ１Ｃｆ、Ｌ１ＤｂおよびＬ１Ｄｆは、偏光異方性ホログラム１８０の領域Ａｂ、領域Ａｆ、領域Ｂｂ、領域Ｂｆ、領域Ｃｂ、領域Ｃｆ、領域Ｄｂおよび領域Ｄｆに入射した光ビームによってそれぞれ形成される。
【００２２】
受光面１９２ａ上には、偏光異方性ホログラム１８０の各領域に入射した光ビームに対応して光スポットが形成される。光スポットＬ２Ａｂ、Ｌ２Ａｆ、Ｌ２Ｂｂ、Ｌ２Ｂｆ、Ｌ２Ｃｂ、Ｌ２Ｃｆ、Ｌ２ＤｂおよびＬ２Ｄｆは、偏光異方性ホログラム１８０の領域Ａｂ、領域Ａｆ、領域Ｂｂ、領域Ｂｆ、領域Ｃｂ、領域Ｃｆ、領域Ｄｂおよび領域Ｄｆに入射した光ビームによってそれぞれ形成される。
【００２３】
偏光異方性ホログラム１８０は、情報媒体１０５の記録面上に最小の光スポットが形成される状態（合焦点状態）において以下に示す条件（１）〜（４）を満たすように設計されている。
【００２４】
（１）領域Ａｂ（図１９）に入射した光ビームは、受光面１９１ａより後方の点に収束する。領域Ａｆ（図１９）に入射した光ビームは、受光面１９１ａより前方の点に収束する。
【００２５】
（２）領域Ｂｂ（図１９）に入射した光ビームは、受光面１９１ａより後方の点に収束する。領域Ｂｆ（図１９）に入射した光ビームは、受光面１９１ａより前方の点に収束する。
【００２６】
（３）領域Ｃｂ（図１９）に入射した光ビームは、受光面１９１ａより後方の点に収束する。領域Ｃｆ（図１９）に入射した光ビームは、受光面１９１ａより前方の点に収束する。
【００２７】
（４）領域Ｄｂ（図１９）に入射した光ビームは、受光面１９１ａより後方の点に収束する。領域Ｄｆ（図１９）に入射した光ビームは、受光面１９１ａより前方の点に収束する。
【００２８】
光検出器１９１は、（数１）に従ってフォーカスエラー信号ＦＥを生成する。
【００２９】
【数１】
ＦＥ＝ＳFE1−（ＳFE2＋ＳFE3）
ここで、ＳFE1〜ＳFE3は、受光面１９１ａの領域ＦＥ１〜ＦＥ３において検出される信号を示す。
【００３０】
光検出器１９２は、トラッキングエラー信号ＴＥを生成する。トラッキングエラー信号ＴＥの生成には、情報媒体１０５の種類に応じて２つの方法のうち一方が使用される。すなわち、情報媒体１０５が連続溝形状の光ディスク（記録再生用の光ディスクなど）である場合にはプッシュプル法が使用される。情報媒体１０５がピット形状のトラック情報を有する光ディスク（ＲＯＭディスクなど）である場合には、位相差法が使用される。
【００３１】
プッシュプル法が使用される場合には、トラッキングエラー信号ＴＥは、（数２）に従って生成される。
【００３２】
【数２】
ＴＥ＝（ＳTEa＋ＳTEb）−（ＳTEc＋ＳTEd）
ここで、ＳTEa〜ＳTEdは、受光面１９２ａの領域ＴＥａ〜ＴＥｄにおいて検出される信号を示す。
【００３３】
位相差法が使用される場合には、トラッキングエラー信号ＴＥは、和信号（ＳTEa＋ＳTEc）の位相と和信号（ＳTEb＋ＳTEd）の位相との比較に基づいて生成され得る。
【００３４】
情報媒体１０５に記録された情報を示す信号は、光検出器１９１の受光面１９１ａの各領域において検出される信号をすべて加算することによって得られる。あるいは、そのような情報信号は、光検出器１９２の受光面１９２ａの各領域において検出される信号をすべて加算することによって得られる。あるいは、そのような情報信号は、光検出器１９１の受光面１９１ａの各領域において検出される信号と光検出器１９２の受光面１９２ａの各領域において検出される信号とをすべて加算することによって得られる。
【００３５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光ヘッド装置６００は、回折素子として偏光異方性ホログラム１８０を用いている。このため、入射する光ビームの波長が設計値からずれると、偏光異方性ホログラム１８０によって回折される角度がずれる。その結果、光検出器１９１上に形成される光スポットの位置が設計値からずれることになる。光ヘッド装置６００では、合焦点状態においてフォーカスエラー信号ＦＥの値が０になるように光スポットの位置が設計されている。しかしながら、上述した理由により、光スポットの位置が設計値からずれると、合焦点状態においてフォーカスエラー信号ＦＥの値が０にならなくなる。
【００３６】
このように、従来の光ヘッド装置６００では、光ビームの波長が設計値より長くなったり短くなったりすることにより、フォーカスオフセットが発生するという問題があった。
【００３７】
また、コリメートレンズ１０２の焦点距離が設計値からずれた場合にも、同様の理由から、フォーカスオフセットが発生するという問題があった。
【００３８】
フォーカスオフセットは、光ヘッド装置の動作を不安定にし、最悪の場合には情報媒体１０５に記録された信号を再生することが不可能になる。
【００３９】
図２１は、従来の光ヘッド装置６００における、合焦点位置からの情報媒体１０５の変位とフォーカスエラー信号ＦＥとの関係を示す。情報媒体１０５が合焦点位置から遠ざかる場合のフォーカスエラー信号ＦＥの特性と情報媒体１０５が合焦点位置に近づく場合のフォーカスエラー信号ＦＥの特性とが非対称になっていることがわかる。このような非対称な特性は、システムのサーボ特性に悪影響をおよぼすという問題点がある。
【００４０】
さらに、従来の光ヘッド装置６００では、合焦点位置からの情報媒体１０５の変位が十分に大きい場合でも、フォーカスエラー信号ＦＥの値が０に収束しない（すなわち、フォーカスエラー信号ＦＥの特性を示すグラフの裾引きが大きい）という問題点があった。このことは、ＣＤなどの単板の光ディスクに記録された信号を再生する場合には問題とならないが、ＤＶＤなどの２層ディスクに記録された信号を再生する場合には、その再生に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００４１】
図２２は、従来の光ヘッド装置６００によって２層ディスクを再生した場合のフォーカスエラー信号ＦＥの特性を示す。第１層からの反射光によって形成されるフォーカスエラー信号と第２層からの反射光によって形成されるフォーカスエラー信号とが互いに影響し合って、フォーカスオフセットが生じている。これにより、システムの特性が劣化する。
【００４２】
本発明は、以下の（１）〜（３）を達成することを目的とする。
【００４３】
（１）光ビームの波長やレンズの焦点距離が設計値からずれた場合でも、フォーカスオフセットを発生しない光ヘッド装置を提供する。
【００４４】
（２）良好な対称性を有するフォーカスエラー信号の特性を有する光ヘッド装置を提供する。
【００４５】
（３）合焦点位置からの光ディスクの変位が大きくなるにつれてフォーカスエラー信号が早く０に収束する（すなわち、フォーカスエラー信号の特性を示すグラフの裾引きが小さい）光ヘッド装置を提供する。
【００４６】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ヘッド装置は、所定の波長の光ビームを出射する光源と、前記光源から出射された前記光ビームを情報媒体上に集光する光学系と、前記情報媒体から反射された前記光ビームを受け取り、前記光ビームに基づいてフォーカスエラー信号を検出する第１の光検出器と、前記光ビームに基づいてトラッキングエラー信号を検出する第２の光検出器とを備えた光ヘッド装置であって、前記光ヘッド装置は、ホログラム素子をさらに備えており、前記ホログラム素子は、前記情報媒体のラジアル方向に平行な直線と、前記情報媒体のタンジェンシャル方向に平行な直線とにより第１から第４のホログラム領域に分割されており、前記第１ホログラム領域は、前記第２ホログラム領域と、前記情報媒体のラジアル方向に平行な直線を挟んで対向しており、かつ、前記第１ホログラム領域は、前記第４ホログラム領域と、前記情報媒体のタンジェンシャル方向に平行な直線を挟んで対向しており、前記情報媒体から反射された前記光ビームは、前記ホログラム素子によって＋１次回折光と−１次回折光とに変換され、前記＋１次回折光はさらに前記第１ホログラム領域と前記第４ホログラム領域により回折される第１の光ビームと、前記第２ホログラム領域と前記第３ホログラム領域により回折される第２の光ビームとに分割され、前記第１の光検出器は、各々が第１検出領域から第４検出領域を含む第１および第２の受光面を有しており、前記第１および第２の受光面のそれぞれの前記第１検出領域から第４検出領域は、前記情報媒体のタンジェンシャル方向に沿って前記第３検出領域、前記第１検出領域、前記第２検出領域および前記第４検出領域の順に配置されており、前記第１の光ビームは、前記第１の受光面の前記第１検出領域および前記第２検出領域に非合焦点状態で入射し、前記第２の光ビームは、前記第２の受光面の前記第１検出領域および前記第２検出領域に非合焦点状態で入射し、前記第１の光検出器は、前記第１の受光面と前記第２の受光面におけるそれぞれの前記第１検出領域および前記第４検出領域によって検出された信号と、前記第１の受光面と前記第２の受光面におけるそれぞれの前記第２検出領域および前記第３検出領域によって検出された信号との差信号に基づいてフォーカスエラー信号を生成し、前記−１次光は、前記第２の光検出器に入射するものであり、これにより上記目的が達成される。
【００４７】
本発明の光情報装置は、光ヘッド装置と、前記光ヘッド装置を駆動する駆動装置と、情報媒体を回転させる回転機構とを備えた光情報装置であって、前記光ヘッド装置は、所定の波長の光ビームを出射する光源と、前記光源から出射された前記光ビームを前記情報媒体上に集光する光学系と、前記情報媒体から反射された前記光ビームを受け取り、前記光ビームに基づいてフォーカスエラー信号を検出する第１の光検出器と、前記光ビームに基づいてトラッキングエラー信号を検出する第２の光検出器とを備え、前記光ヘッド装置は、ホログラム素子をさらに備えており、前記ホログラム素子は、前記情報媒体のラジアル方向に平行な直線と、前記情報媒体のタンジェンシャル方向に平行な直線とにより第１から第４のホログラム領域に分割されており、前記第１ホログラム領域は、前記第２ホログラム領域と、前記情報媒体のラジアル方向に平行な直線を挟んで対向しており、かつ、前記第１ホログラム領域は、前記第４ホログラム領域と、前記情報媒体のタンジェンシャル方向に平行な直線を挟んで対向しており、前記情報媒体から反射された前記光ビームは、前記ホログラム素子によって＋１次回折光と−１次回折光とに変換され、前記＋１次回折光はさらに前記第１ホログラム領域と前記第４ホログラム領域により回折される第１の光ビームと、前記第２ホログラム領域と前記第３ホログラム領域により回折される第２の光ビームとに分割され、前記第１の光検出器は、各々が第１検出領域から第４検出領域を含む第１および第２の受光面を有しており、前記第１および第２の受光面のそれぞれの前記第１検出領域から第４検出領域は、前記情報媒体のタンジェンシャル方向に沿って前記第３検出領域、前記第１検出領域、前記第２検出領域および前記第４検出領域の順に配置されており、前記第１の光ビームは、前記第１の受光面の前記第１検出領域および前記第２検出領域に非合焦点状態で入射し、前記第２の光ビームは、前記第２の受光面の前記第１検出領域および前記第２検出領域に非合焦点状態で入射し、前記第１の光検出器は、前記第１の受光面と前記第２の受光面におけるそれぞれの前記第１検出領域および前記第４検出領域によって検出された信号と、前記第１の受光面と前記第２の受光面におけるそれぞれの前記第２検出領域および前記第３検出領域によって検出された信号との差信号に基づいてフォーカスエラー信号を生成し、前記−１次光は、前記第２の光検出器に入射するものである。
【００５８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施形態１の光ヘッド装置１００の構成を示す。光ヘッド装置１００は、情報媒体１０５に情報を記録し、または、情報媒体１０５に記録された情報を再生もしくは消去する。情報媒体１０５は、例えば、光ディスクや光カードである。情報媒体１０５は、ＣＤに代表される単板の光ディスクであってもよく、ＤＶＤに代表される２層構造を有する光ディスクであってもよい。
【００５９】
光ヘッド装置１００は、ＬＤ−ＰＤユニット１６１と、コリメートレンズ１０２と、偏光異方性ホログラム１８１と、１／４波長板１１５と、対物レンズ１０３とを含む。
【００６０】
ＬＤ−ＰＤユニット１６１は、光ビームＬ０を出射する光源１０１と、情報媒体１０５から反射された光ビームＬ１を受け取る光検出器１９３と、情報媒体１０５から反射された光ビームＬ２を受け取る光検出器１９４とを含む。ＬＤ−ＰＤユニット１６１において、光源１０１と光検出器１９３、１９４とは図２を参照して後述されるように特定の位置関係を有している。
【００６１】
光ヘッド装置１００は、偏光異方性ホログラム１８１と１／４波長板１１５と対物レンズ１０３を保持する保持部材１０６と、保持部材１０６をｚ軸方向に駆動する駆動部１１２とをさらに含む。
【００６２】
情報媒体１０５は、情報媒体１０５のタンジェンシャル方向がｙ軸方向に実質的に一致するように配置されている。ここで、情報媒体１０５のタンジェンシャル方向とは、情報媒体１０５に形成されているピット列の方向または情報媒体１０５に形成されている溝方向をいう。
【００６３】
以下、光ヘッド装置１００の動作を説明する。
【００６４】
光源１０１は、ｘ軸方向に偏光した直線偏光の光ビームＬ０を出射する。光源１０１から出射された光ビームＬ０は、コリメートレンズ１０２によって平行光に変換される。その後、光ビームＬ０は、偏光異方性ホログラム１８１によって回折されることなく偏光異方性ホログラム１８１を透過する。光ビームＬ０の偏光状態は、１／４波長板１１５によって直線偏光から円偏光に変換される。光ビームＬ０は、対物レンズ１０３によって情報媒体１０５上に集光される。
【００６５】
情報媒体１０５から反射された光ビームは、光源１０１から出射された光ビームＬ０とは反対方向に進み、１／４波長板１１５を再び透過する。その光ビームの偏光状態は、１／４波長板１１５によって円偏光から直線偏光に変換される。その直線偏光の偏光方向は、光源１０１から出射された光ビームＬ０の偏光方向に垂直な方向（すなわち、ｙ軸方向）である。１／４波長板１１５を透過した光ビームは、偏光異方性ホログラム１８１によって＋１次回折光Ｌ１と−１次回折光Ｌ２とに分離される。＋１次回折光Ｌ１は、光検出器１９３に入射される。−１次回折光Ｌ２は、光検出器１９４に入射される。光検出器１９３、１９４は、サーボ信号や情報媒体１０５に記録された情報を示す信号を検出する。
【００６６】
図２は、ＬＤ−ＰＤユニット１６１の構造を示す。シリコン基板２０４の上に光源１０１が固定されている。光源１０１は、例えば、半導体レーザである。また、光検出器１９３、１９４は、シリコン基板２０４の表面に形成されている。光源１０１から出射された光ビームＬ０は、シリコン基板２０４に形成されたエッチングミラー２０５によって反射され、シリコン基板２０４と垂直な方向に出射される。
【００６７】
光源１０１と光検出器１９３、１９４との位置関係は、温度変化や振動などの影響を受けにくく安定である。光源１０１は、光検出器１９３、１９４が形成されるシリコン基板２０４に直接的に固定されるからである。さらに、光源１０１をシリコン基板２０４に高い精度で取り付けることができる。光源１０１は、シリコン基板２０４の表面に実装されるからである。このように、ＬＤ−ＰＤユニット１６１は、量産に適した構造を有している。
【００６８】
図３は、偏光異方性ホログラム１８１の構造を示す。偏光異方性ホログラム１８１は、特定の方向に偏光した光を透過し、その特定の方向に直交する方向に偏光した光を回折する機能を有している。図３において、Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃは結晶の軸を表している。
【００６９】
図３に示されるように、ｘ面のニオブ酸リチウム基板２０７の上に、プロトン交換領域２０８が周期的に形成されている。プロトン交換領域２０８の領域を選択的にエッチングすることにより、溝２０９が形成されている。
【００７０】
以下、偏光異方性ホログラム１８１の動作を説明する。
【００７１】
常光が偏光異方性ホログラム１８１に入射した場合には、プロトン交換領域２０８において屈折率が０．０４だけ減少する。従って、常光がプロトン交換領域２０８を透過することによりその常光の位相が進み、その常光が溝２０９を透過することによりその常光の位相がさらに進む。
【００７２】
一方、異常光が偏光異方性ホログラム１８１に入射した場合には、プロトン交換領域２０８において屈折率が０．１４５だけ増加する。異常光がプロトン交換領域２０８を透過することによりその異常光の位相が遅れ、その異常光が溝２０９をさらに透過することによりその異常光の位相が進む。プロトン交換領域２０８による異常光の位相の遅れは、溝２０９による異常光の位相の進みによって相殺される。
【００７３】
プロトン交換領域２０８の深さと溝２０９の深さとを適切に決定することにより、常光を回折し異常光を回折しない偏光分離機能を実現することができる。例えば、偏光異方性ホログラム１８１に入射される光の波長が０．７８μｍであると仮定する。この場合、偏光分離機能を実現するには、溝２０９の深さｄａを０．２５μｍとし、プロトン交換領域２０８の深さｄｐを２．２２μｍとすれば良い。なお、溝２０９は任意の領域に分割され得る。溝２０９は任意のパターンを有し得る。回折光の波面は任意に加工可能である。
以下、図４、図５を参照して、信号検出の詳細を説明する。
【００７４】
図４は、偏光異方性ホログラム１８１のパターンを模式的に示す。偏光異方性ホログラム１８１は、偏光異方性ホログラム１８１の中心を通り、かつ、ｘ軸に平行な直線と、偏光異方性ホログラム１８１の中心を通り、かつ、ｙ軸に平行な直線とによって４つの領域（領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃおよび領域Ｄ）に分割されている。
【００７５】
より詳しくいうと、偏光異方性ホログラム１８１の中心をｘｙｚ座標軸の原点とするとき、ｘ＞０かつｙ＞０を満たす領域を領域Ａと定義し、ｘ＞０かつｙ＜０を満たす領域を領域Ｂと定義し、ｘ＜０かつｙ＜０を満たす領域を領域Ｃと定義し、ｘ＜０かつｙ＞０を満たす領域を領域Ｄと定義する。ここで、偏光異方性ホログラム１８１の中心は、光軸に一致している。
【００７６】
領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃおよび領域Ｄのそれぞれは、ｙ軸に平行な複数の直線によって短冊状の複数の領域にさらに分割されている。例えば、領域Ａでは、領域Ａｂと領域Ａｆとが交互に形成されている。同様に、領域Ｂでは領域Ｂｂと領域Ｂｆとが交互に形成され、領域Ｃでは領域Ｃｂと領域Ｃｆとが交互に形成され、領域Ｄでは領域Ｄｂと領域Ｄｆとが交互に形成される。
【００７７】
ここで、同一の領域名を有する領域は、同一の関数から形成されるホログラムパターンを有している。異なる領域名を有する領域は、異なる関数から形成されるホログラムパターンを有している。その結果、異なる領域名を有する領域では、光ビームが回折される方向または波面が異なっている。
【００７８】
図５は、ＬＤ−ＰＤユニット１６１に設けられた光検出器１９３の受光面１９３ａと光検出器１９４の受光面１９４ａを示す。
【００７９】
受光面１９３ａと受光面１９４ａとは、発光点（すなわち、光ビームＬ０が出射される点）または発光点と等価な点に対して対称な位置に配置されている。図５において、点Ｐは、発光点または発光点と等価な点を示す。
【００８０】
受光面１９３ａは、ｘ軸に平行な２本の直線Ｌ１Ｘ１、Ｌ１Ｘ２とｙ軸に平行な１本の直線Ｌ１Ｙ１によって６つの領域（領域ＦＥ１、領域ＦＥ２、領域ＦＥ３、領域ＦＥ４、領域ＦＥ５および領域ＦＥ６）に分割されている。
【００８１】
受光面１９４ａは、ｘ軸に平行な１本の直線Ｌ２Ｘ１とｙ軸に平行な１本の直線Ｌ２Ｙ１によって４つの領域（領域ＴＥａ、領域ＴＥｂ、領域ＴＥｃおよび領域ＴＥｄ）に分割されている。
【００８２】
情報媒体１０５から反射された光ビームは、偏光異方性ホログラム１８１の回折作用によって＋１次回折光Ｌ１と−１次回折光Ｌ２とに変換される。＋１次回折光Ｌ１は、受光面１９３ａに入射される。−１次回折光Ｌ２は、受光面１９４ａに入射される。
【００８３】
受光面１９３ａ上には、偏光異方性ホログラム１８１の各領域に入射した光ビームに対応して光スポットが形成される。光スポットＬ１Ａｂ、Ｌ１Ａｆ、Ｌ１Ｂｂ、Ｌ１Ｂｆ、Ｌ１Ｃｂ、Ｌ１Ｃｆ、Ｌ１ＤｂおよびＬ１Ｄｆは、偏光異方性ホログラム１８１の領域Ａｂ、領域Ａｆ、領域Ｂｂ、領域Ｂｆ、領域Ｃｂ、領域Ｃｆ、領域Ｄｂおよび領域Ｄｆに入射した光ビームによってそれぞれ形成される。
【００８４】
受光面１９４ａ上には、偏光異方性ホログラム１８１の各領域に入射した光ビームに対応して光スポットが形成される。光スポットＬ２Ａｂ、Ｌ２Ａｆ、Ｌ２Ｂｂ、Ｌ２Ｂｆ、Ｌ２Ｃｂ、Ｌ２Ｃｆ、Ｌ２ＤｂおよびＬ２Ｄｆは、偏光異方性ホログラム１８１の領域Ａｂ、領域Ａｆ、領域Ｂｂ、領域Ｂｆ、領域Ｃｂ、領域Ｃｆ、領域Ｄｂおよび領域Ｄｆに入射した光ビームによってそれぞれ形成される。
【００８５】
偏光異方性ホログラム１８１は、情報媒体１０５の記録面上に最小の光スポットが形成される状態（合焦点状態）において以下に示す条件（１）〜（４）を満たすように設計されている。
【００８６】
（１）領域Ａｂ（図４）に入射した光ビームは、受光面１９３ａより後方の点に収束する。領域Ａｆ（図４）に入射した光ビームは、受光面１９３ａより前方の点に収束する。光スポットＬ１Ａｂ、Ｌ１Ａｆは、受光面１９３ａの領域ＦＥ４と領域ＦＥ６とにまたがるように形成される。
【００８７】
（２）領域Ｂｂ（図４）に入射した光ビームは、受光面１９３ａより後方の点に収束する。領域Ｂｆ（図４）に入射した光ビームは、受光面１９３ａより前方の点に収束する。光スポットＬ１Ｂｂ、Ｌ１Ｂｆは、受光面１９３ａの領域ＦＥ４と領域ＦＥ５とにまたがるように形成される。
【００８８】
（３）領域Ｃｂ（図４）に入射した光ビームは、受光面１９３ａより後方の点に収束する。領域Ｃｆ（図４）に入射した光ビームは、受光面１９３ａより前方の点に収束する。光スポットＬ１Ｃｂ、Ｌ１Ｃｆは、受光面１９３ａの領域ＦＥ１と領域ＦＥ３とにまたがるように形成される。
【００８９】
（４）領域Ｄｂ（図４）に入射した光ビームは、受光面１９３ａより後方の点に収束する。領域Ｄｆ（図４）に入射した光ビームは、受光面１９３ａより前方の点に収束する。光スポットＬ１Ｄｂ、Ｌ１Ｄｆは、受光面１９３ａの領域ＦＥ１と領域ＦＥ２とにまたがるように形成される。
【００９０】
本明細書では、「受光面より後方の点」とは、受光面のｚ座標より小さいｚ座標を有する点をいうと定義し、「受光面より前方の点」とは、受光面のｚ座標より大きいｚ座標を有する点をいうと定義する。
【００９１】
光検出器１９３は、（数３）に従ってフォーカスエラー信号ＦＥを生成する。
【００９２】
【数３】
ＦＥ＝（ＳFE1＋ＳFE5＋ＳFE6）−（ＳFE2＋ＳFE3＋ＳFE4）
ここで、ＳFE1〜ＳFE6は、受光面１９３ａの領域ＦＥ１〜ＦＥ６において検出される信号を示す。
【００９３】
光検出器１９４は、トラッキングエラー信号ＴＥを生成する。トラッキングエラー信号ＴＥの生成には、情報媒体１０５の種類に応じて２つの方法のうち一方が使用される。すなわち、情報媒体１０５が連続溝形状の光ディスク（記録再生用の光ディスクなど）である場合にはプッシュプル法が使用される。情報媒体１０５がピット形状のトラック情報を有する光ディスク（ＲＯＭディスクなど）である場合には、位相差法が使用される。
【００９４】
プッシュプル法が使用される場合には、トラッキングエラー信号ＴＥは、（数４）に従って生成される。
【００９５】
【数４】
ＴＥ＝（ＳTEa＋ＳTEb）−（ＳTEc＋ＳTEd）
ここで、ＳTEa〜ＳTEdは、受光面１９４ａの領域ＴＥａ〜ＴＥｄにおいて検出される信号を示す。
【００９６】
位相差法が使用される場合には、トラッキングエラー信号ＴＥは、和信号（ＳTEa＋ＳTEc）の位相と和信号（ＳTEb＋ＳTEd）の位相との比較に基づいて生成され得る。
【００９７】
情報媒体１０５に記録された情報を示す信号は、光検出器１９３の受光面１９３ａの各領域において検出される信号をすべて加算することによって得られる。あるいは、そのような情報信号は、光検出器１９４の受光面１９４ａの各領域において検出される信号をすべて加算することによって得られる。あるいは、そのような情報信号は、光検出器１９３の受光面１９３ａの各領域において検出される信号と光検出器１９４の受光面１９４ａの各領域において検出される信号とをすべて加算することによって得られる。
【００９８】
本発明による光ヘッド装置１００では、光ビームの波長が設計値からずれてもフォーカスオフセットを生じない。以下、その理由を説明する。
光ビームの波長が設計値からずれると、偏光異方性ホログラム１８１によって回折される光ビームの角度がずれる。その結果、光検出器１９３の受光面１９３ａ上に形成される光スポットの位置が設計値からずれる。
【００９９】
しかしながら、光ヘッド装置１００では、光検出器１９３の受光面１９３ａに形成される光スポットの位置がずれた場合でも、（数３）に従って生成されるフォーカスエラー信号ＦＥの値は０に維持される。
【０１００】
例えば、光ビームの波長が設計値より長くなった場合、光スポットＬ１Ｂｂ、Ｌ１Ｂｆ、Ｌ１Ｄｂ、Ｌ１Ｄｆは、ｘ軸のマイナス方向に移動し、かつ、ｙ軸のプラス方向に移動する。また、この場合、光スポットＬ１Ａｂ、Ｌ１Ａｆ、Ｌ１Ｃｂ、Ｌ１Ｃｆは、ｘ軸のマイナス方向に移動し、かつ、ｙ軸のマイナス方向に移動する。
【０１０１】
ｘ軸方向の光スポットの移動は光検出器１９３のｘ軸方向の幅を十分大きくとれば無視することができる。従って、実際には、ｙ軸方向の光スポットの移動だけを考慮すればよい。
【０１０２】
ｙ軸方向の光スポットの移動により、信号ＳFE1および信号ＳFE4は減少する。しかし、そのような信号の変化は、フォーカスエラー信号ＦＥを（数３）に従って生成する際に相殺される。また、ｙ軸方向の光スポットの移動により、信号ＳFE2、信号ＳFE3、信号ＳFE5および信号ＳFE6は増加する。しかし、そのような信号の変化も、フォーカスエラー信号ＦＥを（数３）に従って生成する際に相殺される。その結果、ｙ軸方向に光スポットが移動することによってフォーカスオフセットが発生することはない。
【０１０３】
以下、図６〜図９を参照して、フォーカスオフセットを生じないようにフォーカスエラー信号ＦＥを生成する原理をさらに詳しく説明する。
【０１０４】
図６は、偏光異方性ホログラム１８１のパターンを模式的に示す。図６は、説明の簡略化のために、図４に示される偏光異方性ホログラム１８１のパターンのうち、領域Ａのパターンと領域Ｃのパターンのみを示したものである。
【０１０５】
領域Ａおよび領域Ｃのそれぞれは、ｙ軸に平行な複数の直線によって短冊状の複数の領域に分割されている。領域Ａは、領域Ａｂと領域Ａｆとに分割されている。領域Ａｂと領域Ａｆとは交互に配置されている。領域Ｃは、領域Ｃｂと領域Ｃｆとに分割されている。領域Ｃｂと領域Ｃｆとは交互に配置されている。
図７は、フォーカスエラー信号ＦＥの生成を説明するための図である。図７において、参照番号１９３ａ’は、図５に示される光検出器１９３の受光面１９３ａをｘ軸に平行な直線Ｌ１Ｘ３（図５において波線で示される）によって分割することによって得られる下半分の受光面を示す。
【０１０６】
受光面１９３ａ’は、ｘ軸に平行な直線Ｌ１Ｘ２とｙ軸に平行な直線Ｌ１Ｙ１とによって４つの領域（領域ＦＥ１’、領域ＦＥ３、領域ＦＥ４’および領域ＦＥ６）に分割されている。
【０１０７】
領域ＦＥ１’、領域ＦＥ３、領域ＦＥ４’および領域ＦＥ６のそれぞれは、入射される光ビームの光量に応じて検出信号を生成する。すなわち、領域ＦＥ１’、領域ＦＥ３、領域ＦＥ４’および領域ＦＥ６のそれぞれは、フォトディテクタとして機能する。領域ＦＥ１’と領域ＦＥ３とを第１のフォトディテクタ対と定義する。領域ＦＥ４’と領域ＦＥ６とを第２のフォトディテクタ対と定義する。第１のフォトディテクタ対と第２のフォトディテクタ対とは、情報媒体１０５のタンジェンシャル方向に実質的に垂直な方向（すなわち、ｘ軸方向）に配置されている。
【０１０８】
フォーカスエラー信号ＦＥは、第１のフォトディテクタ対によって生成される差信号（ＳFE1'−ＳFE3）と第２のフォトディテクタ対によって生成される差信号（ＳFE6−ＳFE4'）を加算することによって得られる。すなわち、フォーカスエラー信号ＦＥは、（数５）によって表現される。
【０１０９】
【数５】
ＦＥ＝（ＳFE1'−ＳFE3）＋（ＳFE6−ＳFE4'）
ここで、ＳFE1'、ＳFE3、ＳFE4'、ＳFE6は、受光面１９３ａ’の領域ＦＥ１’、領域ＦＥ３、領域ＦＥ４’および領域ＦＥ６において検出される信号を示す。
【０１１０】
図７（ｂ）は、合焦点状態において受光面１９３ａ’に形成される光スポットＬ１Ａｂ、Ｌ１Ａｆ、Ｌ１ＣｂおよびＬ１Ｃｆの形状および位置を示す。
【０１１１】
合焦点状態では、光スポットＬ１Ｃｂの半径と光スポットＬ１Ｃｆの半径とは等しく、領域ＦＥ１’に入射する光ビームの光量と領域ＦＥ３に入射する光ビームの光量とは等しい。従って、第１のフォトディテクタ対によって生成される差信号（ＳFE1'−ＳFE3）は０となる。
【０１１２】
合焦点状態では、光スポットＬ１Ａｂの半径と光スポットＬ１Ａｆの半径とは等しく、領域ＦＥ４’に入射する光ビームの光量と領域ＦＥ６に入射する光ビームの光量とは等しい。従って、第２のフォトディテクタ対によって生成される差信号（ＳFE6−ＳFE4'）は０となる。
【０１１３】
従って、合焦点状態では、ＦＥ＝０となる（（数５）参照）。
【０１１４】
次に、合焦点状態以外の場合を考察する。合焦点状態における情報媒体１０５と光ヘッド装置１００との距離をＤｆ、情報媒体１０５と光ヘッド装置１００との間の実際の距離をｄと表す。合焦点状態では、ｄ＝Ｄｆである。
図７（ａ）は、合焦点状態より情報媒体１０５が光ヘッド装置１００から遠ざかった場合（すなわち、ｄ＞Ｄｆの場合）において受光面１９３ａ’に形成される光スポットＬ１Ａｂ、Ｌ１Ａｆ、Ｌ１ＣｂおよびＬ１Ｃｆの形状および位置を示す。この場合には、偏光異方性ホログラム１８１の各領域に入射した光ビームは、合焦点状態に比べて受光面１９３ａ’の前方の点に収束する。その結果、光スポットＬ１Ａｂ、Ｌ１Ｃｂの半径は小さくなり、光スポットＬ１Ａｆ、Ｌ１Ｃｆの半径は大きくなる。
【０１１５】
ｄ＞Ｄｆの場合には、合焦点状態に比べて、領域ＦＥ１’に入射する光ビームの光量が減少し、領域ＦＥ３に入射する光ビームの光量が増加する。従って、合焦点状態に比べて、第１のフォトディテクタ対によって生成される差信号（ＳFE1'−ＳFE3）は減少する。その結果、（ＳFE1'−ＳFE3）＜０となる。
【０１１６】
ｄ＞Ｄｆの場合には、合焦点状態に比べて、領域ＦＥ６に入射する光ビームの光量が減少し、領域ＦＥ４’に入射する光ビームの光量が増加する。従って、合焦点状態に比べて、第２のフォトディテクタ対によって生成される差信号（ＳFE6−ＳFE4'）は減少する。その結果、（ＳFE6−ＳFE4'）＜０となる。
【０１１７】
従って、ｄ＞Ｄｆの場合には、ＦＥ＜０となる（（数５）参照）。
【０１１８】
図７（ｃ）は、合焦点状態より情報媒体１０５が光ヘッド装置１００に近づいた場合（すなわち、ｄ＜Ｄｆの場合）において受光面１９３ａ’に形成される光スポットＬ１Ａｂ、Ｌ１Ａｆ、Ｌ１ＣｂおよびＬ１Ｃｆの形状および位置を示す。この場合には、偏光異方性ホログラム１８１の各領域に入射した光ビームは、合焦点状態に比べて受光面１９３ａ’の後方の点に収束する。その結果、光スポットＬ１Ａｆ、Ｌ１Ｃｆの半径は小さくなり、光スポットＬ１Ａｂ、Ｌ１Ｃｂの半径は大きくなる。
【０１１９】
ｄ＜Ｄｆの場合には、合焦点状態に比べて、領域ＦＥ１’に入射する光ビームの光量が増加し、領域ＦＥ３に入射する光ビームの光量が減少する。従って、合焦点状態に比べて、第１のフォトディテクタ対によって生成される差信号（ＳFE1'−ＳFE3）は増加する。その結果、（ＳFE1'−ＳFE3）＞０となる。
【０１２０】
ｄ＜Ｄｆの場合には、合焦点状態に比べて、領域ＦＥ６に入射する光ビームの光量が増加し、領域ＦＥ４’に入射する光ビームの光量が減少する。従って、合焦点状態に比べて、第２のフォトディテクタ対によって生成される差信号（ＳFE6−ＳFE4'）は増加する。その結果、（ＳFE6−ＳFE4'）＞０となる。
【０１２１】
従って、ｄ＜Ｄｆの場合には、ＦＥ＞０となる（（数５）参照）。
【０１２２】
このように、フォーカスエラー信号ＦＥの正負により、合焦点状態より光ヘッド装置１００が情報媒体１０５に近づいているか遠ざかっているかを検出することができる。
【０１２３】
光ヘッド装置１００は、光ビームの波長が設計値からずれた場合でもフォーカスオフセットを生じないように構成されている。以下、図８を参照してその原理を説明する。以下の説明では、光ビームの波長の設計値をλｄ、光ビームの波長の実際値をλとする。
【０１２４】
図８（ｂ）は、光ビームの波長が設計値に一致し（すなわち、λ＝λｄ）、かつ、合焦点状態の場合において、受光面１９３ａ’に形成される光スポットＬ１Ａｂ、Ｌ１Ａｆ、Ｌ１ＣｂおよびＬ１Ｃｆの形状および位置を示す。図８の中段に示される光スポットの形状および位置は、図７の中段に示される光スポットの形状および位置と同一である。
【０１２５】
図８（ａ）は、光ビームの波長が設計値より長く（すなわち、λ＞λｄ）、かつ、合焦点状態の場合において、受光面１９３ａ’に形成される光スポットＬ１Ａｂ、Ｌ１Ａｆ、Ｌ１ＣｂおよびＬ１Ｃｆの形状および位置を示す。この場合には、偏光異方性ホログラム１８１による光ビームの回折角が大きくなるため、光スポットＬ１Ａｂ、Ｌ１Ａｆ、Ｌ１ＣｂおよびＬ１Ｃｆは、それぞれ、ｘ軸のマイナス方向に移動し、かつ、ｙ軸のマイナス方向に移動する。
【０１２６】
光スポットがｘ軸方向に移動することは、フォーカスエラー信号ＦＥには影響を与えない。そのような移動は、第１および第２のフォトディテクタ対によって生成される差信号に影響を与えないからである。
【０１２７】
光スポットがｙ軸方向に移動することは、第１および第２のフォトディテクタ対によって生成される差信号に影響を与える。しかし、第１のフォトディテクタ対によって生成される差信号に対する影響は、第２のフォトディテクタ対によって生成される差信号に対する影響によって相殺される。すなわち、第１のフォトディテクタ対によって生成される差信号が増加する場合には、その増加分に等しい分だけ第２のフォトディテクタ対によって生成される差信号が減少する。逆に、第１のフォトディテクタ対によって生成される差信号が減少する場合には、その減少分に等しい分だけ第２のフォトディテクタ対によって生成される差信号が増加する。従って、結果的に、光スポットがｙ軸方向に移動することは、フォーカスエラー信号ＦＥに影響を与えないこととなる。以下、さらに詳しく説明する。
【０１２８】
光スポットがｙ軸のマイナス方向に移動することによって、領域ＦＥ１’および領域ＦＥ４’に入射する光ビームの光量は減少し、領域ＦＥ３および領域ＦＥ６に入射する光ビームの光量は増加する。
【０１２９】
領域ＦＥ１’における光量の減少分をΔＳFE1'、領域ＦＥ４’における光量の減少分をΔＳFE4'、領域ＦＥ３における光量の増加分をΔＳFE3、領域ＦＥ６における光量の増加分をΔＳFE6と表すと、（数６）が成立する。光スポットＬ１Ｃｂ、Ｌ１Ｃｆのｙ軸方向の移動量と光スポットＬ１Ａｂ、Ｌ１Ａｆのｙ軸方向の移動量とは等しいからである。
【０１３０】
【数６】
ΔＳFE1'＝ΔＳFE6、かつ、ΔＳFE4'＝ΔＳFE3
第１フォトディテクタ対によって生成される差信号（ＳFE1'−ＳFE3）の減少分をΔＳ1、第２フォトディテクタ対によって生成される差信号（ＳFE6−ＳFE4'）の増加分をΔＳ2と表すと、（数７）が成立する。
【０１３１】
【数７】
ΔＳ1＝ΔＳFE1'＋ΔＳFE3、かつ、ΔＳ2＝ΔＳFE6＋ΔＳFE4'
（数６）および（数７）から、（数８）が成立する。
【０１３２】
【数８】
ΔＳ1＝ΔＳ2
（数８）から、光ビームの波長が設計値より長くなった場合でも、合焦点状態では、フォーカスエラー信号ＦＥが０に維持されることが分かる。
【０１３３】
図８（ｃ）は、光ビームの波長が設計値より短く（すなわち、λ＜λｄ）、かつ、合焦点状態の場合において、受光面１９３ａ’に形成される光スポットＬ１Ａｂ、Ｌ１Ａｆ、Ｌ１ＣｂおよびＬ１Ｃｆの形状および位置を示す。この場合には、偏光異方性ホログラム１８１による光ビームの回折角が小さくなるため、光スポットＬ１Ａｂ、Ｌ１Ａｆ、Ｌ１ＣｂおよびＬ１Ｃｆは、それぞれ、ｘ軸のプラス方向に移動し、かつ、ｙ軸のプラス方向に移動する。この場合にも、同様の原理に基づいて、（数８）が成立する。従って、光ビームの波長が設計値より短くなった場合でも、合焦点状態では、フォーカスエラー信号ＦＥが０に維持される。
【０１３４】
このように、第１のフォトディテクタ対によって生成される差信号（ＳFE1'−ＳFE3）の変化は、第２のフォトディテクタ対によって生成される差信号（ＳFE6−ＳFE4'）の変化によって相殺される。これにより、光ビームの波長ずれによるフォーカスオフセットの発生を防止することができる。
【０１３５】
受光面１９３ａ’について上述した説明は、図５に示される光検出器１９３の受光面１９３ａをｘ軸に平行な直線Ｌ１Ｘ３（図５において波線で示される）によって分割することによって得られる上半分の受光面にも適用することができる。その上半分の受光面は、ｘ軸に平行な直線Ｌ１Ｘ１とｙ軸に平行な直線Ｌ１Ｙ１とによって４つの領域（領域ＦＥ１”、領域ＦＥ２、領域ＦＥ４”および領域ＦＥ５）に分割されている。すなわち、領域ＦＥ１は、直線Ｌ１Ｘ３によって領域ＦＥ１’と領域ＦＥ１”とに分割され、領域ＦＥ４は、直線Ｌ１Ｘ３によって領域ＦＥ４’と領域ＦＥ４”とに分割されている。
【０１３６】
領域ＦＥ１”、領域ＦＥ２、領域ＦＥ４”および領域ＦＥ５のそれぞれは、入射される光ビームの光量に応じて検出信号を生成する。すなわち、領域ＦＥ１”、領域ＦＥ２、領域ＦＥ４”および領域ＦＥ５のそれぞれは、フォトディテクタとして機能する。領域ＦＥ１”と領域ＦＥ２とを第３のフォトディテクタ対と定義する。領域ＦＥ４”と領域ＦＥ５とを第４のフォトディテクタ対と定義する。上述した原理と同一の原理に基づき、第３のフォトディテクタ対によって生成される差信号（ＳFE1"−ＳFE2）の変化は、第４のフォトディテクタ対によって生成される差信号（ＳFE5−ＳFE4"）の変化によって相殺される。
【０１３７】
（数３）は、（数９）に示すように変形することができる。
【０１３８】
【数９】
0004090110.tif 000002
（数９）は、（数３）によって定義されるフォーカスエラー信号ＦＥが、第１のフォトディテクタ対によって生成される差信号（ＳFE1'−ＳFE3）と第２のフォトディテクタ対によって生成される差信号（ＳFE6−ＳFE4'）と第３のフォトディテクタ対によって生成される差信号（ＳFE1"−ＳFE2）と第４のフォトディテクタ対によって生成される差信号（ＳFE5−ＳFE4"）とを加算することによって得られることを示している。
【０１３９】
なお、フォトディテクタ対の数は、２、４に限定されない。Ｎ個のフォトディテクタ対に対して本発明を適用することが可能である。ここで、Ｎは２以上の任意の整数である。
【０１４０】
このように、フォーカスエラー信号ＦＥは、複数のフォトディテクタ対のそれぞれによって生成される差信号の総和をとることによって得られる。この場合には、複数のフォトディテクタ対のうちの少なくとも１つによって生成される差信号の変化が複数のフォトディテクタ対のうちの他の少なくとも１つによって生成される差信号の変化によって相殺される。
【０１４１】
なお、図８に示される例では、第１のフォトディテクタ対に対応する領域ＦＥ１’、ＦＥ３と第２のフォトディテクタ対に対応する領域ＦＥ４’、ＦＥ６とは、ｘ軸方向に配置されている。しかし、これらの領域を配置する方向はｘ軸方向には限定されない。これらの領域をｙ軸方向に配置してもよい。
図９は、領域ＦＥ１’、ＦＥ３と領域ＦＥ４’、ＦＥ６とをｙ軸方向に配置した受光面１９３ａ”を示す。
【０１４２】
領域ＦＥ１’、ＦＥ３と領域ＦＥ４’、ＦＥ６とをｙ軸方向に配置した場合には、第１フォトディテクタ対によって生成される差信号（ＳFE1'−ＳFE3）の変化は、第２フォトディテクタ対によって生成される差信号（ＳFE6−ＳFE4'）の変化によって完全には相殺されない。光スポットＬ１Ａｂ、Ｌ１Ａｆのｙ軸方向の移動量と光スポットＬ１Ｃｂ、Ｌ１Ｃｆのｙ軸方向の移動量とが異なるからである。
【０１４３】
しかし、第１フォトディテクタ対によって生成される差信号（ＳFE1'−ＳFE3）の変化と第２フォトディテクタ対によって生成される差信号（ＳFE6−ＳFE4'）の変化とが逆方向である点は、図８を参照して説明した原理と同一である。従って、第１フォトディテクタ対によって生成される差信号（ＳFE1'−ＳFE3）の変化は、第２フォトディテクタ対によって生成される差信号（ＳFE6−ＳFE4'）の変化によって完全には相殺されないまでもかなり低減される。
【０１４４】
以上のように、本発明によれば光ビームの波長が設計値からずれた場合にも、フォーカスオフセットの発生を防止することができる。さらに、光ヘッド装置１００を用いて光情報装置を製造することができる。光ヘッド装置１００を含む光情報装置は、優れた温度安定性を有するという利点を提供する。
【０１４５】
なお、本実施の形態では、＋１次回折光の光量をすべて用いてフォーカスエラー信号ＦＥを生成し、−１次回折光の光量をすべて用いてトラッキングエラー信号ＴＥを生成することができる。これにより、フォーカスエラー信号ＦＥおよびトラッキングエラー信号ＴＥの強度を大きくとることができる。その結果、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）の高いサーボ信号が得られるという効果がある。
【０１４６】
さらに、＋１次回折光の光量をすべて用いてフォーカスエラー信号ＦＥを得ることができるのでフォーカスエラー信号検出用回折光にＹ方向（光検出器の分割線に垂直な方向）の光量むらがなく、直線性の良いフォーカスエラー信号を得ることができるという効果もある。
【０１４７】
また、−１次回折光の光量をすべて用いてトラッキングエラー信号ＴＥを得ることができるので情報媒体１０５上に傷が存在した場合にも安定に信号検出ができるという効果もある。
【０１４８】
このように、本発明によれば、従来の課題をすべて解決できる光ヘッド装置を実現することができる。
【０１４９】
なお、ＬＤ−ＰＤユニット１６１を用いることにより、安定性の良い光学系を安価に作製できるという効果が得られる。一般にホログラム素子を利用した光ヘッドはＬＤとＰＤを一体化したユニットを用いることにより半導体レーザと光検出器が近接、且つ強固に固定されているために熱膨張、振動などによる位置ずれが発生しにくく安定な動作が実現できる。反面、これら素子を特定の位置関係を調整しユニット化することは難しく製作コストが高いものとなっていた。しかしＬＤ−ＰＤユニット１６１は光検出器１９３と光検出器１９４を同一のシリコン基板２０４に形成するので光検出器１９３と光検出器１９４の相対位置を、集積回路の作製工程によって容易にサブミクロンオーダーの高精度に設定できる。さらに、半導体レーザ１０１は表面実装可能なため１軸方向から実装でき、ワークの持ち換え時のずれ等の誤差もなく、精度良く実装できるという特長を有する。
【０１５０】
本実施の形態ではフォーカスオフセットなどのＬＤ−ＰＤユニット１６１の課題を解決しこれを用いているために、安価に安定性の良い光学系を得ることができる。さらに本実施の形態によれば前述のように半導体レーザ発光点のｘ軸方向のずれ許容度が大きくなりさらに安価で安定性の良い光学系を得ることができる。
【０１５１】
さらに本実施の形態では偏光異方性ホログラム１８１と１／４波長板１１５を組み合わせて用いるため、往路においては不要な回折が起こらず、復路においてはサーボ信号等を得るための回折光を発生する。従って、光の利用効率が高くて信号振幅が大きい上に、不要な回折光によるノイズもなく、非常にＳ／Ｎ比の高い信号を得ることができる。特に、現在商品化されているＤＶＤや、さらに高密度の光ディスクなどの光ヘッド装置においては、不要な回折効率をより減らして０に近づけることにより一層高品質のサーボ信号や情報信号を得ることできるという顕著な効果がある。さらに、復路の＋１次と−１次の回折効率を高くし、０次の回折効率（透過率）を低くすることができるため、半導体レーザ１０１への戻り光量を低くする事ができる。従って放射光源として半導体レーザを用いる場合、戻り光によるノイズの発生を回避することができるという効果がある。
【０１５２】
さらに、本実施の形態では偏光異方性ホログラム１８１、１／４波長板１１５および対物レンズ１０３を、保持部材１０６によって一定の相対位置を保持して設けているため、トラッキング制御のために対物レンズ１０３が移動しても偏光異方性ホログラム１８１が一体になって動き、情報媒体１０５から反射した光ビームは偏光異方性ホログラム１８１上でほとんど移動しない。従って、対物レンズ１０３の移動にもかかわらず、光検出器１９３および光検出器１９４から得られる信号は全く劣化せず安定なサーボが可能となる。
【０１５３】
本実施の形態の偏光異方性ホログラム１８１は図４に示されるようにｙ軸に平行な帯状の領域に多分割した構成になっている。これは１箇所に１種の格子しか存在しないので格子間の干渉から不要な回折光が発生することがなく迷光が少なくなり、雑音が少なくなる上、光の利用効率が高いという効果がある。さらにこのパターンはフォーカスエラー信号へのトラッキングエラー信号の漏れ込みを最小限に抑えるための配慮がなされている。つまり光検出器１９３の後ろ側に焦点を結ぶ領域（Ａｂ，Ｂｂ，Ｃｂ，Ｄｂ）、前側に焦点を結ぶ領域（Ａｆ，Ｂｆ，Ｃｆ，Ｄｆ）を交互に十分な回数だけ繰り返し、領域分割のアンバランスを緩和している。
【０１５４】
なお、本実施の形態に於いて偏光異方性ホログラム１８１は図３で示す偏光異方性ホログラムとしたが偏光異方性ホログラム１８１は偏光方向に対する回折効率の違うホログラム素子であればその限りではなく、たとえば特開昭６３−３１４５０２号公報に開示された構造のホログラム素子でも良く、液晶を用いたホログラム素子としてもよい。またＬＤ−ＰＤユニット１６１は図４で示される構造のＬＤ−ＰＤユニットとしたがこの限りではなく、半導体レーザと光検出器が一体化されているＬＤ−ＰＤユニットであれば良く、たとえば図１０や図１１に示されるＬＤ−ＰＤユニットとしても良い。
【０１５５】
（実施の形態２）
実施の形態１における偏光異方性ホログラム１８１を偏光異方性ホログラム１８２に置き換えることにより、実施の形態２の光ヘッド装置が得られる。
【０１５６】
図１２は、偏光異方性ホログラム１８２のパターンを模式的に示す。偏光異方性ホログラム１８２は、偏光異方性ホログラム１８２の中心を通り、かつ、ｘ軸に平行な直線と、偏光異方性ホログラム１８２の中心を通り、かつ、ｙ軸に平行な直線とによって４つの領域（領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃおよび領域Ｄ）に分割されている。ここで、偏光異方性ホログラム１８２の中心は、光軸に一致している。
【０１５７】
情報媒体１０５（図１）から反射された光ビームは、偏光異方性ホログラム１８２の回折作用によって＋１次回折光Ｌ１と−１次回折光Ｌ２とに変換される。＋１次回折光Ｌ１は、受光面１９３ａ（図５）に入射される。−１次回折光Ｌ２は、受光面１９４ａ（図５）に入射される。
【０１５８】
受光面１９３ａ（図５）上には、光スポットＬ１Ａｂ、Ｌ１Ａｆ、Ｌ１Ｂｂ、Ｌ１Ｂｆ、Ｌ１Ｃｂ、Ｌ１Ｃｆ、Ｌ１ＤｂおよびＬ１Ｄｆが形成される。これらの光スポットは、＋１次回折光Ｌ１から形成される。
【０１５９】
受光面１９４ａ（図５）上には、光スポットＬ２Ａｂ、Ｌ２Ａｆ、Ｌ２Ｂｂ、Ｌ２Ｂｆ、Ｌ２Ｃｂ、Ｌ２Ｃｆ、Ｌ２ＤｂおよびＬ２Ｄｆが形成される。これらの光スポットは、−１次回折光Ｌ２から形成される。
【０１６０】
偏光異方性ホログラム１８２は、情報媒体１０５の記録面上に最小の光スポットが形成される状態（合焦点状態）において以下の条件（１）〜（４）を満たすように設計されている。
【０１６１】
(１)領域Ａ（図１２）に入射した光ビームは、受光面１９３ａより後方の点に収束する第１の光ビームと受光面１９３ａより前方の点に収束する第２の光ビームとに変換される。第１の光ビームによって光スポットＬ１Ａｂ（図５）が形成される。第２の光ビームによって光スポットＬ１Ａｆ（図５）が形成される。
（２)領域Ｂ（図１２）に入射した光ビームは、受光面１９３ａより後方の点に収束する第１の光ビームと受光面１９３ａより前方の点に収束する第２の光ビームとに変換される。第１の光ビームによって光スポットＬ１Ｂｂ（図５）が形成される。第２の光ビームによって光スポットＬ１Ｂｆ（図５）が形成される。
(３)領域Ｃ（図１２）に入射した光ビームは、受光面１９３ａより後方の点に収束する第１の光ビームと受光面１９３ａより前方の点に収束する第２の光ビームとに変換される。第１の光ビームによって光スポットＬ１Ｃｂ（図５）が形成される。第２の光ビームによって光スポットＬ１Ｃｆ（図５）が形成される。
（４）領域Ｄ（図１２）に入射した光ビームは、受光面１９３ａより後方の点に収束する第１の光ビームと受光面１９３ａより前方の点に収束する第２の光ビームとに変換される。第１の光ビームによって光スポットＬ１Ｄｂ（図５）が形成される。第２の光ビームによって光スポットＬ１Ｄｆ（図５）が形成される。また、−１次回折光Ｌ２は、以下に示すように、光検出器１９４の受光面１９４ａに入射する。
【０１６２】
領域Ａ（図１２）に入射した光ビームは、光スポットＬ２Ａｂおよび光スポットＬ２Ａｆ（図５）を形成するように受光面１９４ａに入射する。
【０１６３】
領域Ｂ（図１２）に入射した光ビームは、光スポットＬ２Ｂｂおよび光スポットＬ２Ｂｆ（図５）を形成するように受光面１９４ａに入射する。
【０１６４】
領域Ｃ（図１２）に入射した光ビームは、光スポットＬ２Ｃｂおよび光スポットＬ２Ｃｆ（図５）を形成するように受光面１９４ａに入射する。
【０１６５】
領域Ｄ（図１２）に入射した光ビームは、光スポットＬ２Ｄｂおよび光スポットＬ２Ｄｆ（図５）を形成するように受光面１９４ａに入射する。
【０１６６】
上述した構成を有する光ヘッド装置は、光ヘッド装置１００と同様に動作する。この光ヘッド装置は、ホログラム面上での光量のアンバランスの影響を受けにくいという利点を提供する。フォーカスエラー信号ＦＥを検出するために使用される２種類の光スポット（すなわち、受光面１９３ａより前方の点に収束する光ビームによって受光面１９３ａ上に形成される光スポットと受光面１９３ａより後方の点に収束する光ビームによって受光面１９３ａ上に形成される光スポット）が偏光異方性ホログラム１８２の同一領域から生成されるからである。その結果、良好な特性を有するフォーカスエラー信号ＦＥを得ることができる。
【０１６７】
さらに、実施の形態２の光ヘッド装置を用いて光情報装置を製造することができる。実施の形態２の光ヘッド装置を含む光情報装置は、情報媒体１０５に記録された情報を再生する場合において良好な安定性を有するという利点を提供する。
【０１６８】
（実施の形態３）
実施の形態１における偏光異方性ホログラム１８１を偏光異方性ホログラム１８３に置き換え、実施の形態１におけるＬＤ−ＰＤユニット１６１をＬＤ−ＰＤユニット１６２に置き換えることにより、実施の形態３の光ヘッド装置が得られる。
【０１６９】
図１３は、偏光異方性ホログラム１８３のパターンを模式的に示す。偏光異方性ホログラム１８３は、偏光異方性ホログラム１８３の中心を通り、かつ、ｘ軸に平行な直線と、偏光異方性ホログラム１８３の中心を通り、かつ、ｙ軸に平行な直線とによって４つの領域（領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃおよび領域Ｄ）に分割されている。ここで、偏光異方性ホログラム１８３の中心は、光軸に一致している。
【０１７０】
領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃおよび領域Ｄのそれぞれは、ｙ軸に平行な複数の直線によって短冊状の複数の領域にさらに分割されている。例えば、領域Ａでは、領域Ａｂと領域Ａｆとが交互に形成されている。同様に、領域Ｂでは領域Ｂｂと領域Ｂｆとが交互に形成され、領域Ｃでは領域Ｃｂと領域Ｃｆとが交互に形成され、領域Ｄでは領域Ｄｂと領域Ｄｆとが交互に形成される。
【０１７１】
ここで、同一の領域名を有する領域は、同一の関数から形成されるホログラムパターンを有している。異なる領域名を有する領域は、異なる関数から形成されるホログラムパターンを有している。その結果、異なる領域名を有する領域では、光ビームが回折される方向または波面が異なっている。
【０１７２】
図１４は、ＬＤ−ＰＤユニット１６２に設けられた光検出器１９５の受光面１９５ａおよび受光面１９５ｂと光検出器１９６の受光面１９６ａを示す。
【０１７３】
受光面１９５ａおよび受光面１９５ｂは、ｙ軸方向に配列されている。
【０１７４】
受光面１９５ａ、１９５ｂと受光面１９６ａとは、発光点（すなわち、光ビームＬ０が出射される点）または発光点と等価な点に対して対称な位置に配置されている。図１４において、点Ｐは、発光点または発光点と等価な点を示す。
受光面１９５ａは、ｘ軸に平行な３本の直線Ｌ１Ｘ１、Ｌ１Ｘ２、Ｌ１Ｘ３によって４つの領域（領域ＦＥ１、領域ＦＥ２、領域ＦＥ３、領域ＦＥ４）に分割されている。
【０１７５】
受光面１９５ｂは、ｘ軸に平行な３本の直線Ｌ１Ｘ４、Ｌ１Ｘ５、Ｌ１Ｘ６によって４つの領域（領域ＦＥ５、領域ＦＥ６、領域ＦＥ７、領域ＦＥ８）に分割されている。
【０１７６】
受光面１９６ａは、ｘ軸に平行な１本の直線Ｌ２Ｘ１とｙ軸に平行な１本の直線Ｌ２Ｙ１によって４つの領域（領域ＴＥａ、領域ＴＥｂ、領域ＴＥｃおよび領域ＴＥｄ）に分割されている。
【０１７７】
情報媒体１０５から反射された光ビームは、偏光異方性ホログラム１８３の回折作用によって＋１次回折光Ｌ１と−１次回折光Ｌ２とに変換される。＋１次回折光Ｌ１は、受光面１９５ａおよび受光面１９５ｂに入射される。−１次回折光Ｌ２は、受光面１９６ａに入射される。
【０１７８】
受光面１９５ａ上には、光スポットＬ１Ｂｂ、Ｌ１Ｂｆ、Ｌ１ＣｂおよびＬ１Ｃｆが形成される。これらの光スポットは、＋１次回折光Ｌ１から形成される。ここで、光スポットＬ１Ｂｂ、Ｌ１Ｂｆ、Ｌ１ＣｂおよびＬ１Ｃｆは、偏光異方性ホログラム１８３の領域Ｂｂ、領域Ｂｆ、領域Ｃｂおよび領域Ｃｆに入射した光ビームにそれぞれ対応する。
【０１７９】
受光面１９５ｂ上には、光スポットＬ１Ａｂ、Ｌ１Ａｆ、Ｌ１ＤｂおよびＬ１Ｄｆが形成される。これらの光スポットは、＋１次回折光Ｌ１から形成される。ここで、光スポットＬ１Ａｂ、Ｌ１Ａｆ、Ｌ１ＤｂおよびＬ１Ｄｆは、偏光異方性ホログラム１８３の領域Ａｂ、領域Ａｆ、領域Ｄｂおよび領域Ｄｆに入射した光ビームにそれぞれ対応する。
【０１８０】
受光面１９６ａ上には、光スポットＬ２Ａｂ、Ｌ２Ａｆ、Ｌ２Ｂｂ、Ｌ２Ｂｆ、Ｌ２Ｃｂ、Ｌ２Ｃｆ、Ｌ２ＤｂおよびＬ２Ｄｆが形成される。これらの光スポットは、−１次回折光Ｌ２から形成される。ここで、光スポットＬ２Ａｂ、Ｌ２Ａｆ、Ｌ２Ｂｂ、Ｌ２Ｂｆ、Ｌ２Ｃｂ、Ｌ２Ｃｆ、Ｌ２ＤｂおよびＬ２Ｄｆは、偏光異方性ホログラム１８３の領域Ａｂ、領域Ａｆ、領域Ｂｂ、領域Ｂｆ、領域Ｃｂ、領域Ｃｆ、領域Ｄｂおよび領域Ｄｆに入射した光ビームにそれぞれ対応する。
【０１８１】
偏光異方性ホログラム１８３は、情報媒体１０５の記録面上に最小の光スポットが形成される状態（合焦点状態）において以下に示す条件（１）〜（４）を満たすように設計されている。
【０１８２】
（１）領域Ａｂ（図１３）に入射した光ビームは、受光面１９５ｂより後方の点に収束する。領域Ａｆ（図１３）に入射した光ビームは、受光面１９５ｂより前方の点に収束する。光スポットＬ１Ａｂ、Ｌ１Ａｆは、受光面１９５ｂの領域ＦＥ５と領域ＦＥ６とにまたがるように形成される。
【０１８３】
（２）領域Ｂｂ（図１３）に入射した光ビームは、受光面１９５ａより後方の点に収束する。領域Ｂｆ（図１３）に入射した光ビームは、受光面１９５ａより前方の点に収束する。光スポットＬ１Ｂｂ、Ｌ１Ｂｆは、受光面１９５ａの領域ＦＥ１と領域ＦＥ２とにまたがるように形成される。
【０１８４】
（３）領域Ｃｂ（図１３）に入射した光ビームは、受光面１９５ａより後方の点に収束する。領域Ｃｆ（図１３）に入射した光ビームは、受光面１９５ａより前方の点に収束する。光スポットＬ１Ｃｂ、Ｌ１Ｃｆは、受光面１９５ａの領域ＦＥ１と領域ＦＥ２とにまたがるように形成される。
【０１８５】
（４）領域Ｄｂ（図１３）に入射した光ビームは、受光面１９５ｂより後方の点に収束する。領域Ｄｆ（図１３）に入射した光ビームは、受光面１９５ｂより前方の点に収束する。光スポットＬ１Ｄｂ、Ｌ１Ｄｆは、受光面１９５ｂの領域ＦＥ５と領域ＦＥ６とにまたがるように形成される。
【０１８６】
光検出器１９５は、（数１０）に従ってフォーカスエラー信号ＦＥを生成する。
【０１８７】
【数１０】
ＦＥ＝｛（ＳFE1＋ＳFE6）−（ＳFE2＋ＳFE5）｝−｛（ＳFE3＋ＳFE8）−（ＳFE4＋ＳFE7）｝
ここで、ＳFE1〜ＳFE4は、受光面１９５ａの領域ＦＥ１〜ＦＥ４において検出される信号を示す。ＳFE5〜ＳFE8は、受光面１９５ｂの領域ＦＥ５〜ＦＥ８において検出される信号を示す。
【０１８８】
（数１０）から、情報媒体１０５が合焦点位置から十分に離れるにつれて、フォーカスエラー信号ＦＥが従来に比べて早く０に収束することが分かる。（数１０）の｛（ＳFE3＋ＳFE8）−（ＳFE4＋ＳFE7）｝項が作用するからである。
【０１８９】
（数１０）は、（数１１）に示すように変形することができる。
【０１９０】
【数１１】
0004090110.tif 000003
（数１１）は、（数１０）によって定義されるフォーカスエラー信号ＦＥが、領域ＦＥ１および領域ＦＥ４によって検出された信号と領域ＦＥ２および領域ＦＥ３によって検出された信号との差信号（｛（ＳFE1＋ＳFE4）−（ＳFE2＋ＳFE3）｝）と、領域ＦＥ６および領域ＦＥ７によって検出された信号と領域ＦＥ５および領域ＦＥ８によって検出された信号との差信号（｛（ＳFE6＋ＳFE7）−（ＳFE5＋ＳFE8）｝）とを加算することによって得られることを示している。
【０１９１】
このような演算は、例えば、領域ＦＥ４を領域ＦＥ１に電気的に接続し、領域ＦＥ３を領域ＦＥ２に電気的に接続し、領域ＦＥ７を領域ＦＥ６に電気的に接続し、領域ＦＥ８を領域ＦＥ５に電気的に接続することによって行われる。
【０１９２】
図１５は、実施の形態３の光ヘッド装置における、合焦点位置からの情報媒体１０５の変位と、フォーカスエラー信号ＦＥとの関係を示す。
【０１９３】
図１５から、情報媒体１０５が合焦点位置から十分に離れた位置では、フォーカスエラー信号ＦＥの値がほぼ０であることが分かる。また、情報媒体１０５が合焦点位置から遠ざかる場合のフォーカスエラー信号ＦＥの特性と情報媒体１０５が合焦点位置に近づく場合のフォーカスエラー信号ＦＥの特性との対称性も改善されていることが分かる。その結果、２層ディスクに記録された情報を再生する場合でも、フォーカスオフセットが発生しない光ヘッド装置を実現することができる。
【０１９４】
さらに、実施の形態３の光ヘッド装置を用いて光情報装置を製造することができる。実施の形態３の光ヘッド装置を含む光情報装置は、情報媒体１０５が２層ディスクである場合にも情報媒体１０５に記録された情報を再生する場合において良好な安定性を有するという利点を提供する。
【０１９５】
光検出器１９６は、トラッキングエラー信号ＴＥを生成する。トラッキングエラー信号ＴＥの生成には、情報媒体１０５の種類に応じて２つの方法のうち一方が使用される。すなわち、情報媒体１０５が連続溝形状の光ディスク（記録再生用の光ディスクなど）である場合にはプッシュプル法が使用される。情報媒体１０５がピット形状のトラック情報を有する光ディスク（ＲＯＭディスクなど）である場合には、位相差法が使用される。
【０１９６】
プッシュプル法が使用される場合には、トラッキングエラー信号ＴＥは、（数１２）に従って生成される。
【０１９７】
【数１２】
ＴＥ＝（ＳTEa＋ＳTEb）−（ＳTEc＋ＳTEd）
ここで、ＳTEa〜ＳTEdは、受光面１９６ａの領域ＴＥａ〜ＴＥｄにおいて検出される信号を示す。
【０１９８】
位相差法が使用される場合には、トラッキングエラー信号ＴＥは、和信号（ＳTEa＋ＳTEc）の位相と和信号（ＳTEb＋ＳTEd）の位相との比較に基づいて生成され得る。
【０１９９】
情報媒体１０５に記録された情報を示す信号は、光検出器１９５の受光面１９５ａ、１９５ｂの各領域において検出される信号をすべて加算することによって得られる。あるいは、そのような情報信号は、光検出器１９６の受光面１９６ａの各領域において検出される信号をすべて加算することによって得られる。あるいは、そのような情報信号は、光検出器１９５の受光面１９５ａ、１９５ｂの各領域において検出される信号と光検出器１９６の受光面１９６ａの各領域において検出される信号とをすべて加算することによって得られる。
【０２００】
（実施の形態４）
実施の形態１と実施の形態３の特徴を併せ持つように光ヘッド装置を構成することも可能である。
【０２０１】
実施の形態１におけるＬＤ−ＰＤユニット１６１をＬＤ−ＰＤユニット１６３に置き換えることにより、実施の形態４の光ヘッド装置が得られる。
【０２０２】
図１６は、ＬＤ−ＰＤユニット１６３に設けられた光検出器１９７の受光面１９７ａおよび受光面１９７ｂと光検出器１９８の受光面１９８ａを示す。
【０２０３】
図１６における光スポットと偏光異方性ホログラム１８１の各領域との関係は実施の形態１と同じである。
【０２０４】
光検出器１９７は、（数１３）に従ってフォーカスエラー信号ＦＥを生成する。
【０２０５】
【数１３】
0004090110.tif 000004
ここで、ＳFE1〜ＳFE4およびＳFE1'〜ＳFE4'は、受光面１９７ａの領域ＦＥ１〜ＦＥ４および領域ＦＥ１’〜ＦＥ４’において検出される信号を示す。ＳFE5〜ＳFE8およびＳFE5'〜ＳFE8'は、受光面１９７ｂの領域ＦＥ５〜ＦＥ８および領域ＦＥ５’〜ＦＥ８’において検出される信号を示す。
【０２０６】
上述した構成により、実施の形態１と実施の形態３の特徴を併せ持つ実施の形態４の光ヘッド装置を実現することができる。
【０２０７】
さらに、実施の形態４の光ヘッド装置を用いて光情報装置を製造することができる。実施の形態４の光ヘッド装置を含む光情報装置は、情報媒体１０５に記録された情報を再生する場合において良好な安定性を有するという利点を提供する。
【０２０８】
図１７は、光情報装置５００の構成を示す。光情報装置５００は、光ヘッド装置５０１と、光ヘッド装置５０１を駆動する駆動装置５０２と、情報媒体１０５の回転を制御するディスク回転機構５０３と、光ヘッド装置５０１と信号を送受信する電気回路５０４とを含んでいる。光ヘッド装置５０１は、上述した実施の形態１〜４の光ヘッド装置のうちの任意のものであり得る。
【０２０９】
ディスク回転機構５０３は、情報媒体１０５の回転を制御する。駆動装置５０２は、情報媒体１０５に含まれる複数のトラックのうち所望のトラックに光ヘッド装置５０１を位置づけるように、光ヘッド装置５０１を駆動する。光ヘッド装置５０１は、その所望のトラックに情報を記録し、または、その所望のトラックに記録された情報を再生する。
【０２１０】
さらに、光ヘッド装置５０１は、光ヘッド装置５０１と情報媒体１０５との位置関係に応じてフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を生成し、これらの信号を電気回路５０４に出力する。電気回路５０４はこれらの信号に応じて光ヘッド装置５０１に含まれる対物レンズの位置を調整する信号を生成し、その信号を光ヘッド装置５０１に出力する。このようにして、光ヘッド装置５０１は、情報媒体１０５に対してフォーカスサーボとトラッキングサーボとを行う。
【０２１１】
光ヘッド装置５０１として安定したフォーカスエラー信号を生成する本発明の光ヘッド装置を用いることにより、情報媒体１０５に記録された情報を正確かつ安定に再生することのできる光情報装置を得ることができる。
【０２１２】
【発明の効果】
以上に述べたことから明らかなように、本発明では以下のような効果が得られる。
【０２１３】
（１）光ビームの波長やレンズの焦点距離が設計値からずれた場合でも、フォーカスオフセットを発生しない光ヘッド装置を提供することができる。
【０２１４】
（２）良好な対称性を有するフォーカスエラー信号の特性を有する光ヘッド装置を提供することができる。
【０２１５】
（３）合焦点位置からの光ディスクの変位が大きくなるにつれてフォーカスエラー信号が早く０に収束する（すなわち、フォーカスエラー信号の特性を示すグラフの裾引きが小さい）光ヘッド装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の光ヘッド装置１００の構成を示す図である。
【図２】ＬＤ−ＰＤユニット１６１の構造を示す図である。
【図３】偏光異方性ホログラム１８１の構造を示す図である。
【図４】偏光異方性ホログラム１８１のパターンを模式的に示す図である。
【図５】光検出器１９３の受光面１９３ａと光検出器１９４の受光面１９４ａを示す図である。
【図６】偏光異方性ホログラム１８１のパターンを模式的に示す図である。
【図７】光検出器１９３の受光面１９３ａ’を示す図である。
【図８】光検出器１９３の受光面１９３ａ’を示す図である。
【図９】光検出器１９３の受光面１９３ａ”を示す図である。
【図１０】ＬＤ−ＰＤユニットの構成を示す図である。
【図１１】ＬＤ−ＰＤユニットの構成を示す図である。
【図１２】偏光異方性ホログラム１８２のパターンを模式的に示す図である。
【図１３】偏光異方性ホログラム１８３のパターンを模式的に示す図である。
【図１４】光検出器１９５の受光面１９５ａ、１９５ｂと光検出器１９６の受光面１９６ａとを示す図である。
【図１５】本発明の光ヘッド装置によるフォーカスエラー信号の特性を示す図である。
【図１６】光検出器１９７の受光面１９７ａ、１９７ｂと光検出器１９８の受光面１９８ａとを示す図である。
【図１７】光情報装置５００の構成を示す図である。
【図１８】従来の光ヘッド装置６００の構成を示す図である。
【図１９】偏光異方性ホログラム１８０のパターンを模式的に示す図である。
【図２０】光検出器１９１の受光面１９１ａと光検出器１９２の受光面１９２ａとを示す図である。
【図２１】従来の光ヘッド装置によるフォーカスエラー信号の特性を示す図である。
【図２２】従来の光ヘッド装置によって２層ディスクに記録された信号を再生した場合のフォーカスエラー信号の特性を示す図である。
【符号の説明】
１０５  情報媒体
１０６  保持部材
１１２  駆動部
１０３  対物レンズ
１１５  １／４波長板
１８０  偏光異方性ホログラム
１８１  偏光異方性ホログラム
１８２  偏光異方性ホログラム
１０２  コリメートレンズ
１６０  ＬＤ−ＰＤユニット
１６１  ＬＤ−ＰＤユニット
１９１  光検出器
１９２  光検出器
１９３  光検出器
１９４  光検出器
１９５  光検出器
１９６  光検出器
１９７  光検出器
１９８  光検出器
２０５  エッチングミラー
２０４  シリコン基板
１０１  光源
２０８  プロトン交換領域
２０７  ニオブ酸リチウム基板
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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