(57)【要約】【課題】１ビーム法を用いて複数層の光ディスクを再生する光ヘッド装置の光検出器に到達する迷光を低減させるホログラム素子を提供する。【解決手段】光ディスクから反射された信号光を回折して光検出器に到達させるホログラム素子を配置し、ホログラム素子は光が入射する有効領域に少なくとも第１の領域２１ａ、第２の領域２２ａおよび第３の領域２３ａを設け、入射した光がホログラム素子を出射して光検出器に到達する光の割合を透過率とするとき、第３の領域の透過率は第１の領域の透過率より小さく、第２の領域の透過率より大きいホログラム素子。【選択図】図２
2009099159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源からの出射光を単一ビームのまま光ディスクの情報記録面上に集光させる対物レンズと、集光されて前記光ディスクの情報記録面によって反射された信号光を検出する１つまたは複数の光検出器とを備える光ヘッド装置であって、
前記光ディスクの前記情報記録面から光検出器へ向かう光路中に、前記信号光の少なくとも一部を回折する機能を有するホログラム素子が配置され、
前記ホログラム素子は、前記信号光が前記ホログラム素子に入射する有効領域が第１の領域と第２の領域と第３の領域を含み、
前記第２の領域の外縁は、前記第３の領域の外縁と接しない内側にあるかまたは、前記第３の領域の外縁と一部接する内側にあり、
前記第１の領域の外縁は、前記第３の領域の外縁と接しない外側にあるかまたは、前記第３の領域の外縁と一部接する外側にあり、
前記第１の領域および前記第３の領域は、前記信号光の少なくとも一部を回折する回折格子を有し、
前記ホログラム素子の第１の領域に入射する前記信号光を回折して出射する光のうち最も光量が大きい回折光の進行方向に配置された光検出器を第１の光検出器とし、前記第１の光検出器で受光させる光の割合を透過率としたとき、前記第１の領域に入射する前記信号光の透過率をＴ１、前記第２の領域に入射する前記信号光の透過率をＴ２とするときＴ１はＴ２より大きく、
前記第３の領域の前記信号光の透過率はＴ１より小さくかつＴ２より大きく、
前記光源からの光が集光された前記情報記録面とは異なる前記光ディスクの面から反射されて前記光検出器に導かれる迷光の光束のうち、少なくとも一部が前記ホログラム素子の前記第２の領域に入射する光ヘッド装置。
【請求項２】
前記第３の領域はｍ個の領域Ｒ１〜Ｒｍ（ｍ≧２の整数）に分割され、
前記領域Ｒｍの外縁は、前記第１の領域の外縁と接しない内側にあるかまたは、前記第１の領域の外縁と一部接する内側にあり、
ｘを２〜ｍの間の整数とするとき領域Ｒｘ−１の外縁は領域Ｒｘの外縁と接しない内側にあるかまたは、前記領域Ｒｘ−１の外縁と一部接する内側にあり、
前記領域Ｒ１の外縁は、前記第２の領域の外縁と接しない外側にあるかまたは、前記第２の領域と一部接する外側にあり、
前記領域Ｒ１、領域Ｒ２、…、領域Ｒｍを回折する前記信号光の透過率をそれぞれＴｒ１、Ｔｒ２、…、Ｔｒｍとするとき、Ｔ２＜Ｔｒ１＜Ｔｒ２＜…＜Ｔｒｍ＜Ｔ１である請求項１に記載の光ヘッド装置。
【請求項３】
前記第２の領域を出射する前記信号光の進行方向が前記第１の光検出器の方向と異なり、前記透過率Ｔ２が実質的に０となる請求項１または請求項２に記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
前記ホログラム素子の前記回折格子構造は少なくともブレーズ形状の構造を含む請求項１〜３いずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
前記第２の領域に入射する前記信号光は、直進透過して出射する請求項１〜４いずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項６】
前記第２の領域を出射する光のうち最も光量が大きい直進透過光または回折光の進行方向に配置された光検出器を第２の光検出器とし、前記第１の光検出器と第２の光検出器とで前記信号光を受光する請求項１〜５いずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項７】
前記ホログラム素子は、前記信号光が前記ホログラム素子に入射する有効領域が前記第１の領域、前記第２の領域、前記第３の領域、第４の領域および第５の領域からなり、
前記第１の領域の外縁は、前記第５の領域の外縁と接しない内側にあるかまたは、前記第５の領域の外縁と一部接する内側にあり、
前記第４の領域の外縁は、前記第５の領域の外縁と接しない外側にあるかまたは、前記第５の領域の外縁と一部接する外側にあり、
前記第１の領域、前記第３の領域、前記第４の領域および前記第５の領域は、前記信号光の少なくとも一部を回折する回折格子を有し、
前記ホログラム素子の前記第４の領域に入射する前記信号光を回折して出射する光のうち前記第１の光検出器および前記第２の光検出器への進行方向とは異なる方向で最も光量が大きい進行方向に配置された光検出器を第３の光検出器とし、
前記ホログラム素子の前記第１の領域〜前記第５の領域に入射して前記第１の光検出器に到達する前記信号光の割合をそれぞれ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５としたときに、
Ｔ１＞Ｔ３＞Ｔ２、
Ｔ１≧Ｔ５≧Ｔ４、
であるとともに、
前記ホログラム素子の前記第１の領域〜前記第５の領域に入射して前記第３の光検出器に到達する前記信号光の割合をそれぞれ、Ｔ１´、Ｔ２´、Ｔ３´、Ｔ４´、Ｔ５´としたときに、
Ｔ４´＞Ｔ５´＞Ｔ１´≧Ｔ３´≧Ｔ２´
であって、前記光源からの光が集光された前記情報記録面とは異なる前記光ディスクの面から反射されて前記光検出器に導かれる迷光の光束のうち、少なくとも一部が前記ホログラム素子の前記第２の領域に入射する請求項１〜６いずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項８】
前記ホログラム素子の前記回折格子は、屈折率異方性を有する複屈折材料と前記複屈折材料の常光屈折率または異常光屈折率と実質的に等しい屈折率を有する等方性材料とで構成された請求項１〜７いずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＣＤ、ＤＶＤ等の光記録媒体（以下「光ディスク」という。）、とくに複数層の情報記録層を有する複層光ディスクに対して記録再生を行う必要のある光ヘッド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクには、情報記録層が単層の単層光ディスクと、複数層ある複層光ディスクとがある。例えば２層の記録層を有する２層光ディスクに対して情報の記録再生を行うとき、光ディスクで反射されて光検出器に戻る戻り光は、光源からの出射光を集光させた所望の情報記録層により反射される光（以下、「信号光」という）のみならず、隣接した情報記録層などにより反射された光（以下、「迷光」という）の影響を受ける。複層光ディスクの記録再生をおこなう光ヘッド装置では、このような異なる記録層から反射される光によるクロストーク成分がサーボ信号に影響を与えないような構成にする必要がある。なお、本明細書では、光ディスクに対する記録若しくは再生、または、記録および再生を総称して「記録再生」と表現する。
【０００３】
図１３に従来の複層光ディスクの記録再生を行う光ヘッド装置における２層光ディスク再生時の光路の模式図を示す。２層光ディスクの光入射面から近い層をＬ１層、遠い層をＬ２層とする。例えば、Ｌ１層を２０２面として再生時に光検出器に受光される光２０６に対し、Ｌ２層を２０１面として反射された光２０４は、その焦点が光２０６より前方に位置する。一方、Ｌ２層を２０２面として再生時に光検出器に受光される光２０６に対し、Ｌ１層を２０３面として反射された光２０５は、その焦点が光２０６より後方に位置する。
【０００４】
Ｌ１層の再生時においてＬ１層（自層）からの戻り光は、回折素子の回折により０次透過光、±１次回折光がそれぞれ光検出器の検出面上に集光される。Ｌ１層を基準として、Ｌ２層（他層）より反射された戻り光は、ビーム径が大きく光密度は低いものの光検出器の検出面上に迷光となって照射されて、Ｌ１層（自層）からの信号光と光検出器上で干渉を生じる。情報記録層の層間隔や光源波長の変化により光の干渉条件が変化すると、信号強度が変化して読み取り性能が低下する問題を引き起こす。とくに３ビーム法を用いる光ヘッド装置では、信号光のサブビームとなる±１次回折光は光量がメインビームに比べて少ないので、迷光の干渉による影響をより受けやすい。
【０００５】
この対策として、例えば特許文献１に示すような光ヘッド装置が提案されている。これは、図１４に示すようなホログラム素子２１０を光束中に配置し、光ディスクからの戻り光の一部を回折するよう領域２１１回折格子を設けることで、サブビームとなる±１次回折光が光検出器に照射される領域の迷光を取り除くものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２０３０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に示された構成では、ホログラム素子２１０の回折格子を有する領域２１１に入射した信号光が直進透過する光（０次光）の光量を回折格子の凹部、凸部の光路長差を調節して略０に近づけることができるが、回折格子の製造バラつき、波長依存性、温度特性などの要因により実際には回折格子の０次光が発生する場合がある。回折格子の０次光が発生すると光検出器に光ディスクの他層などから反射される迷光が照射されてしまい、有効に迷光を取り除くことができない。このため、光検出器上で自層からの光と他層からの光とが干渉し、情報記録層の層間隔や光源波長の変化によって光の干渉条件が変化すると、信号強度が変化して読み取り性能が低下する問題があった。
【０００８】
また、特許文献１に示された構成では、回折格子の無い領域２１２を透過した光は、高い透過率で光検出器に導かれる。一方、回折格子がある領域２１１を透過した光は回折（以下、「位相格子回折」という）されるので、透過率の低い領域の光が光検出器へ導かれる。しかしながら、光検出器に導かれる光束中に透過率の高い領域と低い領域の境界が混在すると光束中に光の強度変調が生じ、この強度変調により光が回り込み回折（以下、「強度変調回折」という）する。この強度変調回折により、光検出器に光ディスクの他層からの迷光が回り込んで照射されるので、有効に迷光を取り除くことができない。このため、光検出器上で自層からの光と他層からの光が干渉し、情報記録層の層間隔や光源波長の変化によって光の干渉条件が変化すると、信号強度が変化して読み取り性能が低下する問題があった。また、この対策として強度変調回折した迷光が光検出器に到達しないよう位相格子回折格子領域の面積を大きくすると、他層からの迷光のみならず、本来情報を読み出したい自層からの光もホログラム素子で位相格子回折することになり、光検出器に入る信号光強度も低下してしまうという問題もあった。
【０００９】
本発明は、従来技術のかかる問題を解決するためになされたものであり、光検出器の少なくとも受光エリア上での迷光成分を十分に除去し、さらに信号強度を低下させることなく複層光ディスクを記録再生することができる光ヘッド装置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】
【００１０】
光源と、前記光源からの出射光を単一ビームのまま光ディスクの情報記録面上に集光させる対物レンズと、集光されて前記光ディスクの情報記録面によって反射された信号光を検出する１つまたは複数の光検出器とを備える光ヘッド装置であって、前記光ディスクの前記情報記録面から光検出器へ向かう光路中に、前記信号光の少なくとも一部を回折する機能を有するホログラム素子が配置され、前記ホログラム素子は、前記信号光が前記ホログラム素子に入射する有効領域が第１の領域と第２の領域と第３の領域を含み、前記第２の領域の外縁は、前記第３の領域の外縁と接しない内側にあるかまたは、前記第３の領域の外縁と一部接する内側にあり、前記第１の領域の外縁は、前記第３の領域の外縁と接しない外側にあるかまたは、前記第３の領域の外縁と一部接する外側にあり、前記第１の領域および前記第３の領域は、前記信号光の少なくとも一部を回折する回折格子を有し、前記ホログラム素子の第１の領域に入射する前記信号光を回折して出射する光のうち最も光量が大きい回折光の進行方向に配置された光検出器を第１の光検出器とし、前記第１の光検出器で受光させる光の割合を透過率としたとき、前記第１の領域に入射する前記信号光の透過率をＴ１、前記第２の領域に入射する前記信号光の透過率をＴ２とするときＴ１はＴ２より大きく、前記第３の領域の前記信号光の透過率はＴ１より小さくかつＴ２より大きく、前記光源からの光が集光された前記情報記録面とは異なる前記光ディスクの面から反射されて前記光検出器に導かれる迷光の光束のうち、少なくとも一部が前記ホログラム素子の前記第２の領域に入射する光ヘッド装置を提供する。
【００１１】
この構成により、光が入射するホログラム素子の平面（＝有効領域）内で、迷光の光軸から遠い第１の領域から、迷光の光軸を含む第２の領域までに第３の領域があることで回折光が光検出器に回折して導く光量の透過率がなめらかに変化するため、ホログラム素子の透過率分布により生じる透過光の強度変調回折による迷光の回り込み影響を抑制できる。このようにすることで、光検出器で信号光と迷光との干渉を低減させるＳ／Ｎの高い複層光ディスクの再生が可能な光ヘッド装置を提供することができる。なお、１つの光検出器は１つの受光エリアを有するものであり、後述するようにこの受光エリアは複数のセグメントに分割されてなる。
【００１２】
また、前記第３の領域はｍ個の領域Ｒ１〜Ｒｍ（ｍ≧２の整数）に分割され、前記領域Ｒｍの外縁は、前記第１の領域の外縁と接しない内側にあるかまたは、前記第１の領域の外縁と一部接する内側にあり、ｘを２〜ｍの間の整数とするとき領域Ｒｘ−１の外縁は領域Ｒｘの外縁と接しない内側にあるかまたは、前記領域Ｒｘ−１の外縁と一部接する内側にあり、前記領域Ｒ１の外縁は、前記第２の領域の外縁と接しない外側にあるかまたは、前記第２の領域と一部接する外側にあり、前記領域Ｒ１、領域Ｒ２、…、領域Ｒｍを回折する前記信号光の透過率をそれぞれＴｒ１、Ｔｒ２、…、Ｔｒｍとするとき、Ｔ２＜Ｔｒ１＜Ｔｒ２＜…＜Ｔｒｍ＜Ｔ１である上記に記載の光ヘッド装置を提供する。
【００１３】
この構成により、第１の領域から第２の領域までの光を第１の光検出器に回折して導く光量の透過率分布がさらになめらかに変化するため、ホログラム素子に入射する光の強度変調回折をさらに抑制することができる。したがって、信号光と迷光との干渉がさらに少ない複層光ディスクの記録再生が可能な光ヘッド装置を提供することができる。以上のような構成により、透過率の低い第２の領域の面積を大きくせずに迷光の制御が可能なので、信号強度を大きく低下させることなく複層光ディスクの再生が可能となる。
【００１４】
また、前記第２の領域を出射する前記信号光の進行方向が前記第１の光検出器の方向と異なり、前記透過率Ｔ２が実質的に０となる上記に記載の光ヘッド装置を提供する。
【００１５】
この構成により、第１の領域および第３の領域に入射する戻り光の進行方向に対して第２の領域に入射する戻り光の進行方向とを分離することで、迷光を光検出器に導かない光ヘッド装置とすることができ、光検出器において信号光と迷光との干渉であるクロストーク現象を大きく低減することができる。
【００１６】
また、前記ホログラム素子の前記回折格子構造は少なくともブレーズ形状の構造を含む上記に記載の光ヘッド装置を提供する。
【００１７】
この構成により、１つの回折方向にのみ強い光量で回折させることができるので光利用効率が向上する。
【００１８】
また、前記第２の領域に入射する前記信号光は、直進透過して出射する上記に記載の光ヘッド装置を提供する。
【００１９】
この構成により、第２の領域は回折格子構造を施す必要がないので、ホログラム素子の生産性が向上し、品質の向上が期待できる。
【００２０】
また、前記第２の領域を出射する光のうち最も光量が大きい直進透過光または回折光の進行方向に配置された光検出器を第２の光検出器とし、前記第１の光検出器と第２の光検出器とで前記信号光を受光する上記に記載の光ヘッド装置を提供する。
【００２１】
この構成により、第２の領域を出射する信号光を検知することができるので、高い光の利用効率を得る光ヘッド装置を実現することができる。
【００２２】
また、前記ホログラム素子は、前記信号光が前記ホログラム素子に入射する有効領域が前記第１の領域、前記第２の領域、前記第３の領域、第４の領域および第５の領域からなり、前記第１の領域の外縁は、前記第５の領域の外縁と接しない内側にあるかまたは、前記第５の領域の外縁と一部接する内側にあり、前記第４の領域の外縁は、前記第５の領域の外縁と接しない外側にあるかまたは、前記第５の領域の外縁と一部接する外側にあり、前記第１の領域、前記第３の領域、前記第４の領域および前記第５の領域は、前記信号光の少なくとも一部を回折する回折格子を有し、前記ホログラム素子の前記第４の領域に入射する前記信号光を回折して出射する光のうち前記第１の光検出器および前記第２の光検出器への進行方向とは異なる方向で最も光量が大きい進行方向と異なる進行方向に配置された光検出器を第３の光検出器とし、前記ホログラム素子の前記第１の領域〜前記第５の領域に入射して前記第１の光検出器に到達する前記信号光の割合をそれぞれ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５としたときに、
Ｔ１＞Ｔ３＞Ｔ２、
Ｔ１≧Ｔ５≧Ｔ４、
であるとともに、前記ホログラム素子の前記第１の領域〜前記第５の領域に入射して前記第３の光検出器に到達する前記信号光の割合をそれぞれ、Ｔ１´、Ｔ２´、Ｔ３´、Ｔ４´、Ｔ５´としたときに、
Ｔ４´＞Ｔ５´＞Ｔ１´≧Ｔ３´≧Ｔ２´
であって、前記光源からの光が集光された前記情報記録面とは異なる前記光ディスクの面から反射されて前記光検出器に導かれる迷光の光束のうち、少なくとも一部が前記ホログラム素子の前記第２の領域に入射する上記に記載の光ヘッド装置を提供する。
【００２３】
この構成により、複数の光検出器において迷光の光量を低減して到達させることができるので、多種類の再生に関するエラー信号を生成するための信号光と迷光との干渉を低減させることができ、クロストークの影響を抑制することができるとともに再生品質が向上する。
【００２４】
また、前記ホログラム素子の前記回折格子は、屈折率異方性を有する複屈折材料と前記複屈折材料の常光屈折率または異常光屈折率と実質的に等しい屈折率を有する等方性材料とで構成された上記に記載の光ヘッド装置を提供する。
【００２５】
この構成により、ホログラム素子を光ヘッド装置の光源から光ディスクまでの光路（以下、「往路」という）、光ディスクから光検出器までの光路（以下、「復路」という）が共通する光路中に配置しても、往路の光をほぼ１００％透過させ、復路の光（＝戻り光）を回折して光量調整することができるので往路の光を効率よく光ディスクに導くことができる。また、ホログラム素子の配置の自由度も高くなる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、光検出器上での迷光成分を十分に除去し、さらに信号強度を大きく低下させることなく複層光ディスクを再生することができるという効果を有する光ヘッド装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（第１の実施の態様）
図１は、本発明のホログラム素子にかかる光ヘッド装置１０の概念的な構成を示す図である。光ヘッド装置１０は、所定の波長の光束を出射する光源１１と、入射された光束を平行光に変換するコリメータレンズ１２ａと、コリメータレンズ１２ａから出射された上記のビームを単一ビームのまま光ディスク１６の方向に透過させるとともに、光ディスク１６の情報記録面１６ａにより反射された信号光を偏向分離して光検出器１７に導くビームスプリッタ１３と、信号光を光ディスク１６の情報記録面１６ａに集光する対物レンズ１５と、信号光を光検出器１７に集光するコリメータレンズ１２ｂ、上記ビームの信号光を検出する光検出器１７、および、ホログラム素子１８ａあるいは１８ｂとを備える。また、ホログラム素子１８ａと対物レンズ１５との間の光路中に１／４波長板１４を配置する。
【００２８】
本発明のホログラム素子は、往路と復路が同じ光路となる位置や、往路と復路の光路が異なる復路光路中に配置する。図１では、ホログラム素子１８ｂは復路のみの光路中に配置し、ホログラム素子１８ａは往路／復路共通の光路中に配置する例である。ホログラム素子は、２つの光路に配置する構成に限らず、いずれか一方の光路にのみ配置してもよい。
【００２９】
光検出器１７において、光ディスク１６の再生する情報記録面１６ａに記録された情報の読み取り信号、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号が検出される。なお、光ヘッド装置１０は、上記のフォーカスエラー信号に基づいてレンズを光軸方向に制御する図示しないフォーカスサーボと、上記のトラッキングエラー信号に基づいてレンズを光軸にほぼ垂直な方向に制御する図示しないトラッキングサーボとを備える。
【００３０】
図１に記載した光検出器１７は、１つまたは複数の光検出器を概念的に示すものである。後述するように、少なくともホログラム素子の第１の領域を回折して出射した光のうち最も光量が多い光束を受光する第１の光検出器を具備する。光ヘッド装置に具備される光検出器はこの第１の光検出器のみでもよいが、ホログラム素子の第２の領域を直進透過または回折して第１の光検出器の方向とは異なる方向に出射した光のうち最も光量が多い光束を受光する第２の光検出器、の２つを具備してもよい。このように複数の光検出器を具備する構成により、光検出器が機能する、光ディスク再生時の再生信号の検知および多数のエラー信号生成の処理のうち、一つの光検出器あたりの負担が軽減するので制御回路の複雑化を避けることができる。また、第１の光検出器を出射する光のうち光量が２番目以降に多い光束を出射する方向と第２の光検出器の方向とを一致させてもよい。このほかに、ホログラム素子の領域をさらに分割したり、回折格子の構造を調整することで、第１の光検出器および第２の光検出器とは異なる方向に別の第３の光検出器などを具備させてもよい。
【００３１】
光源１１は、例えば６５０ｎｍ波長帯の直線偏光の発散光束を出射する半導体レーザで構成される。なお、本発明で用いられる光源１１は、６５０ｎｍ波長帯の光に限定されず、例えば４００ｎｍ波長帯の光や７８０ｎｍ波長帯の光、その他の波長帯の光であってもよい。ここで、４００ｎｍ波長帯、６５０ｎｍ波長帯および７８０ｎｍ波長帯は、それぞれ、３８５ｎｍ〜４３０ｎｍ、６３０ｎｍ〜６９０ｎｍおよび７６０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲とする。
【００３２】
また、光源１１は、２種類または３種類の波長の光束を出射する構成としてもよい。かかる構成の光源としては、２個または３個の半導体レーザチップが同一基板上にマウントされた、所謂ハイブリッド型の２波長レーザ光源または３波長レーザ光源や、互いに異なる波長の光を出射する２個または３個の発光点を有するモノリシック型の２波長レーザ光源または３波長レーザ光源でもよい。
【００３３】
図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）および図２（ｄ）に、第１の実施態様におけるホログラム素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃおよび２０ｄそれぞれの平面模式図を示す。ホログラム素子２０ａは、ホログラム素子の外枠を含む第１の領域２１ａと、第１の領域２１ａの外縁の内側にある第３の領域２３ａ、第３の領域の外縁の内側にある第２の領域２２ａに分割される。ここで、外縁とは領域を構成する最も外にある境界線のことである。第２の領域の外縁は必ずしも第３の領域の外縁より内側でなくともよく、図２（ｂ）および図２（ｃ）のように一部これらの外縁が接していてもよい。また、例えば図２（ｂ）のように第２の領域２２ｂの外縁が第３の領域２３ｂの外縁の連続しない２箇所に接して、第３の領域が２つに分離される場合も、その２つを合わせて第３の領域２３ｂとし、第３の領域の外縁は一義的に決定するものとする。図２（ｃ）においては第２の領域２２ｃと第３の領域２３ｃが、第１の領域２１ｃの外縁の２箇所に接していても同様に外縁は一義的に決定するものとする。図２（ｄ）のような例でも第１の領域２１ｄは２つを合わせたものであり、第１の領域の外縁は、第２の領域２２ｄの一部の外縁および第３の領域２３ｄの一部の外縁も含む太線として一義的に決定されるものとする。
【００３４】
本実施態様では、１ビーム法で回折される光に合わせて第２の領域を設定し、この第２の領域は信号光および迷光の光軸を含む配置となるホログラム素子である。例えば、ホログラム素子２０ａでは第２の領域２２ａの中心点が光軸と一致するように配置するとよい。また、本実施の態様は、第２の領域および第３の領域が相似形の四角形が重心を同一として分布している領域構成となっているが、これに限らず同心円状であったり多角形や任意の曲線を含む形状でもよく、各領域の外縁が別の領域の外縁に接する部分があってもよい。
【００３５】
第１の領域、第２の領域および第３の領域に入射する信号光の光量の割合に対して、それぞれの領域で回折され第１の光検出器に入射する信号光の光量の割合を透過率とし、それぞれＴ１、Ｔ２およびＴ３とすると、
Ｔ１＞Ｔ３＞Ｔ２
の関係に設定する。なお、第１の領域の透過率Ｔ１および第２の領域の透過率Ｔ２はそれぞれ実質的に均一となるようにする。また、第３の領域の透過率Ｔ３も実質的に均一となるようにする。各領域の透過率は、光の吸収、反射、回折などの特性を利用するかまたは、それらの特性の組み合わせを利用することで調整ができる。また、Ｔ２＝０にするように設定すると第２の領域に入射する迷光が第１の光検出器に到達しないので好ましい。また、ホログラム素子の構成として第１の実施態様と同様の理由で光利用効率を上げてＳ／Ｎを大きくするため、有効領域のうち７０％以上の面積を第１の領域が占めるような設計とすることが好ましい。したがって、第２の領域は少なくとも有効領域に対して３０％より小さい面積となるようにすることが要求される。また、第２の領域の有効領域に対する面積比は、受光エリアや光学系の特性にもよるが、第１の光検出器の受光エリアよりも迷光が減じられて到達する領域が大きく、光軸の変動の範囲を考慮して一定の面積比以上を確保する必要があるので、１％以上あればよい。
【００３６】
ホログラム素子の平面において透過率は、第１の領域から第３の領域、そして第２の領域の方向に向かってガウス分布のようになめらかに変化をしていると強度変調回折が抑制され、信号光と迷光によるＳ／Ｎを大きくすることができるので好ましい。第１の実施態様では第３の領域が実質的に均一な透過率の構成としているが、ガウス分布のような連続的な透過率変化を有する構成であるとより好ましい。また、第３の領域の透過率が均一であってもガウス分布に近似させた透過率であれば強度変調回折を抑制できる。図３（ａ）に第１の実施態様の構成による透過率変化のグラフを示す。Ｘ軸は第１の領域と第３の領域の境界を原点（Ｘ＝０）として第２の領域へ直線で向かう任意の距離を表し、Ｙ軸はＴ１を正規化（＝１）したときの第３の領域の透過率分布を表すものである。実線はガウス分布、点線はＴ２／Ｔ１＝０のときのＴ３／Ｔ１のガウス近似分布、一点鎖線はＴ２／Ｔ１＝０．１のときのＴ３／Ｔ１のガウス近似分布、を表す。この近似は、ガウス分布を平均化して計算したものである。この構成のときに、
Ｔ２／Ｔ１≦０．１
であるとき、
０．３≦Ｔ３／Ｔ１≦０．７
の範囲で設計されていると、ガウス分布に近似させることができるので、好ましく、
０．４≦Ｔ３／Ｔ１≦０．６
の範囲であるとより好ましい。
【００３７】
透過率の値としては、例えば、Ｔ１が８０％以上となるように設計することで、信号光を効率よく第１の光検出器に導くことができるので好ましく、９０％以上であるとより好ましい。また、第２の領域の透過率Ｔ２は０に近づけることで第１の光検出器に到達する迷光をより低下させることができるので好ましい。また、第３の領域の幅となる第２の領域の外縁と第３の領域の外縁との距離が短いと透過率変化が急峻となり迷光除去の効果が小さくなる。レンズや受光エリアの形状などに合わせるとともに、第１の領域に入射する信号光の割合が多くなるように、第３の領域の幅および面積を決定する。
【００３８】
このように、低いＴ２、好ましくはＴ２＝０である第２の領域と高い透過率Ｔ１である第１の領域との間にこれらの中間程度となる透過率Ｔ３の第３の領域を設けることで、領域界面での透過率変化を低減できるため、ホログラム素子の透過率分布により生じる入射光の強度変調回折を抑制できる。これより、第１の光検出器への迷光の回り込みを低減できるので、信号光と迷光との干渉を抑制でき、好ましい。
【００３９】
以上のようなホログラム素子を図１に示す光ヘッド装置１０の１８ａおよび１８ｂ、またはいずれか一方に配置してもよい。例として、図２（ａ）に示すホログラム素子２０ａを光ヘッド装置１０の１８ｂに配置したとき光検出器１７に到達する光の様子を図６の平面模式図で示す。図６はホログラム素子を透過して２つの光検出器に到達する信号光および迷光の様子、とくに第１の光検出器の受光エリア５１と第２の光検出器の受光エリア５２を示したものである。上述のように光検出器は、第１の光検出器のみでもよく、第１の光検出器と第２の光検出器の２つで信号光を検出する形態であってもよい。
【００４０】
上記のように例として、ホログラム素子２０ａを１８ｂに配置し、第１の領域２１ａおよび第３の領域２３ａに入射して回折されて出射した信号光は、第１の光検出器の受光エリア５１内の領域５３のように集光されるように光学系を設計する。一方、迷光がホログラム素子２０ａに入射すると、第１の領域２１ａおよび第３の領域２３ａを出射する光は信号光と同様に第１の光検出器の方向へ回折されるが、第１の光検出器の位置では焦点が合わないため、領域５５に示されるような領域で迷光が到達する。ホログラム素子の第２の領域に入射する迷光は第１の光検出器の方向に回折されて出射する透過率Ｔ２が低いので、第１の光検出器の受光エリア５１には光量を減じて到達するかまたは実質的に到達しない。とくに第３の領域２３aの透過率Ｔ３が第１の領域２１ａの透過率Ｔ１と第２の領域２２ａの透過率Ｔ２との間であり、強度変調回折を抑制して受光エリア５１に到達する迷光を減じるように設定できるので、受光エリアに到達する光のＳ／Ｎを大きくすることができる。また、第１の光検出器の受光エリア５１は再生信号、フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号などの光情報を処理できるようにさらに４以上の領域に分割される。
【００４１】
信号光を第１の光検出器のみで受光する場合、第２の領域に入射する光は少なくとも第１の光検出器とは異なる方向に出射されればよい。この場合、第２の領域に入射する迷光だけではなく信号光も第１の光検出器の受光エリア５１には到達しない。この第２の領域に入射する信号光を利用するために、第２の領域に入射する光を透過または第１の光検出器の方向とは異なって回折する方向に第２の光検出器の受光エリア５２を配置する。例えば、第２の領域に入射する光がほぼ１００％透過する場合は、光の直進方向に第２の光検出器の受光エリア５２を配置する。また、この他の例として、第２の領域に入射する光が１次回折光と直進透過光のように複数の方向に出射する構成であれば、光量が最も多く出射する方向に第２の光検出器５２を配置すると光利用効率が上がるので好ましい。
【００４２】
このように、第２の光検出器の受光エリア５２を第２の領域を出射する光の方向に配置すると、第２の領域を出射する信号光が領域５４のように集光されて受光エリア５２に到達する。しかし、第２の領域を出射する迷光は第２の光検出器の受光エリア５２で焦点の位置が合わないので領域５６のように到達する。第２の光検出器の受光エリア５２内では、第１の光検出器の受光エリア５１のように迷光の光量を低減させて到達させることはできないが、受光する光情報のうちクロストークの影響を受けにくい光信号を処理させることができる。
【００４３】
例えば、再生（ＲＦ）信号は、光ディスクの情報記録面上のピットの有無により光の回折が発現し、光ディスクから反射されて光検出器に到達した光信号のＯｎ／Ｏｆｆを読み取ることで検知できる信号である。また、フォーカス誤差信号は、ホログラム素子と光検出器との間に図示しないシリンドリカルレンズを配置して非点収差法によって受光エリアに到達する光の形を検知し、受光エリアを構成する複数のセグメントに到達する光量の演算によって生成される。この演算結果の変化を検知し、一定の値にすることで一定の光の形に修正してフォーカス誤差を低減させるものである。トラッキング信号は、１つのビームで光ディスクの情報記録面に入射する場合、プッシュプル法によってピットから反射されて光検出器の受光エリアに到達する光強度分布の位置変化を検知し、トラッキング位置を修正するものである。とくにこの中でもトラッキング誤差信号は、迷光の影響を受けやすいので、第１の光検出器の受光エリア５１に到達する信号によってトラッキング誤差信号を生成することが好ましい。受光エリア５１および５２は、図６に示すようにさらに４以上のセグメントからなっており、各セグメントに到達する光量を演算して必要な（誤差）信号を検知する。セグメントの数は、４に限らず５以上でもよく、このほかに検知する信号の種類、例えばディスクチルト、レンズシフトなどに対応させてもよい。
【００４４】
（第２の実施の態様）
図４に第３の領域をさらに複数に分割した場合のホログラム素子の模式的平面図を示す。図４（ａ）に示すホログラム素子３０は、第１の実施の態様と同様に透過率の高い第１の領域３１、第２の領域３２と、第３の領域３３に分割されている。第２の実施の態様では、第３の領域３３は、さらにそれぞれ３３ａ、３３ｂ、３３ｃの３つの分割領域で構成されている。第３の領域の分割数は、３に限らず２または４以上であってもよく、第１の領域と第２の領域の透過率の間で連続して変化する分布を有してもよい。なお、第３の領域内で透過率が一様ではない場合、透過率Ｔ３は第３の領域内の平均透過率とする。
【００４５】
本実施態様では、１ビーム法で回折される光に合わせて第２の領域を設定し、この第２の領域は信号光および迷光の光軸を含む配置となるホログラム素子である。ホログラム素子３０では第２の領域３２の中心点が光軸と一致するように配置するとよい。また、本実施の態様は、第２の領域および第３の領域が相似形の四角形が中心点をほぼ同一として分布している領域構成に限らず、同心円状であったり多角形や任意の曲線を含む形状でもよく、各領域の外縁が別の領域の外縁に接する部分があってもよい。
【００４６】
図４（ａ）において第１の領域３１の透過率をＴ１、第２の領域３２の透過率をＴ２とする。また、第３の領域のうち３３ａの透過率をＴｒ１、領域３３ｂの透過率をＴｒ２、領域３３ｃの透過率をＴｒ３とする。このとき、の各透過率の関係を
Ｔ１＞Ｔｒ３＞Ｔｒ２＞Ｔｒ１＞Ｔ２
と設定すると、第２の領域を中心に外側の領域に向けて透過率が段階的に大きくなり、領域の境界における迷光の強度変調回折を抑制できるので好ましい。上述のように第３の領域をさらに分割して透過率を段階的に細かく変化させたり、連続的に変化させるように設計することで抑制効果はさらに向上する。
【００４７】
次に第３の領域を複数に分割したとき、透過率の異なる領域間での透過率差の値を設定する方法ついて説明する。例として、ホログラム素子３５が図４（ｂ）に示すような領域に分割されており、第３の領域３８はさらに領域３８ａ、領域３８ｂに分割されかつ、これらの領域の幅はｄで等しいものとする。図３（ｂ）に、第３の領域を２つの領域に分割したときの透過率変化のグラフを示す。Ｘ軸は、第１の領域３６と領域３８ｂとの境界を原点（Ｘ＝０）とし、第２の領域３７と領域３８ａとの境界へ直線で向かう任意の距離を表し、Ｙ軸はＴ１を正規化（＝１）したときの第３の領域の透過率分布を表すものである。実線はガウス分布、点線はＴ２／Ｔ１＝０のときの正規化した第３の領域のガウス近似分布、一点鎖線はＴ２／Ｔ１＝０．１のときの正規化した第３の領域のガウス近似分布、を表す。この近似は、ガウス分布を平均化して計算したものである。この構成のときに、
Ｔ２／Ｔ１≦０．１
であるとき、透過率の異なる領域間での正規化された透過率差の最大値は（Ｔｒ２−Ｔｒ１）／Ｔ１の０．６である。したがって、１つの境界を隔てて透過率が異なる領域の正規化された透過率差を０より大きく０．７以下にすることが好ましく、０より大きく０．６以下であればより好ましい。また、第３の領域を透過率が段階的に変化するように３以上の領域に分割すると、分割数が増加するにつれてこの正規化された透過率差は０．６よりも小さくでき、よりガウス分布の変化に近づく。
【００４８】
透過率の値としては、例えば、Ｔ１が８０％以上となるように設計することで、信号光を効率よく光検出器に導くことができるので好ましく、９０％以上であるとより好ましい。また、第２の領域の透過率Ｔ２は０に近づけることで光検出器に到達する迷光をより低下させることができるので好ましい。
【００４９】
次に、本発明のホログラム素子を作用させる具体的な構成について説明する。例として、図５（ａ）に、回折作用を有する領域により形成されるホログラム素子４０の断面模式図を示す。なお、図５（ａ）は、図４（ａ）の模式的平面図のＸ−Ｘ‘に示すような第２の領域の中心点を通る直線上を切断する断面模式図である。ここで各領域は、断面が周期的な凹凸による回折格子構造を有するものとする。この場合、第１の領域４１、第２の領域４２および、第３の領域４３を構成する３つの分割領域４３ａ、４３ｂ、４３ｃは、それぞれ段階的に回折作用により回折され１次回折光が光検出器の第１の受光エリアに導く光の透過率が、異なる構造の回折格子により構成される。ここでは、第１の受光エリアに導く回折光の次数は１次を用いているが、これに限らず２次回折光、３次回折光などより高次の回折光や−１次光などマイナスの次数のいずれかの回折光、または回折光の組み合わせて用いてもよい。透過率は上述のように第２の領域３２が最も低い透過率Ｔ２で、ホログラム素子の平面において第２の領域から第１の領域へ向かって外側ほど高い透過率となるように設計する。とくに第２の領域の透過率Ｔ２＝０であると好ましい。
【００５０】
各領域の回折格子構造により回折される光の１次回折光の回折効率となる透過率は、各領域表面に形成する回折格子構造凹凸の深さ、凹凸の格子材料屈折率、また、格子の凸部と凹部との幅の比（Ｄｕｔｙ比）を変えて調整して実現してもよい。上記のように第２の領域は入射する光を光検出器に入射させない（Ｔ２＝０）構造とすることが好ましく、光の反射、吸収、回折作用を有する構造と組み合わせて透過率の調整をすることができる。この構造は第２の領域のほかに第１の光検出器に光量を減じて入射させる第３の領域にも適応することができ、形状を調整して光検出器に入射する透過率を調整し、平面的に透過率が段階的に変化する態様となるグラデーションを施すことができる。光の反射作用を有する構造としては高屈折率材料と低屈折率材料を周期的に積層した多層膜、コレステリック液晶材料などが利用できる。回折作用を持つものとして周期的な凹凸を有する回折格子を利用することができるが、回折格子により回折される光の出射方向が第１の光検出器の方向と大きく異なれば迷光をより減らすことができるので好ましい。また、回折格子構造は断面形状が矩形に限らず、鋸刃形状（ブレーズ形状）であれば透過率（１次回折効率）を高めることができるので光利用効率が上がり好ましい。ブレーズ形状の回折格子とする場合、ブレーズ形状を構成する階段構造の段数を変えることでも透過率の調整ができる。
【００５１】
第２の領域４２は上記のように回折格子構造であって第１の光検出器の方向と異なる方向に回折させる作用を有してもよいが、図５（ａ）のように例えば透明基板４７と一体化させて入射する光を回折せずに直進透過させ、第１の光検出器に光が入射しないような構造とすることもできる。この場合、回折格子構造とする必要がなく生産性が向上するので好ましい。
【００５２】
また、図５（ｂ）は、回折格子構造の一例を示す断面模式図である。図５（ａ）では、便宜的に回折格子の界面を直線で示しているが、実際の断面は図５（ｂ）に示すように少なくとも回折作用を発現する第１の領域４１および第３の領域４３は、ホログラム素子を構成する第１の光学材料４５と第１の光学材料の屈折率と異なる第２の光学材料４６の組み合わせとなる。第１の光学材料４５、第２の光学材料４６はいずれも等方性材料であっても屈折率異方性を有する複屈折材料であっても、またはそれらの組み合わせでもよく、特定の偏光方向の光に対して屈折率が異なるような構成であればよい。例えば、第１の光学材料４５が複屈折材料で第２の光学材料４６が等方性材料の場合、回折格子形状表面の凹凸構造は、複屈折材料の常光屈折率（ｎｏ）または異常光屈折率（ｎｅ）に実質的に等しい屈折率を有する等方性材料で充填平坦化されていることが好ましい。充填材としては、アクリル系、エンチオール系、エポキシ系等の材料を用いることができる。断面形状に関して図５（ｂ）の例では、回折格子構造を断面が階段状の擬似ブレーズ形状としたが、階段形状ではないブレーズ形状や断面がバイナリの凹凸形状であってもよい。ブレーズ形状または擬似ブレーズ形状であれば、例えば、＋１次回折光の回折効率を大きくして光利用効率を高めることができるので好ましい。また、同じブレーズ形状であれば擬似ブレーズ形状は製造が容易であり好ましい。
【００５３】
上記のような回折格子構造で第１の光学材料４５と第２の光学材料との組み合わせが複屈折材料と等方性材料であるホログラム素子４０を図１の光ヘッド装置１０の１８ａに配置する。このとき、光源１１から出射した光が、直線偏光であって往路の直線偏光の光に対してはホログラム素子１８ａ（＝ホログラム素子４０）は全ての領域で高い直進透過効率を示すように配置する。つまり、往路の直線偏光の光が複屈折材料の常光屈折率（ｎｏ）または異常光屈折率（ｎｅ）のいずれかの屈折率と等方性材料の屈折率と一致して屈折率の変化を感じない方向に配置するものである。光ディスク１６に向かう往路の光の偏光を直線偏光から円偏光に変換する１／４波長板１４をホログラム素子１８ａと対物レンズ１５との間の光路に配置すると、光ディスク１６で反射された復路の光は、再び１／４波長板１４を透過後、往路の直線偏光の光と直交する直線偏光の光となる。このように復路で直線偏光に変換された光がホログラム素子１８ａに入射すると、回折格子構造をなす複屈折材料と等方性材料との境界で屈折率の変化を感じるので、復路の光がホログラム素子１８ａの領域ごとの異なる透過率（＝１次回折効率）により光量を変えて回折する。
【００５４】
このようにホログラム素子を構成する光学材料を複屈折材料と等方性材料との組み合わせにすることで、往路／復路が共通の光路に配置しても往路の光を効率よく光ディスクに導くことができるので好ましい。なお、図１では光ディスク１６から反射された信号光がホログラム素子に入射して直進透過するように図示されているが、便宜的な模式図であり、実際には回折方向に合わせて光学系を設計配置する。例えば、１８ａの位置に複屈折材料と等方性材料からなるホログラム素子を配置させる場合、光ディスクから反射された復路の光を回折させて光の進行方向を調整できるので、ビームスプリッタ１３を配置せずに光ヘッド装置を実現することもできる。
【００５５】
（第３の実施の態様）
図７は、第３の実施の態様のホログラム素子６０の平面模式図を示したものであり、第１の領域６１、第２の領域６２および第３の領域６３の各分割領域６３ａ、６３ｂおよび６３ｃを出射して第１の光検出器の受光エリアに到達する、各領域の透過率Ｔ１、Ｔ２、Ｔｒ１、Ｔｒ２およびＴｒ３の関係は、第２の実施態様と同様に、
Ｔ２＜Ｔｒ１＜Ｔｒ２＜Ｔｒ３＜Ｔ１、
となっている。第３の実施態様では、第１の領域６１は図７に示すようにさらに４つの領域６１ａ、６１ｂ、６１ｃおよび６１ｄに分割されている。これらの４つの領域６１ａ、６１ｂ、６１ｃおよび６１ｄを出射する信号光はいずれも第１の光検出器の受光エリアに集光して到達するが、後述するように受光エリア内で集光される位置が異なるように設定する。第１の領域６１の透過率Ｔ１は、第１および第２の実施態様と同様に第１の領域に入射する信号光が回折されて第１の光検出器に到達する割合で定義している。
【００５６】
第１の領域６１の透過率Ｔ１は、実質的に均一であるとしており、この場合、第１の光検出器の受光エリアにおいて到達する光量の変化を検知しやすくなる。また、第１の領域６１で透過率Ｔ１が実質的に均一ということに限らず領域６１ａ、６１ｂ、６１ｃおよび６１ｄごとに異なる透過率を有してもよいが、領域６１ａ、６１ｂ、６１ｃおよび６１ｄが互いに隣り合ってできる透過率差によって強度変調回折が発生して第１の領域の受光エリアに到達する迷光の光量が減じるようにする。ホログラム素子６０に入射する信号光の有効領域のうち第１の領域６１の面積比が７０％以上となるようにすると十分な光利用効率を得られる。例えば、生成する信号の種類にもよるが、第１の領域６１の各分割領域は、６１ａおよび６１ｂで１０〜３０％程度、６１ｃおよび６１ｄで２０〜３０％程度の範囲で調整するとよい。
【００５７】
例として、ホログラム素子６０を図１の光ヘッド装置１０の１８ｂに配置したときの光検出器１７に到達する光の様子を図８の平面模式図で示す。図８はホログラム素子を透過して２つの光検出器に到達する信号光および迷光の様子、とくに第１の光検出器の受光エリア７１と第２の光検出器の受光エリア７２を示したものである。これも同様に光検出器は、第１の光検出器のみでもよく、第１の光検出器と第２の光検出器の２つで信号光を検出する形態であってもよい。
【００５８】
第１の領域６１に入射して各分割領域６１ａ、６１ｂ、６１ｃおよび６１ｄを出射する信号光はそれぞれ第１の光検出器の受光エリア７１の方向に回折されるが、各分割領域を出射する信号光の回折方向は受光エリア７１内の分割されたセグメント７１ａ、７１ｂ、７１ｃおよび７１ｄ内にそれぞれ集光して到達する。第１の領域の各分割領域に対する受光エリア７１内の各セグメントの位置関係は、第１の領域の各分割領域６１ａ、６１ｂ、６１ｃおよび６１ｄの回折格子の設計、光ヘッド装置１０にホログラム素子１８ｂ（＝ホログラム素子６０）と第１の光検出器との間の光路中に図示しないシリンドリカルレンズを配置することによるなどして決めることができる。したがって、図８に示す７３ａ、７３ｂ、７３ｃおよび７３ｄの集光された信号光と受光エリア７１の各セグメント７１ａ、７１ｂ、７１ｃおよび７１ｄとの位置関係は一つの例である。このように第１の領域６１を出射する各信号光の光束が受光エリア７１の各セグメント間をまたがないで到達させることで、各セグメントで受光する光量を演算して生成するトラッキング誤差信号などの精度が上がり品質の良い信号処理が可能になる。受光エリア７１の各セグメント７１ａ、７１ｂ、７１ｃおよび７１ｄは図８に示すように隣り合う配置に限らず、離散して配置されていてもよい。
【００５９】
一方、ホログラム素子６０の第１の領域６１および第３の領域６３に迷光が入射すると、第１の光検出器の受光エリア７１の位置では焦点が合わないので、第１の領域６１の各分割領域６１ａ、６１ｂ、６１ｃおよび６１ｄを出射してそれぞれ領域７５ａ、７５ｂ、７５ｃおよび７５ｄに到達する。また、第１および第２の実施態様と同様に、第３の領域６３を有することでホログラム素子６０の平面的に第１の領域６１から第２の領域６２へ向かう透過率の変化がなだらかとなって強度変調回折を抑制できるので、受光エリア７１に到達する迷光の回り込みを低減させることができる。
【００６０】
ホログラム素子６０の第１の領域６１の分割数は４つとして例示したが、４分割に限らず５以上の分割数があってもよい。また、対応する第１の光検出器の受光エリア７１のセグメント数も４に限らず処理する信号の種類やその処理方法によって５以上であってもよい。第１の光検出器の受光エリアが複数のセグメントＰ１〜Ｐｎ（ｎ≧４の整数）からなり、第１の領域が複数の任意の形状の領域Ｓ１〜Ｓｍ（ｍ≧４の整数）に分割されるときは、ｍ≧ｎの関係であり、少なくともＰ１〜Ｐｎの各セグメントには信号光が到達できるようにする。また、例えば、領域Ｐ１に領域Ｓ１と領域Ｓ２を出射する信号光が到達するなど、複数の信号光の光束が受光エリアの一つの分割領域に到達してもよい。
【００６１】
ホログラム素子６０の第２の領域６２を出射する光は、第１および第２の実施態様と同様に、第１の光検出器とは異なる方向へ進行する。また、図８に示すように第２の領域６２を出射する光の進行方向に第２の光検出器を配置してもよい。第２の受光エリア７２には第２の領域６２を出射して集光された信号光７４が到達するとともに迷光７５も到達するが、例えば、信号光と迷光との干渉による影響が小さい種類の信号を生成して処理をするなどの目的で利用をすることができる。
【００６２】
第３の実施態様の他の例として、ホログラム素子８０の平面模式図を図９に示す。ホログラム素子８０は、光軸が含まれる第２の領域８２と、第１の領域８１および第３の領域８３からなる。これらの領域に入射する信号光が出射して第１の光検出器へ到達する各領域の透過率Ｔ１、Ｔ２およびＴ３の関係も同様にＴ１＞Ｔ３＞Ｔ２となる。ホログラム素子６０と同様に、第１の領域８１が４つの領域に分割され、第１の領域８１に入射する信号光が分割領域８１ａ、８１ｂ、８１ｃおよび８１ｄを回折して出射する光束はそれぞれ図１０に示す第１の光検出器の受光エリア９１の各分割領域９１ａ、９１ｂ、９１ｃおよび９１ｄに到達するように設定する。また、第３の領域は８３は第２の実施態様のようにさらに分割され、ホログラム素子８０面内で第１の領域８１から第２の領域８２に向かって段階的に透過率の変化を有する構成でもよい。
【００６３】
第１の領域８１の分割領域８１ａ、８１ｂ、８１ｃおよび８１ｄは、形状や面積が異なっていてもよいが、図９のように相似形かつ面積をほぼ同一に設定することで、受光エリア９１の各セグメント９１ａ、９１ｂ、９１ｃおよび９１ｄに到達する信号光９３ａ、９３ｂ、９３ｃおよび９３ｄの光量の変化による信号処理が容易になるので好ましい。第１の領域８１の透過率Ｔ１は、実質的に均一であるとしており、この場合、光量の変化による光信号処理が容易になって好ましい。また、第１の領域８１で透過率Ｔ１が実質的に均一ということに限らず領域８１ａ、８１ｂ、８１ｃおよび８１ｄごとに異なる透過率を有してもよい。第３の領域８３は、図９のようにホログラム素子８０の平面内で第１の領域８１から第２の領域８２の間にこれらの領域の中間程度の透過率で設けられ、強度変調回折により第１の光検出器の受光エリア９１に回り込む迷光の光量を低減する。第３の領域８３は図９のような形状で８３ａ、８３ｂ、８３ｃおよび８３ｄのように分割されていてもよい。第３の領域８３の透過率は一様で実質的に均一でもよく、領域８３ａ、８３ｂ、８３ｃおよび８３ｄで異なっていてもよい。
【００６４】
ホログラム素子８０の第１の領域８１および第３の領域８３に入射する迷光は、回折して出射され第１の光検出器の方向に進行するが、焦点が合わないので、領域９５ａ、９５ｂ、９５ｃおよび９５ｄのように受光エリア９１よりも外側に到達する。第２の領域８２に入射する迷光は、第１の光検出器と異なる方向に進行するので、第１の光検出器の受光エリア９１には光量を減じて到達するかまたは、到達しない。したがって、受光エリア９１内で信号光と迷光との干渉が抑制され、Ｓ／Ｎを大きくすることができる。
【００６５】
また、ホログラム素子８０の第２の領域８２を出射する光は第１の光検出器とは異なる方向へ進行する。上述の理由で図１０に示すように第２の領域８２を出射する光の進行方向に第２の光検出器を配置してもよい。第２の受光エリア９２には第２の領域８２を出射して集光された信号光９４が到達するとともに迷光９６も到達するが、例えば、信号光と迷光との干渉による影響が小さい種類の信号を生成して処理をするなどの目的で利用をすることができる。
【００６６】
（第４の実施の態様）
これまで、本発明のホログラム素子は、第１の領域、第２の領域および第３の領域の３つの領域の構成からなる態様を示した。また、光ヘッド装置１０に具備する光検出器１７は１つまたは２つで構成する態様で説明したが、とくにこの態様に限らない。ホログラム素子を構成する各領域の回折格子などから出射する光は、主に＋１次回折光とは限らず、−１次回折光や±２次回折光以上の高次回折光も発現させることができる。さらに、回折格子を構成する材料や形状によりこれらの回折光の回折角や光量（透過率）を調整することができる。したがって、例えば第１の領域を構成する回折格子が、＋１次回折光と−１次回折光を発現する場合は、２方向に進行する回折光に対してそれぞれ光検出器を具備してもよく、透過光や発現する回折光の進行方向すべてに光検出器を具備してもよい。
【００６７】
また、これまで説明したホログラム素子の構成とは異なり、例えば、図１１に示すホログラム素子１００であってもよい。ホログラム素子１００は、第１の領域１０１、第２の領域１０２、第３の領域１０３、第４の領域１０４および第５の領域１０５からなり、それぞれの領域の外縁は四角形であるが、円形、楕円形、多角形などの形状やそれぞれの領域ごとに外縁の形状が異なっていてもよい。第１の領域の外縁は第５の領域の外縁と接しない内側にあるかまたは、第５の外縁と一部接する内側にあり、第５の領域の外縁は第４の領域の外縁より内側にあるか第４の領域と一部接する内側にあるようにする。この場合、光ヘッド装置１０に具備する光検出器１７は図１２に示すように、それぞれ第１の光検出器の受光エリア１１１、第２の光検出器の受光エリア１１２、第３の光検出器の受光エリア１１３の３つの光検出器が具備されている。後述するように、第１の受光エリア１１１では、主として第１の領域１０１および第３の領域１０３を出射する光が到達し、第３の受光エリア１１３では、主として第４の領域１０４および第５の領域１０５を出射する光が到達する。また、第２の受光エリア１１２では主として第２の領域１０２を出射する光が到達する。
【００６８】
ここで、ホログラム素子１００の第１の領域１０１、第２の領域１０２、第３の領域１０３、第４の領域１０４および第５の領域１０５に信号光が入射して第１の光検出器の受光エリア１１１に回折して到達する光量の割合をそれぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４およびＴ５とすると、
Ｔ１＞Ｔ３＞Ｔ２、
Ｔ１≧Ｔ５≧Ｔ４、
であり、Ｔ２はとくに０であると好ましい。また、ホログラム素子１００の第１の領域１０１、第２の領域１０２、第３の領域１０３、第４の領域１０４および第５の領域１０５に信号光が入射して第３の光検出器の受光エリア１１３に回折して到達する光量の割合をそれぞれＴ１´、Ｔ２´、Ｔ３´、Ｔ４´およびＴ５´とすると、
Ｔ４´＞Ｔ５´＞Ｔ１´≧Ｔ３´≧Ｔ２´、
であり、とくにＴ１´＝Ｔ３´＝Ｔ２´＝０であると好ましい。Ｔ１´＝Ｔ３´＝Ｔ２´＝０である場合、Ｔ４´＞Ｔ５´＞Ｔ１´の関係において、Ｔ４´を１に正規化して、Ｔ５´／Ｔ４´は、図３（ａ）のガウス分布の近似となるように一様な値でもよく、第５の領域１０５がさらにｍ個の領域Ｒ１〜Ｒｍ（ｍ≧２の整数）に分割されて、ガウス分布に近似した光量の分布を有していてもよい。
【００６９】
このように３つの光検出器で信号光を検知する場合、それぞれ検知して生成する信号の種類や光学系にもよるが、信号光がホログラム素子１００に入射する有効面積に対して第１の領域１０１、第２の領域１０２および第４の領域１０４の面積を調整する。第２の領域１０２は第１の実施態様と同様に有効領域の１％以上で３０％より小さいと好ましい。第１の領域１０１および第４の領域１０４は、それぞれに入射する信号光を回折して第１の光検出器、第３の光検出器へ到達させるので有効領域の５％以上の面積比となるようにするとよい。３つの光検出器を具備することは、上述のように、光検出器が機能する、光ディスク再生時の再生信号の検知および多数のエラー信号生成の処理のうち、一つの光検出器あたりの負担が軽減するので制御回路の複雑化を避けることができる効果がある。
【００７０】
このとき、第１の領域１０１および第３の領域１０３を出射した信号光は、集光され第１の光検出器の受光エリア１１１内の領域１１４のように到達する。一方、迷光は集光されずに第１の光検出器の受光エリア１１１の外側の領域１１７に到達するとともに強度変調回折を抑制できるので、受光エリア１１１で信号光と迷光との干渉を低減させることができる。また、第４の領域１０４および第５の領域１０５を出射する光を到達させてもよい。
【００７１】
そして、第４の領域１０４および第５の領域１０５を出射した信号光は、集光され第１の光検出器および第２の光検出器の方向とは異なる第３の光検出器の受光エリア１１３内の領域１１６のように到達する。一方、迷光は集光されずに第３の光検出器の受光エリア１１３の外側の領域１１９に到達するとともに強度変調回折を抑制できるので、受光エリア１１３で信号光と迷光との干渉を低減させることができる。第２の領域１０２を出射した信号光は集光され第２の光検出器の受光エリアに１１２内の領域１１８のように到達するが、迷光も１１８のように到達するが、例えば、信号光と迷光との干渉による影響が小さい種類の信号を生成して処理をするなどの目的で利用をすることができる。また、光検出器を複数具備することで、再生（ＲＦ）信号、トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号以外の信号、例えばディスクチルト信号、レンズシフト信号を生成することができ、再生品質のよい光ヘッド装置を実現できる。
【００７２】
（実施例）
図４（ａ）に示すホログラム素子３０の構成により、波長４０５ｎｍにおける各領域の１次回折光となる透過率（＝１次回折効率）を設定する。各領域は、ガラス基板上に４０５ｎｍの光に対する常光屈折率（ｎｏ）１．５５、異常光屈折率（ｎｅ）１．６０の高分子液晶材料を成膜し、フォトリソグラフィ、エッチング加工により階段状の擬似ブレーズ形状の回折格子とすることで作製する。第１の領域および第３の領域の各分割領域はそれぞれ領域ごと回折格子構造の形状を変化させるように加工を行い、１次回折効率を段階的に変化させるように形成する。その後、作製した回折格子形状の凹凸面に高分子液晶の常光屈折率と同程度となる屈折率１．５５の等方性のアクリル系樹脂を充填し、平坦化する。このような構成とすることで高分子液晶の常光方向に偏光する光に対して高い透過率を有し、異常光方向に偏光する光に対して光を回折する機能を有するホログラム素子となる。
【００７３】
回折格子の格子形状を変えることで第１の領域３１の１次回折効率＝９５％、第３の領域３３ａの１次回折効率＝８５％、第３の領域３３ｂの１次回折効率＝５０％、第３の領域３３ｃの１次回折効率＝１０％とする。第２の領域については回折格子構造としないことにより１次回折効率＝０％とする。このように１次回折効率（透過率）変化を段階的になめらかにすることにより光検出器上の迷光の回り込みを少なくし、かつ１次回折光を用いることで透過光（０次回折光）の漏れ光の影響を受けないため、自層光と他層光の干渉が少ない光ヘッド装置が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上のように、本発明に係る光ヘッド装置は、多層光ディスクから反射されて光検出器までの光路中にホログラム素子を配置することで、光検出器の受光エリアに多層光ディスクによって発現する迷光の光量を効率よく減じることができる。したがって、信号光とのクロストークによる影響を低減でき有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】光ヘッド装置の概念的構成図
【図２】ホログラム素子の平面模式図（第１の実施態様）
【図３】第３の領域の透過率分布図
【図４】ホログラム素子の平面模式図（第２の実施態様）
【図５】回折作用を有するホログラム素子の断面模式図
【図６】光検出器の受光状態を示す模式図（第１の実施態様および第２の実施態様）
【図７】ホログラム素子の平面模式図（第３の実施態様）
【図８】光検出器の受光状態を示す模式図（第３の実施態様）
【図９】ホログラム素子の平面模式図（第３の実施態様）
【図１０】光検出器の受光状態を示す模式図（第３の実施態様）
【図１１】ホログラム素子の平面模式図（第４の実施態様）
【図１２】光検出器の受光状態を示す模式図（第４の実施態様）
【図１３】２層光ディスク再生時の光路模式図
【図１４】回折素子の平面模式図（従来例）
【符号の説明】
【００７６】
１０：光ヘッド装置
１１：光源
１２ａ、１２ｂ：コリメータレンズ
１３：ビームスプリッタ
１４：１／４波長板
１５：対物レンズ
１６：光ディスク
１６ａ：情報記録面
１７：光検出器
１８ａ、１８ｂ、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、３０、３５、４０、６０、８０、１００：ホログラム素子
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、３１、３６、４１、６１、８１、１０１：第１の領域
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、３２、３７、４２、６２、８２、１０２：第２の領域
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、３３、３８、４３、６３、８３、１０３：第３の領域
３３ａ、３８ａ、４３ａ、６３ａ：領域Ｒ１
３３ｂ、３８ｂ、４３ｂ、６３ｂ：領域Ｒ２
３３ｃ、４３ｃ、６３ｃ：領域Ｒ３
４５：第１の光学材料
４６：第２の光学材料
４７：透明基板
５１、７１、９１、１０１：第１の光検出器の受光エリア
５２、７２、９２、１０２：第２の光検出器の受光エリア
５３、５４、７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄ、７４、９３ａ、９３ｂ、９３ｃ、９３ｄ、９４、１１４、１１５、１１６：信号光
５５、５６、７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄ、７６、９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄ、９６、１１７、１１８、１１９：迷光
６１ａ、８１ａ：第１の領域の分割領域Ｓ１
６１ｂ、８１ｂ：第１の領域の分割領域Ｓ２
６１ｃ、８１ｃ：第１の領域の分割領域Ｓ３
６１ｄ、８１ｄ：第１の領域の分割領域Ｓ４
７１ａ、９１ａ：受光エリアのセグメントＰ１
７１ｂ、９１ｂ：受光エリアのセグメントＰ２
７１ｃ、９１ｃ：受光エリアのセグメントＰ３
７１ｄ、９１ｄ：受光エリアのセグメントＰ４
８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄ：第３の領域の分割領域
１０４：第４の領域
１０５：第５の領域
２０１、２０２、２０３：光ディスクの層
２０４、２０５、２０６：光ディスクから反射される光
２１０：ホログラム素子
２１１：回折格子
２１２：回折格子の無い領域
【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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