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KR101450934B1 - 광헤드 장치 - Google Patents

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KR101450934B1
KR101450934B1 KR1020097020901A KR20097020901A KR101450934B1 KR 101450934 B1 KR101450934 B1 KR 101450934B1 KR 1020097020901 A KR1020097020901 A KR 1020097020901A KR 20097020901 A KR20097020901 A KR 20097020901A KR 101450934 B1 KR101450934 B1 KR 101450934B1
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고지 미야사카
유키히로 다오
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아사히 가라스 가부시키가이샤
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Abstract

광원으로부터 출사되는 광을 광디스크의 정보 기록층에서 반사시켜 광검출기로 유도하는 광헤드 장치에 있어서, 광디스크에서 광검출기까지의 광로 중에, 투과율이 높은 제 1 영역, 투과율이 낮은 제 2 영역, 그 중간 값이 되는 투과율의 제 3 영역을 갖는 감광 소자를 배치하고, 크로스토크의 원인이 되는 정보 기록층과 상이한 층으로부터의 복귀광을 광검출기에 의해 저감시킨다.
광헤드 장치, 광검출기, 감광 소자, 광디스크

Description

광헤드 장치{OPTICAL HEAD DEVICE}
기술분야
본 발명은 예를 들어 CD, DVD, BD, HD-DVD 등의 광기록 매체 (이하 「광디스크」 라고 한다), 특히 복수 층의 정보 기록층을 갖는 복층 광디스크에 대하여 기록 재생을 실시할 필요가 있는 광헤드 장치에 관한 것이다.
배경기술
광디스크에는 정보 기록층이 단층인 단층 광디스크와, 복수 층 있는 복층 광디스크가 있다. 예를 들어 2 층의 기록층을 갖는 2 층 광디스크에 대하여 정보의 기록 재생을 실시할 때, 광디스크에서 반사되어 광검출기로 돌아오는 복귀광은, 광원으로부터의 출사광을 집광시킨 원하는 정보 기록층에 의해 반사되는 광 (이하, 「신호광」이라고 한다) 뿐만 아니라, 인접한 정보 기록층 등에 의해 반사된 광 (이하, 「미광」 이라고 한다) 의 영향을 받는다. 복층 광디스크의 기록 재생을 실시하는 광헤드 장치에서는, 이와 같은 상이한 기록층으로부터 반사되는 광에 의한 크로스토크 성분이 서보 신호에 영향을 미치지 않는 구성으로 할 필요가 있다. 또한, 본 명세서에서는 광디스크에 대한 기록 혹은 재생, 또는 기록 및 재생을 총칭하여 「기록 재생」 이라고 표현한다.
도 33 에 종래의 복층 광디스크의 기록 재생을 실시하는 광헤드 장치에 있어서의 2 층 광디스크 재생시의 광로의 모식도를 나타낸다. 2 층 광디스크의 광 입사면으로부터 가까운 층을 L1 층, 먼 층을 L2 층으로 한다. 예를 들어, L1 층을 402 면으로 하여 재생시에 광검출기에 수광되는 광 (406) 에 반해, L2 층을 401 면으로 하여 반사된 광 (404) 은, 그 초점이 광 (406) 보다 전방에 위치한다. 한편, L2 층을 402 면으로 하여 재생시에 광검출기에 수광되는 광 (406) 에 반해, L1 층을 403 면으로 하여 반사된 광 (405) 은, 그 초점이 광 (406) 보다 후방에 위치한다.
L1 층의 재생시에 있어서 L1 층 (자층 (自層)) 으로부터의 복귀광은, 회절 소자의 회절에 의해 0 차 투과광, ±1 차 회절광이 각각 광검출기의 검출면 상에 집광된다. L1 층을 기준으로 하여, L2 층 (타층) 으로부터 반사된 복귀광은, 빔 직경이 크고 광밀도는 낮지만 광검출기의 검출면 상에 미광 (迷光) 이 되어 조사되어, L1 층 (자층) 으로부터의 복귀광과 광검출기 상에서 간섭을 발생시킨다. 정보 기록층의 층 간격이나 광원 파장의 변화에 의해 광의 간섭 조건이 변화하면, 신호 강도가 변화되어 판독 성능이 저하되는 문제를 일으킨다. 특히 3 빔법을 이용하는 광헤드 장치에서는, 신호광의 서브 빔이 되는 ±1 차 회절광은 광량이 메인 빔에 비해 적기 때문에, 미광의 간섭에 의한 영향을 더욱 받기 쉽다.
이 대책으로서, 예를 들어 일본 공개 특허 공보 2005-203090호 (특허 문헌 1) 에 나타내는 광헤드 장치가 제안되어 있다. 이것은, 도 34 에 나타내는 홀로그램 소자 (410) 를 광속 중에 배치하고, 광디스크로부터의 복귀광의 일부를 회절시키도록 영역 (411) 에 회절 격자를 형성함으로써, 서브 빔이 되는 ±1 차 회절광이 광검출기에 조사되는 영역의 미광을 제거하는 것이다.
특허 문헌 1 에 나타낸 구성에서는, 홀로그램 소자 (410) 의 회절 격자가 없는 영역 (412) 을 투과한 광은, 높은 투과율로 광검출기로 유도된다. 한편, 회절 격자가 있는 영역 (411) 을 투과한 광은 회절 (이하, 「위상 격자 회절」 이라고 한다) 되기 때문에, 투과율이 낮은 영역의 광이 광검출기로 유도된다. 그러나, 광검출기로 유도되는 광속 중에 투과율이 높은 영역과 낮은 영역의 경계가 혼재하면 광속 중에 광의 강도 변조가 발생하고, 이 강도 변조에 의해 광이 우회 진입 회절 (이하, 「강도 변조 회절」 이라고 한다) 한다. 이 강도 변조 회절에 의해, 서브 빔의 광검출기에 광디스크의 타층으로부터의 미광이 우회 진입하여 조사되기 때문에 유효하게 미광을 제거할 수 없다. 이 때문에, 광검출기 상에서 자층으로부터의 광과 타층으로부터의 광이 간섭하여, 정보 기록층의 층 간격이나 광원 파장의 변화에 의해 광의 간섭 조건이 변화하면, 신호 강도가 변화되어 판독 성능이 저하되는 문제가 있었다. 또, 이 대책으로서 강도 변조 회절된 미광이 광검출기에 도달하지 않도록 위상 격자 회절 격자 영역의 면적을 크게 하면, 타층으로부터의 미광뿐만 아니라, 본래 정보를 판독하고자 하는 자층으로부터의 광도 홀로그램 소자에 의해 위상 격자 회절되게 되어, 광검출기에 들어가는 신호광 강도도 저하된다는 문제가 있었다.
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명은 종래 기술의 이러한 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 광검출기 상에서의 미광 성분을 충분히 제거하고, 또한 신호 강도를 저하시키지 않 고 복층 광디스크를 기록 재생할 수 있는 광헤드 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 광헤드 장치로서,
광원과,
상기 광원으로부터의 출사광을 광디스크의 정보 기록면 상에 집광시키는 대물 렌즈와,
광디스크의 정보 기록면에 의해 반사된 신호광을 검출하는 복수의 수광 에어리어를 갖는 광검출기와,
상기 광디스크로부터 상기 광검출기를 향하는 신호광의 광로 중에 배치되고, 상기 신호광이 입사되는 면내에 상기 신호광의 광량을 줄여서 투과 또는 회절시키는 기능을 갖는 광학 소자를 구비하여 이루어지고,
상기 광학 소자의 적어도 상기 신호광이 입사되는 유효 영역은, 제 1 영역과 제 2 영역과 제 3 영역으로 이루어지는 3 개의 영역으로 분할되고, 상기 제 2 영역의 외연은, 상기 제 3 영역의 외연과 접하지 않는 내측에 있거나, 또는 상기 제 3 영역의 외연과 일부 접하는 내측에 있고,
상기 제 3 영역의 외연은, 상기 제 1 영역의 외연과 접하지 않는 내측에 있거나, 또는 상기 제 1 영역의 외연과 일부 접하는 내측에 있고,
상기 광학 소자에 입사되는 상기 신호광 중 상기 광검출기에 입사되는 광의 비율을 투과율로 하면, 상기 제 1 영역의 상기 신호광의 투과율을 T1, 상기 제 2 영역의 상기 신호광의 투과율을 T2 로 했을 때 T1 은 T2 보다 크고, 상기 제 3 영역의 상기 신호광의 투과율은 T1 보다 작고 또한 T2 보다 크며, 상기 광원으로부터의 광이 집광된 상기 정보 기록면과는 상이한 상기 광디스크의 면으로부터 반사되어 상기 광검출기로 유도되는 미광의 광속 중, 적어도 일부가 상기 광학 소자의 상기 제 2 영역에 입사되어, 상기 광검출기의 적어도 일부의 수광 에어리어에 도달하는 미광의 광량을 감소시키는 것을 제공한다.
또, 상기 광학 소자는, 상기 제 3 영역 내의 상기 신호광의 투과율이 일률적인 T3 으로 하면, 상기 광학 소자의 T1 과 T3 의 차, 및 상기 광학 소자의 T3 과 T2 의 차가, 0 ％ 보다 크고 60 ％ 이하인 구성으로 해도 된다.
이 구성에 의해, 광이 입사되는 광학 소자의 평면 내에서, 제 1 영역에서 제 2 영역까지의 제 3 영역이 있음으로써 투과율이 완만하게 변화하기 때문에, 광학 소자의 투과율 분포에 의해 발생하는 투과광의 강도 변조 회절에 의한 미광의 우회 진입 영향을 억제할 수 있다. 특히 서브 빔을 수광하는 광검출기로의 미광의 우회 진입을 저감시킬 수 있어 신호광과 미광의 간섭이 적은 복층 광디스크의 기록 재생이 가능한 광헤드 장치를 제공할 수 있다.
또, 상기 제 3 영역은 m 개의 영역 R1 ∼ Rm (m
Figure 112009061209045-pct00001
2 인 정수) 으로 분할되고, 상기 영역 Rm 의 외연은, 상기 제 1 영역의 외연과 접하지 않는 내측에 있거나, 또는 상기 제 1 영역의 외연과 일부 접하는 내측에 있고, x 를 2 ∼ m 사이의 정수로 했을 때 영역 Rx-1 의 외연은 영역 Rx 의 외연과 접하지 않는 내측에 있거나, 또는 상기 영역 Rx-1 의 외연과 일부 접하는 내측에 있고, 상기 제 2 영역의 외연은, 상기 영역 R1 의 외연과 접하지 않는 내측에 있거나, 또는 상기 영역 Rx 의 외연과 일부 접하는 내측에 있으며, 상기 영역 R1, 영역 R2, …, 영역 Rm 을 투과 또는 회절하는 상기 신호광의 투과율을 각각 Tr1, Tr2, …, Trm 으로 했을 때, Tr1 ＜ Tr2 ＜ … ＜ Trm 인 구성으로 해도 된다.
또, 상기 광학 소자의 T1 과 Trm 의 차, 상기 광학 소자의 Trx 와 TRx-1 의 차, 및 상기 광학 소자의 Tr1 과 T2 의 차가, 0 ％ 보다 크고 40 ％ 이하인 구성으로 해도 된다.
이 구성에 의해, 제 1 영역에서 제 2 영역까지의 광의 투과율 분포가 더욱 완만하게 변화하기 때문에, 광학 소자에 입사되는 광의 강도 변조 회절을 더욱 억제할 수 있다. 특히, 3 빔법을 이용하는 광헤드 장치에 있어서 서브 빔을 수광하는 광검출기로의 미광의 우회 진입을 더욱 저감시킬 수 있어 신호광과 미광의 간섭이 더욱 적은 복층 광디스크의 기록 재생이 가능한 광헤드 장치를 제공할 수 있다. 이상과 같은 구성에 의해, 투과율이 낮은 제 2 영역의 면적을 크게 하지 않고 미광의 제어가 가능하기 때문에, 신호 강도를 크게 저하시키지 않고 복층 광디스크의 기록·재생이 가능해진다.
또, 상기 광학 소자는, 상기 신호광의 광량을 줄여서 직진 방향으로 투과시키는 기능을 갖는 감광 (減光) 소자인 상기 광헤드 장치를 제공한다. 또, 상기 감광 소자는, 적어도 상기 제 2 영역 및 상기 제 3 영역을 입사하는 상기 신호광의 광량을 줄이는 광학 다층막, 또는 콜레스테릭상 (相) 액정층을 포함하는 구성으로 해도 된다.
이 구성에 의해, 감광 소자의 영역마다 입사되는 광의 투과율을 조정할 수 있고, 또한 입사되는 광의 파장에 의해 투과율이 변화하는 특성을 이용함으로써 자유도가 높은 감광 소자의 기능을 실현할 수 있다.
또, 상기 감광 소자는 적어도 상기 제 2 영역 및 상기 제 3 영역을 입사하는 상기 신호광을 회절시켜 직진 투과하는 광을 줄이는 회절 격자 구조를 포함하는 구성으로 해도 된다.
이 구성에 의해, 회절 격자 구조를 영역마다 변화시켜 직진 투과하는 광 (이하, 「0 차 투과광」 이라고 한다) 의 투과율을 제어할 수 있어, 감광 소자에 입사되는 광의 강도 변조 회절에 의한 미광의 우회 진입을 저감시킬 수 있다. 또, 입사되는 광의 파장에 의해 직진 투과하는 광의 효율 (이하, 「0 차 투과율」 이라고 한다) 을 변화시킬 수 있기 때문에 미광의 파장을 선택하여 저감시킬 수도 있다.
또, 상기 광학 소자는, 입사되는 광의 진행 방향 순으로 입사되는 광의 편광 상태의 적어도 일부를 바꾸는 변조 소자와 편광자가 배치되고, 상기 편광자는 제 1 편광 상태의 광을 투과시킴과 함께 상기 제 1 편광 상태와 직교하는 제 2 편광 상태의 광을 차단시키고, 상기 제 1 영역을 출사하는 광은, 상기 변조 소자에 의해 제 1 편광 상태의 광이 되어 상기 편광자를 투과하고, 상기 제 2 영역을 출사하는 광은, 상기 변조 소자에 의해 제 2 편광 상태가 되어 상기 편광자를 투과하지 않으며, 상기 제 3 영역을 출사하는 광은, 상기 변조 소자에 의해 상기 제 1 편광 상태와 상기 제 2 편광 상태가 혼재되어 상기 제 1 편광 상태의 광만 투과시키는 구성 으로 해도 된다.
이 구성에 의해, 제 2 영역으로부터 광이 출사되지 않도록 할 수 있기 때문에, 투과율을 거의 0 으로 함으로써 미광의 광량을 크게 감광시킬 수 있어, 크로스토크에 의한 간섭을 크게 저감시킬 수 있다. 또, 광흡수형의 편광자를 이용함으로써 노이즈가 되는 광도 저감시킬 수 있다. 또한, 변조 소자는 후술하는 바와 같이, 파장판에 의해 편광 상태를 바꾸는 것이어도 되고, 선광자 (旋光子) 를 이용함으로써 두께에 의해 선광각을 변화시켜, 입사되는 직선 편광의 광을 영역마다 상이한 방향의 직선 편광의 광으로 변환하여 출사시키는 것이어도 된다.
또, 상기 광학 소자는, 상기 광디스크로부터 반사된 신호광의 적어도 일부를 회절시키는 기능을 갖는 홀로그램 소자이며, 상기 제 1 영역은 상기 신호광을 회절시키는 회절 격자를 갖고, 상기 제 1 영역에 입사되는 상기 신호광을 회절시키는 방향에 상기 광검출기가 배치되고, 상기 홀로그램 소자에 입사되어 상기 광검출기에서 수광되는 상기 신호광의 비율을 투과율로 하는 구성으로 해도 된다.
이 구성에 의해, 제 2 영역을 투과하는 미광이 광검출기에 도달하는 광량을 줄이도록 할 수 있음과 함께 온도 의존성이나 제조의 편차 등에 의한 광검출기의 미광의 발현을 억제할 수 있기 때문에, 노이즈가 되는 미광에 의한 신호광과의 간섭이 저감되는 기능을 부가한 광헤드 장치를 제공할 수 있다.
또, 상기 광원으로부터의 출사광의 일부를 회절시켜 1 개의 메인 빔과 2 개의 서브 빔을 생성하는 회절 소자를 구비하고, 상기 제 2 영역은, 상기 광검출기의 적어도 서브 빔용의 수광 에어리어에 도달하는 미광의 광선을 포함하는 구성으로 해도 된다.
이 구성에 의해, 광검출기에 입사되는 미광이 효율적으로 제거되고, 특히 신호광 중 메인 빔에 대하여 광량이 적은 서브 빔이 미광의 영향을 받기 쉽기 때문에, 광검출기에서 서브 빔과 미광의 간섭을 저감시킬 수 있어 트랙킹의 정밀도가 높아져 유효하다.
또, 상기 신호광의 상기 메인 빔이 상기 홀로그램 소자에 입사되는 유효 영역은, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역을 포함하고, 상기 메인 빔의 광축이 상기 제 2 영역에 포함되는 구성으로 해도 된다.
이 구성에 의해, 메인 빔에 대해서도 회절에 의해 광검출기로 유도되는 미광과의 간섭을 저감시킬 수 있기 때문에, 정보의 재생 품질이 향상되어 바람직하다.
또, 상기 제 2 영역을 출사하는 상기 신호광의 진행 방향이 상기 광검출기의 방향과 상이하며, 상기 투과율 T2 가 실질적으로 0 이 되는 구성으로 해도 된다.
이 구성에 의해, 제 1 영역 및 제 3 영역을 광검출기를 향해 출사하는 신호광의 진행 방향과, 제 2 영역을 출사하는 신호광의 진행 방향을 분리시킴으로써, 광검출기로 유도되는 미광을 저감시키는 광헤드 장치를 실현할 수 있어, 광검출기에 있어서 신호광과 미광의 간섭인 크로스토크 현상을 크게 저감시킬 수 있다.
또, 상기 광학 소자는, 상기 광디스크로부터 단일 빔 그대로 반사된 신호광의 적어도 일부를 회절시키는 기능을 갖는 홀로그램 소자이며, 상기 홀로그램 소자의 제 1 영역에 입사되는 상기 신호광을 회절시켜 출사하는 광 중 가장 광량이 큰 회절광의 진행 방향에 배치된 광검출기를 제 1 광검출기로 하고, 상기 제 1 광검출 기에서 수광시키는 광의 비율을 투과율로 하는 구성으로 해도 된다.
이 구성에 의해, 광이 입사되는 홀로그램 소자의 평면 (= 유효 영역) 내에서, 미광의 광축으로부터 먼 제 1 영역으로부터, 미광의 광축을 포함하는 제 2 영역까지에 제 3 영역이 있음으로써 회절광이 광검출기에 회절되어 유도되는 광량의 투과율이 완만하게 변화하기 때문에, 홀로그램 소자의 투과율 분포에 의해 발생하는 투과광의 강도 변조 회절에 의한 미광의 우회 진입 영향을 억제할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 광검출기에 있어서 신호광과 미광의 간섭을 저감시키는 S/N 이 높은 복층 광디스크의 재생이 가능한 광헤드 장치를 제공할 수 있다. 또한, 1 개의 광검출기는 1 개의 수광 에어리어를 갖는 것으로서, 후술하는 바와 같이 이 수광 에어리어는 복수의 세그먼트로 분할되어 이루어진다.
또, 상기 제 2 영역을 출사하는 상기 신호광의 진행 방향이 상기 제 1 광검출기의 방향과 상이하고, 상기 투과율 T2 가 실질적으로 0 이 되는 구성으로 해도 된다.
이 구성에 의해, 제 1 영역 및 제 3 영역에 입사되는 신호광의 진행 방향에 대하여 제 2 영역에 입사되는 신호광의 진행 방향을 분리시킴으로써, 미광을 광검출기로 유도하지 않는 광헤드 장치로 할 수 있어, 광검출기에 있어서 신호광과 미광의 간섭인 크로스토크 현상을 크게 저감시킬 수 있다.
또, 상기 제 2 영역에 입사되는 상기 신호광은, 직진 투과하여 출사되는 구성으로 해도 된다.
이 구성에 의해, 제 2 영역은 회절 격자 구조를 실시할 필요가 없기 때문에, 홀로그램 소자의 생산성이 향상되어 품질의 향상을 기대할 수 있다.
또, 상기 제 2 영역을 출사하는 광 중 가장 광량이 큰 직진 투과광 또는 회절광의 진행 방향에 배치된 광검출기를 제 2 광검출기로 하고, 상기 제 1 광검출기와 제 2 광검출기에 의해 상기 신호광을 수광하는 구성으로 해도 된다.
이 구성에 의해, 제 2 영역을 출사하는 신호광을 검지할 수 있기 때문에, 높은 광 이용 효율을 얻는 광헤드 장치를 실현할 수 있다.
상기 홀로그램 소자는, 상기 신호광이 상기 홀로그램 소자에 입사되는 유효 영역이 상기 제 1 영역, 상기 제 2 영역, 상기 제 3 영역, 제 4 영역 및 제 5 영역으로 이루어지고, 상기 제 1 영역의 외연은, 상기 제 5 영역의 외연과 접하지 않는 내측에 있거나, 또는 상기 제 5 영역의 외연과 일부 접하는 내측에 있고, 상기 제 5 영역의 외연은, 상기 제 4 영역의 외연과 접하지 않는 내측에 있거나, 또는 상기 제 4 영역의 외연과 일부 접하는 내측에 있고, 상기 제 1 영역, 상기 제 3 영역, 상기 제 4 영역 및 상기 제 5 영역은, 상기 신호광의 적어도 일부를 회절시키는 회절 격자를 갖고, 상기 홀로그램 소자의 상기 제 4 영역에 입사되는 상기 신호광을 회절시켜 출사하는 광 중 상기 제 1 광검출기 및 상기 제 2 광검출기로의 진행 방향과는 상이한 방향에서 가장 광량이 큰 진행 방향에 배치된 광검출기를 제 3 광검출기로 하고, 상기 홀로그램 소자의 상기 제 1 영역 ∼ 상기 제 5 영역에 입사되어 상기 제 1 광검출기에 도달하는 상기 신호의 비율을 각각 T1, T2, T3, T4, T5 로 했을 때에,
T1 ＞ T3 ＞ T2,
T1
Figure 112009061209045-pct00002
T5
Figure 112009061209045-pct00003
T4
임과 함께, 상기 홀로그램 소자의 상기 제 1 영역 ∼ 상기 제 5 영역에 입사되어 상기 제 3 광검출기에 도달하는 상기 신호광의 비율을 각각, T1', T2', T3', T4', T5' 로 했을 때에,
T4´ ＞ T5' ＞ T1'
Figure 112009061209045-pct00004
T3'
Figure 112009061209045-pct00005
T2'
이며, 상기 광원으로부터의 광이 집광된 상기 정보 기록면과는 상이한 상기 광디스크의 면에서 반사되어 상기 광검출기로 유도되는 미광의 광속 중, 적어도 일부가 상기 홀로그램 소자의 상기 제 2 영역에 입사되는 구성으로 해도 된다.
이 구성에 의해, 복수의 광검출기에 있어서 미광의 광량을 저감시켜 도달시킬 수 있기 때문에, 많은 종류의 재생에 관한 에러 신호를 생성하기 위한 신호광과 미광의 간섭을 저감시킬 수 있어, 크로스토크의 영향을 억제할 수 있음과 함께 재생 품질이 향상된다.
상기 홀로그램 소자의 상기 회절 격자 구조는 적어도 블레이즈 형상의 구조를 포함하는 구성으로 해도 된다.
이 구성에 의해, 1 개의 회절 방향에만 강한 광량으로 회절시킬 수 있기 때문에 광 이용 효율이 향상된다.
상기 홀로그램 소자의 상기 회절 격자는, 굴절률 이방성을 갖는 복굴절 재료와 상기 복굴절 재료의 상광 (常光) 굴절률 또는 이상광 (異常光) 굴절률과 실질적으로 동등한 굴절률을 갖는 등방성 재료로 구성해도 된다.
이 구성에 의해, 홀로그램 소자를 광헤드 장치의 광원에서 광디스크까지의 광로 (이하, 「왕로 (往路)」 라고 한다), 광디스크에서 광검출기까지의 광로 (이하, 「복로 (復路)」라고 한다) 가 공통되는 광로 중에 배치해도, 왕로의 광을 거의 100 ％ 투과시키고, 복로의 광 (= 복귀광) 을 회절시켜 광량 조정할 수 있기 때문에 왕로의 광을 효율적으로 광디스크로 유도할 수 있다. 또, 홀로그램 소자의 배치 자유도도 높아진다.
발명의 효과
본 발명은 광검출기 상에서의 미광 성분을 충분히 제거하고, 또한 신호 강도를 크게 저하시키지 않고 복층 광디스크를 기록 재생할 수 있다는 효과를 갖는 광헤드 장치를 제공할 수 있는 것이다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 본 발명의 감광 소자를 구비하는 광헤드 장치의 개념적 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 감광 소자의 평면 모식도이다.
도 3 은 도 2 및 도 5 의 감광 소자의 제 3 영역과 도 14 의 홀로그램 소자의 제 3 영역에 있어서의 투과율 분포를 나타내는 도면이다.
도 4 는 감광 소자를 투과하는 광로의 단면 모식도이다.
도 5 는 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 감광 소자의 평면 모식도이다.
도 6 은 광학 다층막에 의해 형성되는 감광 소자의 단면 모식도이다.
도 7 은 콜레스테릭상 액정 재료에 의해 형성되는 감광 소자의 단면 모식도이다.
도 8 은 회절 작용을 갖는 감광 소자의 단면 모식도이다.
도 9 는 상기 감광 소자를 이용한 경우의, 광검출기의 수광 상태를 나타내는 모식도이다.
도 10 은 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 편광자의 평면 모식도 및 감광 소자의 단면 모식도이다.
도 11 은 본 발명의 홀로그램 소자를 구비하는 광헤드 장치의 개념적 구성도이다.
도 12 는 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 홀로그램 소자의 평면 모식도이다.
도 13 은 홀로그램 소자를 투과 (회절) 하는 광로의 단면 모식도이다.
도 14 는 본 발명의 제 5 실시형태에 관련된 홀로그램 소자의 평면 모식도이다.
도 15 는 회절 작용을 갖는 홀로그램 소자의 단면 모식도이다.
도 16 은 상기 홀로그램 소자를 이용한 경우의, 광검출기의 수광 상태를 나타내는 모식도이다.
도 17 은 본 발명의 홀로그램 소자를 구비하는 다른 광헤드 장치의 개념적 구성도이다.
도 18 은 본 발명의 제 6 실시형태에 관련된 홀로그램 소자의 평면 모식도이다.
도 19 는 본 발명의 제 7 실시형태에 관련된 홀로그램 소자의 평면 모식도이다.
도 20 은 회절 작용을 갖는 홀로그램 소자의 단면 모식도이다.
도 21 은 도 18 의 홀로그램 소자를 이용한 경우의, 광검출기의 수광 상태를 나타내는 모식도이다.
도 22 는 본 발명의 제 8 실시형태에 관련된 홀로그램 소자의 평면 모식도이다.
도 23 은 도 22 의 홀로그램 소자를 이용한 경우의, 광검출기의 수광 상태를 나타내는 모식도이다.
도 24 는 제 8 실시형태의 변형예에 관련된 홀로그램 소자의 평면 모식도이다.
도 25 는 도 24 의 홀로그램 소자를 이용한 경우의, 광검출기의 수광 상태를 나타내는 모식도이다.
도 26 은 본 발명의 제 9 실시형태에 관련된 홀로그램 소자의 평면 모식도이다.
도 27 은 도 26 의 홀로그램 소자를 이용한 경우의, 광검출기의 수광 상태를 나타내는 모식도이다.
도 28 은 본 발명의 감광 소자를 이용한 경우의, 광검출기에서 수광하는 미광의 강도 분포도이다.
도 29 는 비교예로서의 감광 소자의 평면 모식도이다.
도 30 은 도 29 의 감광 소자를 이용한 경우의, 광검출기에서 수광하는 미광의 강도 분포도이다.
도 31 은 도 5 와 도 29 의 감광 소자를 이용한 경우의, 서브 빔 수광 에어리어의 수광 강도 분포를 비교하는 도면이다.
도 32 는 본 발명의 홀로그램 소자를 이용한 경우의, 광검출기 상의 미광의 강도 분포도이다.
도 33 은 2 층 광디스크 재생시의 광로를 나타내는 모식도이다.
도 34 는 종래의 회절 소자의 평면 모식도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명의 광학 소자는 광검출기를 향하는 신호광에 대한 미광을 상대적으로 줄이는 목적으로 이용된다. 구체적으로는, 회절 격자, 홀로그램 소자, 편광판, 반투과 반사판, 착색판 등이 있다. 회절 격자나 홀로그램 소자의 경우에는, 직진 투과광 (0 차 회절광) 또는 1 차 이상의 회절광을 이용하도록 설계 배치되면 된다. 편광판의 경우에는, 복귀광의 편광 방향과 편광축을 조정하여 설계 배치되면 된다. 반투과 반사판이나 착색판의 경우에는, 반사광이나 직진 투과광을 사용하도록 설계 배치되면 된다. 또, 그것들을 조합하거나 위상판을 조합하거나 해도 사용할 수 있다. 또한, 각 영역의 투과율은 광검출기 (복수의 광검출기를 배치하는 경우에는, 제 1 광검출기) 를 향하는 광의 투과율을 의미한다. 이 때문에, 직진 투과광을 광검출하는 경우에는, 직진 투과광의 투과율을 의미하고, 회절광을 광검출하는 경우에는, 회절광의 투과율을 의미한다. 이하에, 구체적으로 그 예를 나타내어 설명한다.
도 1 은 본 발명의 감광 소자를 구비하는 광헤드 장치 (10a) 의 개념적인 구 성을 나타내는 도면이다. 광헤드 장치 (10a) 는 소정 파장의 광속을 출사하는 광원 (11) 과, 광원 (11) 이 출사한 광속의 일부를 회절시켜 메인 빔과 2 개의 서브 빔의 3 개의 빔을 생성하는 회절 소자 (12) 와, 입사된 광속을 평행광으로 변환하는 콜리메이트 렌즈 (14a) 와, 콜리메이트 렌즈 (14a) 로부터 출사된 상기 3 개의 빔을 광디스크 (16) 의 방향으로 투과시킴과 함께, 광디스크 (16) 의 정보 기록면 (16a) 에 의해 반사된 3 개의 빔의 복귀광을 편향 분리시켜 광검출기 (17) 에 유도하는 빔 스플리터 (13) 와, 상기 3 개의 빔을 광디스크 (16) 의 정보 기록면 (16a) 에 집광하는 대물 렌즈 (15) 와, 상기 3 개의 빔의 복귀광을 광검출기 (17) 에 집광하는 콜리메이트 렌즈 (14b), 상기 3 개의 빔의 복귀광을 검출하는 광검출기 (17), 및 감광 소자 (18a 혹은 18b) 를 구비한다.
본 발명의 감광 소자는 왕로와 복로가 동일한 광로가 되는 위치나, 왕로와 복로의 광로가 상이한 복로 광로 중에 배치한다. 도 1 에서는, 감광 소자 (18b) 는 복로만의 광로 중에 배치하고, 감광 소자 (18a) 는 왕로 / 복로 공통된 광로 중에 배치하는 예이다. 감광 소자는 2 개의 광로에 배치하는 구성에 한정되지 않고, 어느 일방의 광로에만 배치해도 된다.
광검출기 (17) 에 있어서, 광디스크 (16) 의 재생되는 정보 기록면 (16a) 에 기록된 정보의 판독 신호, 포커스 에러 신호 및 트랙킹 에러 신호가 검출된다. 또한, 광헤드 장치 (10a) 는 상기 포커스 에러 신호에 기초하여 렌즈를 광축 방향으로 제어하는 도시하지 않은 포커스 서보와, 상기 트랙킹 에러 신호에 기초하여 렌즈를 광축과 거의 수직인 방향으로 제어하는 도시하지 않은 트랙킹 서보를 구비 한다.
광원 (11) 은 예를 들어 650 ㎚ 파장대의 직선 편광의 발산 광속을 출사하는 반도체 레이저로 구성된다. 또한, 본 발명에서 이용되는 광원 (11) 은, 650 ㎚ 파장대의 광에 한정되지 않고, 예를 들어 400 ㎚ 파장대의 광이나 780 ㎚ 파장대의 광, 그 밖의 파장대의 광이어도 된다. 여기에서, 400 ㎚ 파장대, 파장 650 ㎚ 파장대 및 780 ㎚ 파장대는, 각각 385 ㎚ ∼ 430 ㎚, 630 ㎚ ∼ 690 ㎚ 및 760 ㎚ ∼ 800 ㎚ 의 범위가 된다.
또, 광원 (11) 은 2 종류 또는 3 종류의 파장의 광속을 출사하는 구성으로 해도 된다. 이러한 구성의 광원으로는, 2 개 또는 3 개의 반도체 레이저 칩이 동일 기판 상에 마운트된, 소위 하이브리드형 2 파장 레이저 광원 또는 3 파장 레이저 광원이나, 서로 상이한 파장의 광을 출사하는 2 개 또는 3 개의 발광점을 갖는 모놀리식형 2 파장 레이저 광원 또는 3 파장 레이저 광원이어도 된다.
도 2(a), 도 2(b), 도 2(c) 및 도 2(d) 에, 제 1 실시형태에 있어서의 감광 소자 (20a, 20b, 20c 및 20d) 각각의 평면 모식도를 나타낸다. 감광 소자 (20a) 는 감광 소자의 외측 테두리를 포함하는 제 1 영역 (21a) 과, 제 1 영역 (21a) 의 외연 내측에 있는 제 3 영역 (23a), 제 3 영역의 외연 내측에 있는 제 2 영역 (22a) 으로 분할된다. 여기에서, 외연이란 영역을 구성하는 가장 외측에 있는 경계선이다. 제 2 영역의 외연은 반드시 제 3 영역의 외연보다 내측이 아니어도 되고, 도 2(b) 및 도 2(c) 와 같이 일부에 이들 외연이 접하고 있어도 된다. 또, 예를 들어 도 2(b) 와 같이 제 2 영역 (22b) 의 외연이 제 3 영역 (23b) 의 외연의 연속하지 않는 2 지점에 접하여, 제 3 영역이 2 개로 분리되는 경우에도, 그 2 개를 합쳐 제 3 영역 (23b) 으로 하고, 제 3 영역의 외연은 일의적으로 결정하는 것으로 한다. 도 2(c) 에 있어서는 제 2 영역 (22c) 과 제 3 영역 (23c) 이, 제 1 영역 (21c) 의 외연의 2 지점에 접하고 있어도 마찬가지로 외연은 일의적으로 결정하는 것으로 한다. 도 2(d) 와 같은 예에서도 제 1 영역 (21d) 은 2 개를 합친 것으로서, 제 1 영역의 외연은 제 2 영역 (22d) 의 일부의 외연 및 제 3 영역 (23d) 의 일부의 외연도 포함하는 굵은 선으로서 일의적으로 결정되는 것으로 한다.
제 1 영역, 제 2 영역 및 제 3 영역을 투과하는 광의 투과율을 각각 T1, T2및 T3 으로 하면,
T1 ＞ T3 ＞ T2
의 관계로 설정된다. 특히 T1 과 T2 의 차가 커지도록 설정하면 감광 소자를 투과하는 미광을 억제할 수 있어 바람직하다. 각 영역의 투과율은, 광의 흡수, 반사, 회절 등의 특성을 이용하거나, 또는 그들 특성을 조합하여 이용함으로써 조정할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 광검출기에서 수광되는 광은 감광 소자를 직진 투과하는 광에 한정되지 않고, 회절 격자 구조를 갖는 감광 소자인 경우, 예를 들어 영역마다 회절 효율이 상이한 +1 차 회절광을 수광시켜도 된다. 이 경우, +1 차 회절 효율은 전술한 투과율에 상당하기 때문에, 이하, 회절광을 광검출기에서 수광시키는 광학계에서는 회절 효율도 투과율에 포함되는 것으로 한다. 마찬가지로 전술한 0 차 투과광을 광검출기에서 수광하는 경우, 이 0 차 투과율도 투과율에 포함된다.
감광 소자의 평면에 있어서 투과율은, 제 1 영역에서 제 3 영역, 그리고 제 2 영역의 방향에 대하여 가우스 분포와 같이 완만하게 변화하고 있으면 강도 변조 회절이 억제되어, 신호광과 미광에 의한 S/N 을 크게 할 수 있기 때문에 바람직하다. 제 1 실시형태에서는 제 3 영역이 실질적으로 균일한 투과율의 구성으로 되어 있지만, 가우스 분포와 같은 연속적인 투과율 변화를 갖는 구성이면 더욱 바람직하다. 또, 제 3 영역의 투과율이 실질적으로 균일해도 가우스 분포에 근사시킨 투과율이면 강도 변조 회절을 억제할 수 있다. 도 3(a) 에 제 1 실시형태의 구성에 의한 투과율 변화의 그래프를 나타낸다. X 축은 제 1 영역과 제 3 영역의 경계를 원점 (X = 0) 으로 하여 제 2 영역으로 직선으로 향하는 임의의 거리를 나타내고, Y 축은 T1 을 정규화 (= 1) 했을 때의 제 3 영역의 투과율 분포를 나타내는 것이다. 실선은 가우스 분포, 점선은 T2 / T1 = 0 일 때의 T3 / T1 의 가우스 근사 분포, 일점 쇄선은 T2 / T1 = 0.1 일 때의 T3 / T1 의 가우스 근사 분포를 나타낸다. 이 근사는 가우스 분포를 평균화하여 계산한 것이다. T2 / T1 이 커지면 미광을 충분히 감광시키는 것을 방해하기 때문에, 적어도 감광 소자를 삽입하지 않는 경우에 비해 광검출기에 도달하는 미광이 10 ％ 이하가 되도록 0.1 을 상한으로 하였다. 이 구성일 때에,
T2 / T1
Figure 112009061209045-pct00006
0.1
일 때,
0.3
Figure 112009061209045-pct00007
T3 / T1
Figure 112009061209045-pct00008
0.7
의 범위로 설계되어 있으면, 가우스 분포에 근사시킬 수 있기 때문에 바람직하고,
0.4
Figure 112009061209045-pct00009
T3 / T1
Figure 112009061209045-pct00010
0.6
의 범위이면 보다 바람직하다.
예를 들어, T1 이 80 ％ 이상이 되도록 설계함으로써, 신호광을 효율적으로 광검출기로 유도할 수 있기 때문에 바람직하고, 90 ％ 이상이면 보다 바람직하다. 또, 제 2 영역은 광검출기 상에 도달하는 미광을 제거하기 때문에, T2 가 50 ％ 이하가 되도록 설계함으로써 미광의 광량을 절반 이하로 감쇠시킬 수 있다. 미광을 실질적으로 차광하기 위해서는, T2 가 실질적으로 0 ％ 가 되는 설계가 바람직하나, T1 과 T3 의 차, T3 과 T2 의 차가 크면 영역의 계면에서 광의 강도 변조 회절이 커지기 때문에, 광검출기에서 미광의 우회 진입이 없도록 60 ％ 이하이면 바람직하다. 또, 제 3 영역의 투과율 T3 은, 제 1 영역의 투과율 T1 과 제 2 영역의 투과율 T2 사이에 설계하는 것이 바람직하고, 실질적으로 중간값으로 설계하는 것이 보다 바람직하다.
본 실시형태의 감광 소자는 3 빔법의 광헤드 장치에 대하여 설명하고 있는데, 당연히 1 빔법의 광헤드 장치에도 적응시킬 수 있다. 또, 상기 어느 방법에서도, 적어도 감광 소자에 신호광이 입사되는 영역인 유효 영역은 제 1 영역을 포함하도록 한다. 또한, 유효 영역은 입사되는 신호광의 최대가 되는 광강도에 대하여 10 ％ 이상의 광강도가 되는 영역으로 한다. 또, 감광 소자에 신호광이 입사되는 영역이 되는 유효 영역 중 제 1 영역의 면적 비율이 많을수록 광검출기에 집광되는 신호광의 광량을 저감시키지 않아 광 이용 효율도 높아진다. 따라서 유효 영역 중 70 ％ 이상의 면적을 제 1 영역이 차지하는 설계로 하는 것이 바람직하다. 또, 광 이용 효율을 크게 저감시키지 않도록, 제 2 영역은 적어도 유효 영역에 대하여 30 ％ 보다 작은 면적이 되도록 하는 것이 요구된다. 또, 제 2 영역의 유효 영역에 대한 면적을 지나치게 작게 하면, 광축의 변동 등에 의해 신호광이 집광되는 위치에 미광이 저감되지 않고 도달하여 S/N 이 저하되는 경우가 있기 때문에, 이 범위를 고려하여 유효 영역에 대한 면적비가 1 ％ 이상이면 된다.
이와 같이, 저투과율의 제 2 영역과 고투과율의 제 1 영역 사이에 이들의 중간 투과율인 제 3 영역을 형성함으로써, 영역 계면에서의 투과율 변화를 저감시킬 수 있기 때문에, 감광 소자의 투과율 분포에 의해 발생하는 투과광의 강도 변조 회절을 억제할 수 있다. 이로써, 서브 빔을 수광하는 광검출기 상으로 미광이 우회 진입하는 것을 저감할 수 있기 때문에, 신호광과 미광의 간섭을 억제할 수 있다.
다음으로, 감광 소자의 배치에 대하여 설명한다. 도 4 에 감광 소자 (32) 를 콜리메이트 렌즈 (31) 와 광검출기 (33) 사이의 광로 중에 배치했을 때의 광 상태의 단면 모식도를 나타낸다. 도 4(a), 도 4(b) 는 각각 광검출기 상에 집광되지 않은 미광의 상태, 도 4(c) 는 신호광의 집광 상태이다. 감광 소자 (32) 는 3 개의 분리된 제 2 영역 (32a, 32b) 을 갖는다. 또한, 각 제 2 영역의 주위에는 도시하지 않은 제 3 영역이 각각 있는 것으로 한다. 32a 는 후술하는 바와 같이 서브 빔용의 제 2 영역이고, 32b 는 메인 빔용의 제 2 영역이다. 또, 광검출기 (33) 는 서브 빔용의 수광 에어리어 (33a) 와 메인 빔용의 수광 에 어리어 (33b) 를 갖는다.
먼저, 광검출기 (33) 상에서 초점을 맺지 않는 미광에 대하여 설명한다. 도 4(a) 에 있어서, 광검출기의 뒤에서 초점을 갖는 미광 (34) 은 광로 중에서 크게 집광되지 않고 광검출기 (33) 에 도달한다. 이 때, 제 2 영역 (32a) 의 중심을 통과하는 미광의 광선 (35) 을 일점 쇄선으로 나타낸다. 이 광선 (35) 은 수광 에어리어 (33a) 의 중심으로 유도되도록 한다. 또, 도 4(b) 에 있어서 광검출기의 앞에서 초점을 갖는 미광 (36) 은, 광의 폭이 넓어져 광검출기 (33) 에 도달한다. 이 때, 제 2 영역 (32a) 의 중심을 통과하는 미광의 광선 (37) 을 일점 쇄선으로 나타내는데, 마찬가지로 수광 에어리어 (33a) 의 중심으로 유도되도록 한다. 또한, 메인 빔용에 제 2 영역 (32b) 을 형성하는 경우, 제 2 영역 (32b) 은 메인 빔의 광축을 포함하여 메인 빔용의 수광 에어리어 (33b) 에 집광되도록 하면 되고, 제 2 영역 (32b) 의 중심과 수광 에어리어 (33b) 의 중심에서 광축이 만나도록 하면 더욱 좋다.
이와 같이 감광 소자의 제 2 영역을 통과하는 미광이 서브 빔용의 수광 에어리어 (33a) 로 유도되도록 함으로써, 수광 에어리어에 도달하는 미광이 저감되어 도달하고, 또한 제 3 영역을 가짐으로써 효과적으로 미광을 저감시킬 수 있다. 또한, 미광은 광기록 매체에 의한 메인 빔 및 서브 빔의 반사에 의해 각각 생성되는데, 광검출기 상에서는 집광되지 않고, 또한 서브 빔의 미광은 메인 빔의 미광의 광량에 비해 강도가 약하기 때문에, 미광은 대체로 메인 빔에 의한 반사광인 것으로 생각할 수 있다. 또, 수광 에어리어와 제 2 영역의 형상은, 외연이 상사 (相似) 형으로 되어 있으면 광 이용 효율이 커져 바람직하다. 또, 도 4(c) 에는, 신호광의 집광 상태를 나타내는데, 서브 빔 (39a, 39b) 은 각각 서브 빔용의 수광 에어리어 (33a) 로, 메인 빔 (38) 은 메인 빔용의 수광 에어리어 (33b) 로 집광되어 유도된다.
도 5(a) 에 제 3 영역을 더욱 복수로 분할한 경우의 감광 소자의 예를 제 2 실시형태로 한 모식적 평면도를 나타낸다. 도 5(a) 에 나타내는 감광 소자 (40) 는, 투과율이 높은 제 1 영역 (41), 2 개의 제 2 영역 (42, 44) 과, 2 개의 제 3 영역 (43, 45) 으로 분할되어 있다. 또, 제 3 영역 (43, 45) 은 다시 각각 부호 (43a, 43b, 43c) 와 부호 (45a, 45b, 45c) 의 3 개의 분할 영역으로 구성되어 있다. 제 3 영역의 분할 수는, 3 개에 한정되지 않고 2 개 또는 4 개 이상이어도 되고, 제 1 영역과 제 2 영역의 투과율 사이에서 연속해서 변화하는 분포를 가져도 된다. 본 예에서는, 3 빔법에 의해 회절되는 2 개의 서브 빔에 맞추어 제 2 영역을 2 개 설정하는 감광 소자이다. 또, 본 실시형태는 제 2 영역 및 제 3 영역이 동심원상으로 분포되어 있는 영역 구성에 한정되지 않고 다각형이나 임의의 곡선을 포함하는 형상이어도 되고, 각 영역의 외연이 다른 영역의 외연에 접하는 부분이 있어도 된다. 제 2 실시형태는, 미광에 의한 크로스토크의 영향을 받기 쉬운 서브 빔에 대하여 작용시키는 감광 소자의 구성인데, 메인 빔에 대해서도 동일한 영역을 갖는 감광 소자의 구성이어도 된다.
제 1 영역 (41) 의 투과율을 T1, 제 2 영역 (42, 44) 의 투과율을 T2 로 한다. 또, 제 3 영역 (43a, 45a) 의 투과율을 Tr1, 영역 (43b, 45b) 의 투과율을 Tr2, 영역 (43c, 45c) 의 투과율을 Tr3 으로 한다. 이 때의 각 투과율의 관계를
T1 ＞ Tr3 ＞ Tr2 ＞ Tr1 ＞ T2
로 설정하면, 제 2 영역을 중심으로 외측의 영역을 향해 투과율이 단계적으로 커져, 영역의 경계에서의 미광의 강도 변조 회절을 억제할 수 있기 때문에 바람직하다. 상기 서술한 바와 같이 제 3 영역을 더욱 분할하여 투과율을 단계적으로 세밀하게 변화시키거나, 연속적으로 변화시키거나 하도록 설계함으로써 억제 효과는 더욱 향상된다.
다음으로 제 3 영역을 복수로 분할했을 때, 투과율이 상이한 영역 간에서의 투과율 차의 값을 설정하는 방법에 대하여 도 5(b) 를 이용하여 설명한다. 예로서, 감광 소자 (46) 가 도 5(b) 에 나타내는 영역으로 분할되어 있고, 제 3 영역 (49) 은 영역 (49a), 영역 (49b) 으로 분할되고, 또한 이들 영역의 폭은 d 가 동등한 것으로 한다. 도 3(b) 에, 제 3 영역을 2 개의 영역으로 분할했을 때의 투과율 변화의 그래프를 나타낸다. X 축은 제 1 영역 (47) 과 영역 (49b) 의 경계를 원점 (X = 0) 으로 하고, 제 2 영역 (48) 과 영역 (49a) 의 경계로 직선으로 향하는 임의의 거리를 나타내고, Y 축은 T1 을 정규화 (= 1) 했을 때의 제 3 영역의 투과율 분포를 나타내는 것이다. 실선은 가우스 분포, 점선은 T2 / T1 = 0 일 때의 정규화된 제 3 영역의 가우스 근사 분포, 일점 쇄선은 T2 / T1 = 0.1 일 때의 정규화된 제 3 영역의 가우스 근사 분포를 나타낸다. 이 근사는 가우스 분포를 평균화하여 계산한 것이다. 이 구성일 때에,
T2 / T1
Figure 112009061209045-pct00011
0.1
일 때, 투과율이 상이한 영역 간에서의 정규화된 투과율 차의 최대값은 (Tr2 - Tr1) / T1 의 0.6 이다. 따라서, 하나의 경계를 사이에 두고 투과율이 상이한 영역의 정규화된 투과율 차를 0 보다 크고 0.7 이하로 하는 것이 바람직하고, 0 보다 크고 0.6 이하이면 보다 바람직하다. 또, 제 3 영역을 투과율이 단계적으로 변화하도록 3 개 이상의 영역으로 분할하면, 분할 수가 증가함에 따라 이 정규화된 투과율 차는 0.6 보다 작게 할 수 있어 더욱 가우스 분포의 변화에 가까워진다.
또, 투과율의 차 T1 - Tr3, Tr3 - Tr2, Tr2 - Tr1, Tr1 - T2 를 40 ％ 이하로 함으로써, 영역 간의 투과율 차에 의한 회절을 더욱 억제할 수 있어 바람직하다.
다음으로, 제 1 양태, 제 2 양태에 공통되는 감광 소자를 작용시키는 구체적인 구성에 대하여 설명한다. 도 6 에, 각 영역이 광의 반사 작용을 갖는 광학 다층막에 의해 형성되는 감광 소자 (50) 의 단면 모식도를 나타낸다. 또한 도 6 은, 도 5(a) 의 모식적 평면도에 있어서 2 개의 제 2 영역의 중심점을 통과하는 직선 상을 절단하는 단면 모식도로서, 이하의 단면 모식도도 마찬가지이다. 이 경우, 제 2 영역 (51) 및 제 3 영역 (52) 을 구성하는 3 개의 분할 영역 (52a, 52b, 52c) 은, 각각 단계적으로 반사 작용에 의해 투과율이 상이한 다층막으로 구성된다. 투과율은 상기 서술한 바와 같이 각각의 제 2 영역이 가장 낮은 투과율이고 제 2 영역보다 외측의 영역일수록 투과율이 높아지도록 설계한다. 바꾸어 말하면, 제 2 영역이 가장 높은 반사율이고, 제 2 영역보다 외측의 영역일수록 반사율이 낮아진다.
광학 다층막은, Si, Ta, Nb, Ti, Ca, Mg 등의 무기 산화물이나 불화물, 질화물, 또는 유기 재료로 구성할 수 있다. 또, 이들 재료의 막 두께 등 적층 구조를 영역마다 바꿈으로써, 반사율을 변화시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 투과율이 거의 0 ％ 로 차광되는 영역을 설정하기 위해서는, Al, Cr 등의 메탈이나 Cr 산화물을 이용해도 된다. 또, 다층막은 유리 기판 (53) 상에 적층되는 구성에 한정되지 않고, 플라스틱 수지 등 투광성 재료이어도 된다. 또, 신뢰성을 향상시키기 위해서 다층막 상에 보호막 등을 적층시켜도 된다. 또한 착색막과 같은 단층 차광막으로 구성해도 된다.
도 7 에, 각 영역이 광의 반사 작용을 갖는 콜레스테릭상 액정에 의해 형성되는 감광 소자 (60) 의 단면 모식도를 나타낸다. 콜레스테릭상 액정 분자는, 감광 소자의 두께 방향과 평행한 나선축에서 연속적으로 회전하고 있고, 이와 같이 액정 분자가 나선된 상태에서 자외선 조사·고화시킨 콜레스테릭상 고분자 액정을 이용하는 것이 바람직하다.
콜레스테릭상 액정에 의한 광의 반사 작용에 대하여 설명한다. 콜레스테릭상 액정 분자는 나선되는 특성을 가져, 일률적인 배향 처리를 한 2 매의 기판을 대향시킨 공극에 주입하면 기판의 두께 방향으로 일률적으로 나선된다. 콜레스테릭상 액정은, 나선 피치 P 가 입사광의 파장 λ 와 콜레스테릭상 액정의 굴절률 n 의 곱과 동일한 정도인 경우, 나선축 방향과 평행하게 입사되는 광 중, 액정 분자의 비틀림 방향과 동일한 회전 방향이 되는 원 편광이 거의 반사되고, 역방향의 회전 방향이 되는 원 편광은 거의 투과되는 원 편광 의존성을 갖는다. 이 반사 특성을 나타내는 파장 대역의 중심 파장 λc 는, 나선 피치를 P, 액정의 상광 굴절률을 no, 이상광 굴절률을 ne 로 하면 (1) 식의 관계로 나타난다. 또, 반사 대역 폭 Δλ 는 (2) 식의 관계로 나타난다. 또, 이하 (λc ± Δλ) 를 반사 파장 대역인 것으로 정의한다.
Figure 112009061209045-pct00012
반사 파장 대역 내에서 액정 분자와 동일한 비틀림 방향의 회전 방향이 되는 원 편광의 광이 입사되면, 콜레스테릭상 고분자 액정층 내에서 반사된다. 또, (λc ± Δλ) 의 반사 파장 대역과 상이한 파장의 광이 입사되면 액정 분자와 동일한 비틀림 방향의 회전 방향이 되는 원 편광의 광이어도 투과하는 특성을 갖는다.
도 7 의 감광 소자 (60) 의, 제 2 영역 (61) 및 제 3 영역 (62) 을 구성하는 3 개의 분할 영역 (62a, 62b, 62c) 은 각각 반사 작용에 의해 투과율이 상이한 콜레스테릭상 고분자 액정으로 구성된다. 이 때, 어느 영역의 액정 분자의 나선 방향 및 나선 피치 P 는 동일한데, 각각의 영역의 두께가 상이하다. 이 경우, 두께가 커질수록 반사율이 증가하기 때문에, 각각 제 3 영역 (62), 제 2 영역 순으로 두께를 크게 하도록, 또한 제 3 영역 (62) 도 각각 영역 (62c, 62b, 62a) 순으로 두께가 커지도록 투과율의 분포를 설계한다. 감광 소자 (60) 는 대향하는 유리 기판 (63, 64) 에 의해 협지되어 있으면 신뢰성이 향상되어 바람직하다. 또, 제 1 영역에 상당하는 공간에는 투광성 재료가 충전되어 있으면 투과율이 높아져 바람직하다.
콜레스테릭상 액정을 이용하는 감광 소자 (60) 를 도 1 의 광헤드 장치 (10a) 의 감광 소자 (18a) 로 했을 때에, 광원 (11) 으로부터 출사된 광이, 광디스크 (16) 를 향하는 왕로의 광의 편광을 원 편광으로 변환하는 1/4 파장판 (도시하지 않음) 을 감광 소자 (18a) 와 빔 스플리터 (13) 사이의 광로에 배치한다. 이 왕로의 원 편광의 광에 대하여, 콜레스테릭상 액정은 모든 영역에서 높은 투과율을 나타내도록 배치한다. 이와 같이 하면, 광디스크 (16) 에서 반사된 복로의 광은, 왕로와 반대로 회전하는 원 편광의 광이 되고, 이 광이 감광 소자 (18a) 의 각 영역에 의해 상이한 투과율 (반사율) 에 의해 광량을 변화시켜 투과한다. 따라서, 왕로의 광에 대해서는 투과율이 높고, 복로의 광에 대하여 영역에 따라 반사율이 상이한 (투과율이 상이한) 감광 소자를 실현할 수 있어, 왕로 / 복로가 공통되는 광로에 배치되어도 왕로의 광을 효율적으로 광디스크에 유도할 수 있기 때문에 바람직하다.
또, 예를 들어 단층 광디스크용과, 다층 광디스크용의 2 종류의 파장광을 사용하는 광헤드 장치에 있어서, 감광 소자 (60) 의 콜레스테릭상 액정의 반사 파장 대역을 다층 광디스크용의 파장을 포함하도록 설정한다. 또한, 크로스토크의 영향이 적은 단층 광디스크용 파장의 광은 거의 100 ％ 투과시킴으로써, 파장 선택 형 감광 소자가 되어 자유도가 높은 광헤드 장치를 구성할 수 있다.
다음으로 감광 소자로서, 감광 소자가 광의 회절 작용으로 이루어지는 영역에 의한 구성에 대하여 도 8(a) 의 모식적 단면도를 이용하여 설명한다. 도 8(a) 의 감광 소자 (70) 의 제 2 영역 (71) 및 제 3 영역 (72) 을 구성하는 3 개의 분할 영역 (72a, 72b, 72c) 은, 영역 표면에 형성된 주기적인 요철을 갖는 회절 격자 구조를 갖는다. 각각의 영역에 있어서 요철 주기의 회절 격자에 따른 상이한 회절 특성을 이용하여, 입사되는 광의 0 차 투과율을 변화시킬 수 있다. 이 때, 0 차 투과율은 상기 서술한 바와 같이 각각 제 2 영역, 제 3 영역, 제 1 영역 순으로 높아지도록 설계한다.
각 영역의 회절 격자 구조에 입사되는 광의 0 차 투과율은, 각 영역 표면에 형성되는 회절 격자 구조 요철의 깊이를 바꾸는 것이나, 요철의 격자 재료 굴절률을 바꿈으로써 조정할 수 있다. 또, 격자의 볼록부와 오목부의 폭의 비 (Duty 비) 를 바꾸거나, 깊이, 재료 등의 조합에 의해 투과율의 변화를 실현시키거나 해도 된다. 또, 회절 격자 구조는 단면 형상이 직사각형에 한정되지 않고, 톱날 형상 등 회절 작용에 의해 0 차 투과율이 상이한 구조이면 된다.
Duty 비는, 격자를 포토리소그래피로 제조하는 경우에는, 포토마스크 격자의 개구 폭을 영역마다 바꿈으로써 실현할 수 있어, 저비용으로 실현할 수 있기 때문에 바람직하다. 또, 격자의 깊이를 바꾸는 방법이나, 격자의 재료를 바꾸는 방법에 있어서, 좁은 피치의 격자를 제조하는 경우 등, Duty 비를 바꿈으로써 선 폭이 매우 가늘어져 프로세스의 제한상 곤란한 경우에도 대응할 수 있어 바람직하다. 또, 도 8(b) 에 도 8(a) 의 단면 확대 모식도를 나타낸다. 각 영역은, 복굴절성을 나타내는 재료에 의해 형성되고, 표면의 요철 구조는 복굴절성 재료의 상광 굴절률 (no) 또는 이상광 굴절률 (ne) 과 실질적으로 동등한 재료 (73) 에 의해 충전 평탄화되어 있는 것이 바람직하다.
감광 소자 (70) 를 도 1 의 광헤드 장치 (10a) 의 감광 소자 (18a) 로 했을 때에, 광원 (11) 으로부터 출사된 광이, 광디스크 (16) 를 향하는 왕로의 광의 편광을 원 편광으로 변환하는 1/4 파장판 (도시하지 않음) 을 감광 소자 (18a) 와 대물 렌즈 (15) 사이의 광로에 배치한다. 이 때 왕로의 직선 편광의 광에 대하여, 감광 소자 (18a) 는 모든 영역에서 높은 투과율을 나타내도록 배치한다. 한편, 광디스크 (16) 에서 반사된 복로의 광은, 도시하지 않은 1/4 파장판을 투과한 후, 왕로의 직선 편광의 광과 직교하는 직선 편광의 광이 되고, 이 광이 감광 소자 (18a) 의 영역마다 상이한 0 차 투과율에 의해 광량을 바꾸어 직진 투과한다. 따라서, 왕로 / 복로가 공통된 광로에 배치되어도 왕로의 광을 효율적으로 광디스크에 유도할 수 있기 때문에 바람직하다.
회절 격자 구조의 특성으로서 0 차 투과율에 대하여 설명하였는데, ±1 차 등의 회절광의 광로에 광검출기를 배치해도 된다. 이용하는 차원의 회절광에 맞추어 광검출기를 배치하는 광학계로 하는 경우, 영역마다 회절 효율을 동일한 광량의 분포로 수광시킴으로써 미광을 저감시킬 수 있다. 또, 0 차 투과광 이외의 회절광을 광검출기로 유도하는 감광 소자는, 왕로와 복로가 공통되는 광로 중에 배치되어 복로에서 왕로와 상이한 광로로 할 수 있기 때문에, 감광 소자가 빔 스플 리터의 기능도 포함하기 때문에 바람직하다.
이상과 같은 감광 소자를 광헤드 장치 (10a) 의 18a 및 18b, 또는 어느 일방에 배치하고, 광검출기 (17) 에 유도되는 광은 도 9 의 평면 모식도로서 나타낸다. 광원 (11) 으로부터 출사되는 광이 회절 소자 (12) 에서 전술한 바와 같이 3 개의 광이 된다. 광디스크 (16) 의 광정보 기록면 (16a) 으로부터의 복귀광은, 빔 스플리터 (13) 로부터 광검출기 (17) 에 유도된다. 광검출기 (17) 에는 1 개의 메인 빔 (84) 과 2 개의 서브 빔 (85, 86) 이 각각 분할된 수광 에어리어 (81, 82, 83) 에 유도된다. 이들 수광 에어리어는, 도 9 와 같이 추가로 분할되어 있어도 된다.
한편, 정보 기록면 (16a) 과 상이한 도시하지 않은 층에서 반사되는 광은 그 층에서 초점이 맞지 않기 때문에 광검출기 (17) 에서는 크게 직경이 확대된 미광 (87) 이 된다. 이 때, 감광 소자를 광로 중에 배치하지 않는 경우, 미광 (87) 은 수광 에어리어 (81, 82, 83) 에도 도달하여, 정보 기록면 (16a) 으로부터의 신호광과 중첩되어 간섭한다. 그래서, 본 발명의 감광 소자를 광로 중에 이용함으로써, 88, 89 로 나타내는 미광이 도달하지 않는 영역이 발생하기 때문에, 신호광과의 간섭을 저감시킬 수 있다. 또한 도 9 는, 감광 소자 내의 투과율 변조에 의한 강도 변조 회절을 고려하지 않는 기하 광학적인 시뮬레이션을 실시한 경우의 모식도이다.
이 예에서는, 도 9 의 광검출기의 서브 빔의 수광 에어리어 (82, 83) 에는, 각각 감광 소자 각각의 제 2 영역과 제 3 영역에 대응시켜 배치되어 있다. 또, 전술한 바와 같이 메인 빔의 수광 에어리어 (81) 에 대해서도 제 2 영역과 제 3 영역에 상당하는 영역을 감광 소자에 형성함으로써 메인 빔과 미광의 간섭을 저감시킬 수 있기 때문에 더욱 바람직하다. 또, 영역은 복수의 수광 에어리어를 포위하는 형상이나, 수광 에어리어 형상과 상사형이어도 된다.
이와 같이 제 2 영역 및 제 3 영역의 형상은, 도 1 의 감광 소자 (18a 또는 18b) 를 투과하는 다층 광디스크의 타층으로부터의 복귀광인 미광의 광속 중, 도 9 의 수광 에어리어 (82, 83), 또는 수광 에어리어 (81, 82, 83) 에 도달하는 광속이 투과되는 영역에 배치하는 것이 바람직하다. 또, 정보 기록층이 4 층 이상 있는 다층 광디스크의 경우, 타층이란 자층에 대하여 서로 이웃하는 층에 대응되는 것이 바람직하다. 이것은 서로 이웃하는 층으로부터의 미광의 광밀도가 광검출기 상에서 높은 크로스토크로서 특히 문제가 되기 때문이다.
도 10 에 변조 소자와 편광자를 조합한 광학 소자로 이루어지는 제 3 실시형태를 나타낸다. 입사되는 광을 감광하는 방법으로서, 입사되는 광의 편광 방향을 변조 소자에 의해 변조하고, 특정한 편광 상태의 광의 성분을 차단함으로써 실현된다. 변조 소자는, 편광판에 의해 입사되는 광의 편광 상태에 대하여 출사되는 광의 편광 상태를 바꾸는 것이어도 되고, 또 선광자와 같이 입사광의 편광 상태를 회전시켜 출사시키는 것이어도 된다. 여기에서는 변조 소자로서 파장판을 이용한 양태에 대하여 설명한다. 도 10(a) 는 편광자 (97) 의 평면 모식도로서, 편광자는 투과 영역 (98) 과 편광 차단 영역 (99) 으로 이루어진다. 편광 차단 영역 (99) 은 입사되는 광의 특정한 성분을 반사, 회절 등에 의해 직진 투과 시키지 않는 작용을 갖는다. 예를 들어, 도 10(a) 의 편광자 (97) 의 평면 내에서 X-X' 의 직선 방향과 평행한 직선 편광의 광을 s 편광, 편광자 (97) 의 평면 내에서 X-X' 의 직선 방향과 수직인 직선 편광의 광을 p 편광으로 정의하고, 편광 차단 영역 (99) 은 p 편광의 성분만을 투과시키지 않는 기능을 갖는 것이다. 당연히 s 편광에 대응하는 편광 차단 영역이어도 된다.
또, 파장판 (96) 을 구성하는 영역의 형상은, 도 7 에 나타내는 것과 동일한 형상을 가지며 동일 부분에는 동일 부호를 붙여 중복 설명을 피한다. X-X' 의 직선 방향으로 절단했을 때 도 10(b) 에 광학 소자 (94) 의 단면도를 나타낸다. 광학 소자 (94) 는 파장판 (96) 과 편광자 (97) 를 중첩시켜 구성하는 경우, 적어도 파장판 (96) 의 제 2 영역 (61) 및 제 3 영역 (62) 을 출사하는 미광이 편광자 (97) 의 편광 차단 영역 (99) 에 입사되도록 광축 방향에서 보았을 때에 편광 차단 영역 (99) 내에 위치하면 된다. 여기에서는 편광 차단 영역 (99) 은 정방형으로 되어 있지만, 제 2 영역 및 제 3 영역을 출사하는 광이 입사되도록 배치하면 편광 차단 영역의 외연의 형상은 상관없다.
제 2 영역 (61) 및 제 3 영역 (62) 은, 광학적으로 복굴절성을 나타내는 재료로 구성되고, 두께를 조정함으로써 각 영역의 리타데이션값을 조정한다. 이와 같이 리타데이션값을 부여함으로써 일률적인 편광 상태에서 입사되는 광의 편광 상태를 파장판으로부터 광이 출사되는 영역마다 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 광학 소자 (94) 에 s 편광 100 ％ 가 되는 직선 편광의 광이 입사되는 경우, 파장판의 제 1 영역을 출사하는 광은 편광 상태를 바꾸지 않고 s 편광으로 출사하고, 제 2 영역 (61) 은 입사되는 광의 파장 λ 에 대하여, (2n+1)λ/2 의 리타데이션값을 갖도록 설계한다 (n
Figure 112013017677523-pct00013
0 인 정수). 요컨대, s 편광 100 ％ 로 입사된 광은, p 편광의 성분이 거의 100 ％ 가 되어 출사된다. 제 3 영역 (62) 은 또한 3 개의 분할 영역 (62a, 62b 및 62c) 으로 분할되어, 62a, 62b, 62c 의 순서로 s 편광으로 출사되는 광 성분의 비율이 단계적으로 커지도록 설계된다.
파장판 각각의 영역을 출사하는 광은, 편광자 (97) 에 입사되고, 편광 차단 영역 (99) 에서 p 편광 성분을 차단하여 s 편광 성분을 출사한다. 광학 소자 (94) 를 출사하는 광 (s 편광) 은, 영역마다 광의 강도가 상이하게 출사되기 때문에, 광헤드 장치에 있어서 신호광과 미광의 크로스토크에 의한 영향을 저감시킬 수 있다. 이 경우에는, 편광 차단 영역 (99) 을 서브 빔에 대응하여 배치시켰는데, 메인 빔을 포함하는 영역에도 배치해도 된다. 또 상기 예와 같이 s 편광 100 ％ 인 광이 입사되는 경우에는, 편광 차단 영역을 광이 입사되는 유효 영역 전체면에 형성해도 되고, 제 1 영역을 출사하는 광은 편광자에 의해 크게 감광되지 않고 광학 소자 (94) 를 출사하기 때문에 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 편광자 (97) 는 회절 격자를 이용하여 s 편광을 투과하여 p 편광을 직진 방향과는 다른 방향으로 회절시키는 것이어도 되고, 복굴절 재료로서 액정을 이용하여 실현할 수 있다. 또, 액정에 전압을 인가할 수 있도록 투명 전극으로 액정을 협지시키면, 예를 들어, 비전압 인가시에 편광자로서 기능하고, 전압 인가시에 투과시키는 전환을 할 수 있다. 이 경우, 크로스토크의 영향이 적은 단층의 광디스크의 기록·재생시에는 액정에 전압을 인가하여 광 이용 효율을 높일 수 있다. 또, 편광자 에 한정되지 않고, 파장판에도 전압을 인가할 수 있도록 함으로써, 마찬가지로 감광시키는 기능을 전환할 수 있다.
광학 소자 (94) 는 파장판 (96) 과 편광자 (97) 가 중첩되어 일체화된 구성에 한정되지 않고, 이들이 떨어져 배치되어 있어도 된다. 예를 들어, 복로의 광로에 있어서 파장판 (96) 이 콜리메이트 렌즈 (14b) 의 바로 뒤, 편광자 (97) 가 광검출기의 바로 앞에 배치되는 경우, 신호광의 메인 빔은 집광된 상태에서 편광자 (97) 의 투과 영역 (98) 을 통과하므로 s 편광 성분뿐만 아니라 p 편광 성분도 감광되지 않고 광검출기에 도달하기 때문에, 메인 빔의 광 이용 효율은 커진다.
또, 광학 소자 (94) 에 입사되는 광의 편광 상태가 직선 편광인 경우의 작용에 대하여 설명하였는데, 입사되는 편광 상태가 원 편광이나 타원 편광이어도 되고, 예를 들어 위상판에 원 편광으로부터 직선 편광 상태로 변환하는 기능을 갖는 형태로, 편광자에 입사시켜도 된다. 또, 편광자는 직선 편광의 특정한 성분을 차단하는 작용을 갖는 것 이외에, 콜레스테릭 액정을 이용하거나 하여 특정 방향의 원 편광을 차단하는 작용을 가질 수도 있다. 이와 같이 입사되는 광의 편광 상태를 바꾸는 파장판을 포함하는 광학 소자는 광헤드 장치에 있어서 왕로 / 복로에 공통되는 광로가 아니라, 도 1 의 광헤드 장치에 있어서 복로의 광로가 되는 감광 소자 (18b) 의 위치에 감광 소자 (18b) 대신에 배치된다.
도 11 은 본 발명의 광학 소자로서 홀로그램 소자를 구비하는 광헤드 장치 (10b) 의 개념적인 구성을 나타내는 도면이다. 광헤드 장치 (10b) 에 있어서, 도 1 에 나타내는 광헤드 장치 (10a) 와 동일한 기능의 소자는 동일한 번호를 붙여 설명이 중복되는 것을 피한다. 본 발명의 홀로그램 소자는 왕로와 복로가 동일한 광로가 되는 위치나, 왕로와 복로의 광로가 상이한 복로 광로 중에 배치된다. 도 11 에서는, 홀로그램 소자 (18d) 는 복로만의 광로 중에 배치되고, 홀로그램 소자 (18c) 는 왕로 / 복로 공통되는 광로 중에 배치되는 예이다. 홀로그램 소자는 2 개의 광로에 배치되는 구성에 한정되지 않고, 어느 일방의 광로에만 배치되어도 된다.
광검출기 (17) 에 있어서, 광디스크 (16) 의 정보 기록면 (16a) 에 기록된 정보의 판독 신호, 포커스 에러 신호 및 트랙킹 에러 신호가 검출된다. 또한, 광헤드 장치 (10b) 는 상기 포커스 에러 신호에 기초하여 렌즈를 광축 방향으로 제어하는 도시하지 않은 포커스 서보와, 상기 트랙킹 에러 신호에 기초하여 렌즈를 광축과 거의 수직인 방향으로 제어하는 도시하지 않은 트랙킹 서보를 구비한다.
광검출기 (17) 에는, 1 개의 메인 빔과 2 개의 서브 빔을 수광하기 위한 3 개의 수광 에어리어가 세트가 되어 구비되어 있다. 3 빔법에 있어서 각 수광 에어리어는, 통상적으로는 더욱 복수의 영역으로 분할되어 있어 트랙킹 신호 등을 검지하는 푸시풀 방식을 취하는 구성을 갖는다. 또, 광검출기는 수광 에어리어가 신호광과 미광이 크게 중첩하여 도달하는 부분을 불감대로 하여, 광의 검출 영역과 분리시킴으로써 수광 에어리어 상에서 간섭하는 영역을 작게 하는 기능을 갖는 것을 이용할 수도 있다.
도 12(a), 도 12(b), 도 12(c) 및 도 12(d) 에, 제 4 실시형태에 있어서의 홀로그램 소자 (130a, 130b, 130c 및 130d) 각각의 평면 모식도를 나타낸다. 홀로그램 소자 (130a) 는 홀로그램 소자의 외측 테두리를 포함하는 제 1 영역 (131a) 과, 제 1 영역 (131a) 의 외연 내측에 있는 제 3 영역 (133a), 제 3 영역의 외연 내측에 있는 제 2 영역 (132a) 으로 분할된다. 여기에서, 외연이란 영역을 구성하는 가장 외측에 있는 경계선을 말한다. 제 2 영역의 외연은 반드시 제 3 영역의 외연보다 내측이 아니어도 되고, 도 12(b) 및 도 12(c) 와 같이 일부 이들의 외연이 접하고 있어도 된다. 또, 예를 들어 도 12(b) 와 같이 제 2 영역 (132b) 의 외연이 제 3 영역 (133b) 의 외연의 연속하지 않는 2 지점에 접하여, 제 3 영역이 2 개로 분리되는 경우에도, 그 2 개를 합쳐 제 3 영역 (133b) 으로 하고, 제 3 영역의 외연은 일의적으로 결정하는 것으로 한다. 도 12(c) 에 있어서는 제 2 영역 (132c) 과 제 3 영역 (133c) 이, 제 1 영역 (131c) 의 외연 2 지점에 접하고 있어도 마찬가지로 외연은 일의적으로 결정하는 것으로 한다. 도 12(d) 와 같은 예에서도 제 1 영역 (131d) 은 2 개를 합친 것으로서, 제 1 영역의 외연은 제 2 영역 (132d) 일부의 외연 및 제 3 영역 (133d) 일부의 외연도 포함하는 굵은 선으로서 일의적으로 결정되는 것으로 한다.
제 1 영역은 회절 격자 구조를 갖고, 제 1 영역에 입사되는 광디스크로부터의 신호광은 직진 방향과는 상이한 방향으로 회절되어 광검출기로 유도된다. 제 2 영역은 제 2 영역에 입사되는 신호광이, 광검출기와 상이한 방향으로 출사되는 구조를 갖고 있으면 된다. 그 때문에, 제 2 영역은 예를 들어 표면이 평탄한 투명한 등방성 재료를 이용하여 입사되는 신호광을 직진 투과시켜도 된다. 이 경우에는, 구조가 간단해지기 때문에 생산성이 향상된다. 또, 광검출기와는 상이한 방향으로 회절시키는 회절 격자 구조를 가져도 된다. 이 경우에는, 광헤드 장치의 구성에 맞출 수 있기 때문에 자유도가 향상되고, 또 광검출기와는 크게 상이한 방향으로 회절시킴으로써 광검출기에 대한 노이즈를 저감시키거나 하는 효과를 기대할 수 있다.
제 1 영역, 제 2 영역 및 제 3 영역에 입사되는 신호광의 광량의 비율에 대하여, 각각의 영역에서 회절되어 광검출기에 입사되는 신호광의 광량의 비율을 투과율로 하여, 각각 T1, T2 및 T3 으로 하면,
T1 ＞ T3 ＞ T2
의 관계로 설정된다. 또한, 제 1 영역의 투과율 T1 및 제 2 영역의 투과율 T2 는 각각 실질적으로 균일해지도록 한다. 각 영역의 투과율은, 광의 흡수, 반사, 회절 등의 특성을 이용하거나, 또는 그들 특성의 조합을 이용함으로써 조정할 수 있다. 또, T2 = 0 으로 설정하면 광검출기에 미광이 입사되지 않아 바람직하다. 또, 홀로그램 소자의 구성으로서 제 1 실시형태와 동일한 이유로 S/N 을 크게 하기 위해서, 유효 영역 중 70 ％ 이상의 면적을 제 1 영역이 차지하는 설계로 하는 것이 바람직하다. 또한, 후술하는 바와 같이 제 3 영역 내에서 투과율의 분포가 있는 경우에는, 제 3 영역 내의 평균 투과율을 T3 으로 한다.
또, 홀로그램 소자의 제 2 영역을 직진 투과 또는 상기 광검출기의 방향과는 상이한 방향으로 회절된 메인 빔 및 서브 빔을 상이한 배치로 하는 다른 광검출기에서 수광하도록 구성해도 된다. 이 경우, 1 개의 광검출기로 수광시키는 경우에 비해 신호광의 광 이용 효율을 높일 수 있다.
홀로그램 소자의 평면에 있어서 투과율은, 제 1 영역으로부터 제 3 영역, 그리고 제 2 영역의 방향에 대하여 가우스 분포와 같이 완만하게 변화를 하고 있으면 강도 변조 회절이 억제되어, 신호광과 미광에 의한 S/N 을 크게 할 수 있기 때문에 바람직하다. 제 4 실시형태에서는 제 3 영역이 실질적으로 균일한 투과율의 구성으로 되어 있는데, 가우스 분포와 같은 연속적인 투과율 변화를 갖는 구성이면 보다 바람직하다. 또, 제 3 영역의 투과율이 실질적으로 균일하여도 가우스 분포에 근사시킨 투과율이면 강도 변조 회절을 억제할 수 있다. 홀로그램 소자에 관해서도 제 1 실시형태와 마찬가지로 생각할 수 있어, 도 3(a) 에 나타내는 가우스 근사 분포를 채용할 수 있다. 따라서, 이 구성일 때에
T2 / T1
Figure 112009061209045-pct00014
0.1
일 때,
0.3
Figure 112009061209045-pct00015
T3 / T1
Figure 112009061209045-pct00016
0.7
의 범위로 설계되어 있으면, 가우스 분포에 근사시킬 수 있기 때문에 바람직하고,
0.4
Figure 112009061209045-pct00017
T3 / T1
Figure 112009061209045-pct00018
0.6
의 범위이면 보다 바람직하다.
투과율의 값으로는, 예를 들어 T1 이 80 ％ 이상이 되도록 설계함으로써, 신호광을 효율적으로 광검출기로 유도할 수 있기 때문에 바람직하고, 90 ％ 이상이면 보다 바람직하다. 또, 제 2 영역의 투과율 T2 는 0 에 가까워짐으로써 광검출기에 도달하는 미광을 보다 저감시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 또, 제 3 영 역의 폭이 되는 제 2 영역의 외연과 제 3 영역의 외연의 거리가 짧으면 투과율 변화가 급격해져 미광 제거의 효과가 작아지다. 렌즈나 수광 에어리어의 형상 등에 맞춤과 함께, 제 1 영역에 입사되는 신호광의 비율이 많아지도록, 제 3 영역의 폭 및 면적을 결정한다.
이와 같이, 낮은 T2, 바람직하게는 T2 = 0 인 제 2 영역과 높은 T1 인 제 1 영역 사이에 이들의 중간 정도가 되는 투과율의 제 3 영역을 형성함으로써 영역 계면에서의 투과율 변화를 저감시킬 수 있기 때문에, 홀로그램 소자의 투과율 분포에 의해 발생하는 입사광의 강도 변조 회절을 억제할 수 있다. 이로써, 특히 서브 빔을 수광하는 광검출기로의 미광의 우회 진입을 저감시킬 수 있기 때문에, 신호광과 미광의 간섭을 억제할 수 있어 바람직하다.
다음으로, 홀로그램 소자의 배치에 대하여 설명한다. 도 13 에 홀로그램 소자 (134) 를 콜리메이트 렌즈 (14b) 와 광검출기 (17) 사이의 광로 중에 배치했을 때의 광 상태의 단면 모식도를 나타낸다. 도 13(a) 및 도 13(b) 는, 각각 광검출기 상에 집광되지 않는 미광 상태, 도 13(c) 는 신호광의 집광 상태이다. 홀로그램 소자 (134) 는 3 개의 분리된 제 2 영역 (135a, 135b) 을 갖는다. 또한, 각 제 2 영역의 주위에는 도시하지 않은 제 3 영역이 각각 있는 것으로 한다. 135a 는 후술하는 바와 같이 서브 빔용의 제 2 영역이며, 135b 는 메인 빔용의 제 2 영역이다. 또, 광검출기 (17) 는 서브 빔용의 수광 에어리어 (117a) 와 메인 빔용의 수광 에어리어 (117b) 를 갖는다. 또한, 도 13 의 모식도는 미광을 저감시키는 모습을 나타내기 위하여, 홀로그램 소자를 회절하여 출사하여 광검출기 (17) 에 도달하는 광만을 나타내었는데, 홀로그램 소자의 기능으로서 상이한 회절각으로 출사되는 광 또는 직진 투과하는 광이어도 된다.
먼저, 광검출기 (17) 상에서 초점을 맺지 않는 미광에 대하여 설명한다. 도 13(a) 에 있어서, 홀로그램 소자 (134) 에서 회절되어 광검출기의 뒤에 초점을 갖는 미광 (136a) 은, 광로 중에서 크게 집광되지 않고 광검출기 (17) 에 도달한다. 이 때, 제 2 영역 (135a) 의 중심을 통과하는 미광의 광선 (137a) 을 일점 쇄선으로 나타내다. 이 광선 (137a) 은 수광 에어리어 (117a) 의 중심에 유도되도록 하면 된다. 또, 도 13(b) 에 있어서 광검출기의 앞에 초점을 갖는 미광 (136b) 은 광의 폭이 넓어져 광검출기 (17) 에 도달한다. 이 때, 제 2 영역 (135a) 의 중심을 통과하는 미광의 광선 (137b) 을 일점 쇄선으로 나타내는데, 마찬가지로 수광 에어리어 (117a) 의 중심에 유도되도록 하면 된다. 또한, 메인 빔용에 제 2 영역 (135b) 을 형성하는 경우, 제 2 영역 (135b) 은 메인 빔의 광축을 포함하여 메인 빔용의 수광 에어리어 (117b) 에 집광되도록 하면 되고, 제 2 영역 (135b) 의 중심과 수광 에어리어 (117b) 의 중심에 광축이 합치하도록 하면 더욱 좋다.
이와 같이 홀로그램 소자의 제 2 영역을 통과하는 미광이 서브 빔용의 수광 에어리어 (117a) 에 유도되도록 함으로써, 수광 에어리어에 도달하는 미광이 저감되어 도달하여, 추가로 제 3 영역을 가짐으로써 효과적으로 미광을 저감시킬 수 있다. 또한, 미광은 광기록 매체에 의한 메인 빔 및 서브 빔의 반사에 의해 각각 생성되는데, 광검출기 상에서는 집광되지 않고, 또한 서브 빔의 미광은 메인 빔의 미광의 광량에 비해 강도가 약하기 때문에, 미광은 대체로 메인 빔에 의한 반사광인 것으로 생각할 수 있다. 또, 수광 에어리어와 제 2 영역의 형상은, 외연이 상사인 형태로 되어 있으면 광 이용 효율이 커져 바람직하다. 또, 도 13(c) 에는, 신호광의 집광 상태를 나타내는데, 서브 빔 (139a, 139b) 은 각각 서브 빔용의 수광 에어리어 (117a) 로, 메인 빔 (138) 은 메인 빔용의 수광 에어리어 (117b) 로 집광되어 유도된다. 또한, 홀로그램 소자 (140) 를 예로 설명하였는데, 홀로그램 소자 (130a) 등이어도 되고, 이 경우에도 제 2 영역이 각 수광 에어리어에 도달하는 상기 미광의 광선 및 광축이 포함되도록 형성하면 된다.
도 14(a) 에 제 3 영역을 더욱 복수로 분할한 경우의 홀로그램 소자의 모식적 평면도의 예를 제 5 실시형태로서 나타낸다. 도 14(a) 에 나타내는 홀로그램 소자 (134) 는, 투과율이 높은 제 1 영역 (141) 과 3 개의 제 2 영역 (142, 144, 146) 과, 3 개의 제 3 영역 (143, 145, 147) 으로 분할되어 있다. 또, 제 3 영역 (143, 145, 147) 은, 또한 각각 부호 (143a, 143b, 143c) 와 부호 (145a, 145b, 145c) 와 부호 (147a, 147b, 147c) 의 3 개의 분할 영역으로 구성되어 있다. 제 3 영역의 분할 수는 3 개에 한정되지 않고 2 개 또는 4 개 이상이어도 되고, 제 1 영역과 제 2 영역의 투과율 사이에서 연속적으로 변화하는 분포를 가져도 된다.
본 실시양태는, 도시하지 않은 메인 빔의 수광 에어리어와 메인 빔의 광축과 제 2 영역 (144) 을 일치시키고, 또한 도시하지 않은 서브 빔의 수광 에어리어의 중심에 도달하는 미광의 광선이 제 2 영역 (142, 146) 을 통과하도록 홀로그램 소 자 (140) 를 배치하였다. 또, 본 실시양태는, 제 2 영역 및 제 3 영역이 동심원상으로 분포되어 있는 영역 구성에 한정되지 않고 다각형이나 임의의 곡선을 포함하는 형상이어도 되고, 각 영역의 외연이 다른 영역의 외연에 접하는 부분이 있어도 된다. 제 3 실시양태는, 특히 미광에 의한 크로스토크의 영향을 받기 쉬운 2 개의 서브 빔에 대해서만 작용시키는 홀로그램 소자의 구성이어도 된다. 메인 빔의 광축 및 상기 미광의 광선은 제 2 영역 내에 있는 것이 바람직하고, 제 2 영역의 중심점, 예를 들어 원형이면 그 중심에 있고, 각각의 각 수광 에어리어의 중심을 연결하도록 하면 보다 바람직하다.
도 14(a) 에 있어서 제 1 영역 (141) 의 투과율을 T1, 제 2 영역 (142, 144, 146) 의 투과율을 T2 로 한다. 또, 제 3 영역 중 143a, 145a, 147a 의 투과율을 Tr1, 영역 143b, 145b, 147b 의 투과율을 Tr2, 영역 143c, 145c, 147c 의 투과율을 Tr3 으로 한다. 이 때의 각 투과율의 관계를
T1 ＞ Tr3 ＞ Tr2 ＞ Tr1 ＞ T2
로 설정하면, 제 2 영역을 중심으로 외측의 영역을 향해 투과율이 단계적으로 커져, 영역의 경계에서의 미광의 강도 변조 회절을 억제할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 여기에서는 3 개의 제 3 영역의 분할된 영역을 각각의 투과율을 동일하게 하였는데, 각각 제 3 영역에서 상기 부등식을 만족시키고 있으면 각각 상이해도 된다.
다음으로 제 3 영역을 복수로 분할했을 때, 투과율이 상이한 영역 간에서의 투과율 차의 값을 설정하는 방법에 대하여 설명한다. 예로서, 홀로그램 소자 (150) 가 도 14(b) 에 나타내는 영역으로 분할되어 있고, 제 3 영역 (153) 은 영역 (153a), 영역 (153b) 으로 분할되고 또한, 이들 영역의 폭은 d 가 동등한 것으로 한다. 투과율 변화에 대해서는, 홀로그램 소자에 관해서도 제 2 실시형태와 마찬가지로 생각할 수 있어, 도 3(b) 에 나타내는 가우스 근사 분포를 채용할 수 있다. 따라서, 이 구성일 때에
T2 / T1
Figure 112009061209045-pct00019
0.1
일 때, 투과율이 상이한 영역 간에서의 정규화된 투과율 차의 최대값은 (Tr2 - Tr1) / T1 인 0.6 이다. 따라서, 1 개의 경계를 사이에 두고 투과율이 상이한 영역의 정규화된 투과율 차를 0 보다 크고 0.7 이하로 하는 것이 바람직하고, 0 보다 크고 0.6 이하이면 보다 바람직하다. 또, 제 3 영역을 투과율이 단계적으로 변화하도록 3 개 이상의 영역으로 분할시키면, 분할 수가 증가함으로써 이 정규화된 투과율 차는 0.6 보다 작게 할 수 있어 더욱 가우스 분포의 변화에 가까워진다.
투과율의 값으로는, 예를 들어, T1 이 80 ％ 이상이 되도록 설계함으로써, 신호광을 효율적으로 광검출기로 유도할 수 있기 때문에 바람직하고, 90 ％ 이상이면 보다 바람직하다. 또, 제 2 영역의 투과율 T2 는 0 에 근접시킴으로써 광검출기에 도달하는 미광을 보다 저하시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
다음으로, 홀로그램 소자를 작용시키는 구체적인 구성에 대하여 설명한다. 도 15(a) 에, 회절 작용을 갖는 영역에 의해 형성되는 홀로그램 소자 (160) 의 단면 모식도를 나타낸다. 또한, 도 15(a) 는, 도 14(a) 의 X-X' 에 나타내는 제 2 영역의 중심점을 통과하는 직선 상을 절단하는 단면 모식도이다. 여기에 서 각 영역은, 단면이 주기적인 요철에 의한 회절 격자 구조를 갖는다. 이 경우, 제 1 영역 (161), 제 2 영역 (162) 및 제 3 영역 (163) 을 구성하는 3 개의 분할 영역 (163a, 163b, 163c) 은, 각각 단계적으로 회절 작용에 의해 회절되어 1 차 회절광이 광검출기로 유도되는 광의 투과율이, 상이한 구조의 회절 격자에 의해 구성된다. 여기에서는, 광검출기로 유도되는 회절광의 차수는 1 차를 이용하였는데, 이것에 한정되지 않고 2 차 광, 3 차 광 등 보다 고차의 회절광이나 -1 차 광 등 마이너스 차수 중 어느 회절광, 또는 회절광을 조합하여 이용해도 된다. 투과율은 상기 서술한 바와 같이 제 2 영역 (162) 이 가장 낮은 투과율 T2 이고, 홀로그램 소자의 평면에 있어서 제 2 영역에서 제 1 영역을 향해 외측일수록 높은 투과율이 되도록 설계한다. 특히 제 2 영역의 투과율 T2 = 0 이면 바람직하다.
각 영역의 회절 격자 구조에 의해 회절되는 광의 1 차 회절 효율이 되는 투과율은, 각 영역 표면에 형성되는 회절 격자 구조 요철의 깊이, 요철의 격자 재료 굴절률, 또, 격자의 볼록부와 오목부의 폭의 비 (Duty 비) 를 바꾸어 조정하여 실현해도 된다. 상기와 같이 제 2 영역은 출사하는 광을 광검출기에 도달시키지 않는 (T2 = 0) 구조로 하는 것이 바람직하고, 광의 반사, 흡수, 회절 작용을 갖는 구조와 조합하여 투과율을 조정할 수 있다. 이 구조는 제 2 영역 이외에 광검출기에 투과율을 줄여서 입사시키는 제 3 영역에도 적응될 수 있고, 형상을 조정하여 광검출기에 입사되는 투과율을 조정하여, 평면적으로 투과율이 단계적으로 변화하는 양태가 되는 그라데이션을 실시할 수 있다. 광의 반사 작용을 갖는 구조로는 고굴절률 재료와 저굴절률 재료를 주기적으로 적층시킨 다층막, 콜레스테릭 액정 재료 등을 이용할 수 있다. 제 2 영역에는, 회절 작용을 갖는 것으로서 주기적인 요철을 갖는 회절 격자를 이용할 수 있는데, 회절 격자에 의해 회절되는 광의 출사 방향이 광검출기의 방향과 크게 상이하면 미광을 더욱 줄일 수 있다. 또, 회절 격자 구조는 단면 형상이 직사각형에 한정되지 않고, 톱날 형상 (블레이즈 형상) 이면 투과율 (1 차 회절 효율) 을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 블레이즈 형상의 회절 격자로 하는 경우, 블레이즈 형상을 구성하는 계단 구조의 단수를 바꿈으로써도 투과율을 조정할 수 있다.
제 2 영역 (162) 은 상기와 같이 회절 격자 구조로서 광검출기의 방향과 상이한 방향으로 회절시키는 작용을 가져도 되는데, 도 15(a) 에 있어서 예를 들어 투명 기판 (167) 과 일체화시켜 입사되는 광을 회절시키지 않고 직진 투과시켜, 광검출기에 광이 입사되지 않는 구조로 할 수도 있다. 이 경우, 회절 격자 구조로 할 필요가 없어 생산성이 향상되기 때문에 바람직하다.
또, 도 15(b) 는 회절 격자 구조의 일례를 나타내는 단면 모식도이다. 도 15(a) 에서는, 편의적으로 회절 격자의 계면은 직선으로 나타내었는데, 실제의 단면은 도 15(b) 에 나타내는 바와 같이 적어도 회절 작용을 발현하는 제 1 영역 (161) 및 제 3 영역 (163) 은, 홀로그램 소자를 구성하는 제 1 광학 재료 (165) 와 제 1 광학 재료의 굴절률과 상이한 제 2 광학 재료 (166) 의 조합이 된다. 이것은, 제 3 양태에 한정되지 않고, 제 1 및 제 2 양태에서 회절 격자 구조를 갖는 영역에 공통된다. 제 1 광학 재료 (165), 제 2 광학 재료 (166) 는 모두 등방성 재료이어도 되고 굴절률 이방성을 갖는 복굴절 재료이어도 되고, 또는 그들의 조합이어도 되며, 특정한 편광 방향의 광에 대하여 굴절률이 상이한 구성이면 된다. 단면 (斷面) 형상에 관하여 도 15(b) 의 예에서는, 회절 격자 구조를 단면이 계단 형상인 유사 블레이즈 형상으로 하였으나, 계단 형상이 아닌 블레이즈 형상이나 단면이 바이너리인 요철 형상이어도 된다. 블레이즈 형상 또는 유사 블레이즈 형상이면, 예를 들어, ＋1 차 회절광의 회절 효율을 크게 하여 광 이용 효율을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 또, 동일한 블레이즈 형상이면 유사 블레이즈 형상은 제조가 용이하여 바람직하다.
홀로그램 소자를 광헤드 장치 (10b) 의 18c 에 배치하는 경우, 예를 들어 회절 격자 형상 표면의 요철 구조는, 제 1 광학 재료 (165) 를 복굴절 재료로 하고, 상광 굴절률 (no) 또는 이상광 굴절률 (ne) 과 실질적으로 동등한 등방성 재료로 이루어지는 제 2 광학 재료 (166) 에 의해 충전 평탄화되어 있으면, 후술하는 바와 같이 왕로의 광로 중에서는 입사되는 광을 거의 회절시키지 않고 투과하고, 복로의 광로 중에서는 상기 서술한 홀로그램 소자를 작용시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 또, 이 구성의 홀로그램 소자는 당연히 18d 에 배치해도 된다. 또, 충전재로는 아크릴계, 엔티올계, 에폭시계 등의 재료를 이용할 수 있다. 충전시키는 재료는 등방성 재료에 한정되지 않고, 제 1 광학 재료 (165) 와 제 2 광학 재료가 각각 서로의 굴절률이 상이한 복굴절 재료이어도 상광 굴절률 (no) 또는 이상광 굴절률 (ne) 이 일치하도록 설계되어 있으면 된다. 또한, 홀로그램 소자를 복로의 광로 중이 되는 18d 에만 배치시키는 경우에는, 홀로그램 소자를 구성하는 재료는 굴절률이 상이한 2 종류의 등방성 재료의 조합이어도 된다.
상기와 같은 회절 격자 구조에서 제 1 광학 재료 (165) 와 제 2 광학 재료 (166) 의 조합이 복굴절 재료와 등방성 재료인 홀로그램 소자 (140) 를 도 11 의 광헤드 장치 (10b) 의 18c 의 배치로 한다. 이 때, 광원 (11) 으로부터 출사된 광이 직선 편광으로서 왕로의 직선 편광의 광에 대하여 홀로그램 소자 (18c = 홀로그램 소자 (140)) 는 모든 영역에서 높은 직진 투과 효율을 나타내도록 배치된다. 요컨대, 왕로의 직선 편광의 광이 복굴절 재료의 상광 굴절률 (no) 또는 이상광 굴절률 (ne) 중 어느 굴절률과 등방성 재료의 굴절률과 일치하여 굴절률의 변화를 느끼지 않는 방향에 배치되는 것이다. 광디스크 (16) 를 향하는 왕로의 광의 편광을 원 편광으로 변환하는 1/4 파장판 (도시하지 않음) 을 홀로그램 소자 (18c) 와 대물 렌즈 (15) 사이의 광로에 배치하면, 광디스크 (16) 에서 반사된 복로의 광은, 다시, 도시하지 않은 1/4 파장판을 투과한 후, 왕로의 직선 편광의 광과 직교하는 직선 편광의 광이 된다. 이와 같이 복로에서 직선 편광으로 변환된 광이 홀로그램 소자 (18c) 에 입사되면, 회절 격자 구조를 이루는 복굴절 재료와 등방성 재료의 경계에서 굴절률의 변화를 느끼기 때문에, 복로의 광이 홀로그램 소자 (18c) 의 영역마다 상이한 투과율 (= 1 차 회절 효율) 에 의해 광량을 바꾸어 회절된다. 또한, 도 11 에서는 광디스크 (16) 로부터 반사된 신호광이 홀로그램 소자에 입사되어 직진 투과하도록 도시되어 있는데, 편의적인 모식도로서, 실제로는 회절 방향에 맞추어 광학계를 설계 배치한다. 또, 예를 들어 18c 의 위치에 복굴절 재료와 등방성 재료로 이루어지는 홀로그램 소자를 배치시키는 경우, 광디스크로부터 반사된 복로의 광을 회절시켜 광의 진행 방향을 조정할 수 있기 때문에, 빔 스플리터 (13) 를 배치하지 않고 광헤드 장치를 실현할 수도 있다.
이상과 같은 홀로그램 소자를 광헤드 장치 (10b) 의 18c 및 18d, 또는 어느 일방에 배치하고, 광검출기 (17) 에 유도되는 광은, 도 16 의 평면 모식도로서 나타낸다. 홀로그램 소자 (18d) 를 광헤드 장치 (10b) 의 빔 스플리터 (13) 와 광검출기 (17) 사이에 배치한 경우, 광원 (11) 으로부터 출사되는 광이 회절 소자 (12) 에서 전술한 바와 같이 3 개의 광이 된다. 광디스크 (16) 의 광정보 기록면 (16a) 으로부터 반사되는 신호광은, 빔 스플리터 (13) 로부터 반사되어 홀로그램 소자 (18d) 에 의해 광검출기 (17) 에 유도된다. 광검출기 (17) 에는 1 개의 메인 빔 (174) 과 2 개의 서브 빔 (175, 176) 이 각각 수광 에어리어 (171, 172, 173) 에 유도된다. 이들 수광 에어리어는 도 16 과 같이 더욱 복수의 영역으로 분할되어 있어도 된다.
신호광 중, 예를 들어 도 14(a) 의 홀로그램 소자 (140) 를 이용하여 설명하면, 도시하지 않은 서브 빔용의 수광 에어리어의 중심에 도달하는 미광의 광선을 제 2 영역 (142, 146) 에 맞추고, 메인 빔의 광축을 제 2 영역 (144) 에 맞춘다. 특히 광선 및 광축은 이 경우 각 영역의 중심점에 일치되어 있는 것이 바람직하다. 도 14(a) 의 홀로그램 소자 (140) 에 입사되어 회절되어 출사된 복귀광을 광검출기로 유도하는 경우, 정보 기록면 (16a) 과 상이한 도시하지 않은 층에서 반사되는 광은 그 층에서 초점이 맞지 않기 때문에 광검출기 (17) 에서는 크게 직경이 확대되어, 도 16 에 나타내는 영역 (177) 의 미광이 도달한다. 이 때, 홀로그램 소자를 광로 중에 배치하지 않은 경우, 미광은 수광 에어리어 (171, 172, 173) 에도 도달하고, 정보 기록면 (16a) 으로부터의 신호광과 중첩되어 간섭이 발생한다. 한편, 본 발명의 홀로그램 소자를 광로 중에 이용함으로써, 178 에 나타내는 바와 같이 미광이 감소되어 도달하는 영역이 발생하기 때문에, 신호광과의 간섭을 저감시킬 수 있다. 또, 상기 서술한 바와 같이 광검출기로 유도되는 광으로서 회절광을 이용하였기 때문에 종래와 같이 홀로그램 소자의 투과광 (0 차 회절광) 의 누설에 의한 간섭도 함께 저감시킬 수 있다.
이와 같이 수광 에어리어에 도달하는 미광이 저감되도록 수광 에어리어의 크기에 맞추어 제 2 영역을 형성함으로써, 유효 영역 중 제 1 영역에 입사되는 광량의 비율이 증가하기 때문에 광 이용 효율이 높아져 바람직하다. 예를 들어, 유효 영역 중 70 ％ 이상의 면적이 제 1 영역이 되는 홀로그램 소자의 설계 및 배치로 하기 위해서는, 제 2 영역은 각각 적어도 유효 영역에 대하여 10 ％ 이하의 면적이 되도록 하는 것이 요구된다. 또, 제 2 영역의 유효 영역에 대한 면적비는, 수광 에어리어나 광학계의 특성에 따라 다르기도 하지만, 수광 에어리어 (171, 172, 173) 보다 미광이 감소되어 도달하는 영역 (178) 이 커 광축의 변동 범위를 고려하여 일정한 면적비 이상을 확보할 필요가 있기 때문에, 1 ％ 이상이면 바람직하다.
본원 발명의 홀로그램 소자는, 도 16 의 광검출기의 메인 빔용의 수광 에어리어 (171) 와 서브 빔용의 2 개의 수광 에어리어 (172, 173) 에 대한 미광을 감소시키도록 제 2 영역과 제 3 영역을 대응시켜 배치되어 있다. 또, 전술한 바와 같이 메인 빔은 서브 빔에 비해 광량이 크기 때문에 미광의 영향을 잘 받지 않기 때문에, 홀로그램 소자는 2 개의 서브 빔에 대해서만 제 2 영역과 제 3 영역에 형성해도 된다. 또, 영역은 복수의 수광 에어리어를 포위하는 형상이나, 수광 에어리어 형상과 상사형이어도 된다.
이와 같이 제 2 영역 및 제 3 영역은, 도 11 의 홀로그램 소자 (18c 또는 18d) 를 투과하는 다층 광디스크의 타층으로부터의 복귀광인 미광 중, 도 16 의 수광 에어리어 (171, 172, 173) 에 도달하는 광이 감소하는 배치로 하는 것이 바람직하다. 또, 정보 기록층이 4 층 이상 있는 다층 광디스크의 경우, 타층으로는, 자층에 대하여 서로 이웃하는 층에 대응하는 것이 바람직하다. 이것은 서로 이웃하는 층으로부터의 미광의 광밀도가 광검출기 상에서 높은 크로스토크에 의한 간섭이 특히 문제가 되기 때문이다.
도 17 은 본 발명의 광학 소자로서 홀로그램 소자를 구비하는 광헤드 장치 (10c) 의 개념적인 구성을 나타내는 도면이다. 광헤드 장치 (10c) 에 있어서 도 1 에 나타내는 광헤드 장치 (10a) 와 중복되는 소자는 동일한 번호를 붙여 설명이 중복되는 것을 피한다. 또한, 광헤드 장치 (10c) 는 출사된 빔을 단일 빔 그대로 광디스크 (16) 의 방향으로 투과시킨다. 또, 홀로그램 소자 (18e) 와 대물 렌즈 (15) 사이의 광로 중에 1/4 파장판 (19) 을 배치한다. 본 발명의 홀로그램 소자는 1 빔법용 광헤드 장치에 적용하는 것으로서, 왕로와 복로가 동일한 광로가 되는 위치나, 왕로와 복로의 광로가 상이한 복로 광로 중에 배치한다. 도 17 에서는, 홀로그램 소자 (18f) 는 복로만의 광로 중에 배치하고, 홀로그램 소자 (18e) 는 왕로 / 복로 공통되는 광로 중에 배치하는 예이다. 홀로그램 소자 는 2 개의 광로에 배치하는 구성에 한정되지 않고, 어느 일방의 광로에만 배치해도 된다.
광검출기 (17) 에 있어서, 광디스크 (16) 의 재생되는 정보 기록면 (16a) 에 기록된 정보의 판독 신호, 포커스 에러 신호 및 트랙킹 에러 신호가 검출된다. 또한, 광헤드 장치 (10c) 는 상기 포커스 에러 신호에 기초하여 렌즈를 광축 방향으로 제어하는 도시하지 않은 포커스 서보와, 상기 트랙킹 에러 신호에 기초하여 렌즈를 광축과 거의 수직인 방향으로 제어하는 도시하지 않은 트랙킹 서보를 구비한다.
도 17 에 기재된 광검출기 (17) 는 1 개 또는 복수의 광검출기를 개념적으로 나타내는 것이다. 후술하는 바와 같이, 적어도 홀로그램 소자의 제 1 영역을 회절하여 출사된 광 중 가장 광량이 많은 광속을 수광하는 제 1 광검출기를 구비한다. 광헤드 장치에 구비되는 광검출기는 이 제 1 광검출기만이어도 되는데, 홀로그램 소자의 제 2 영역을 직진 투과 또는 회절하여 제 1 광검출기의 방향과는 상이한 방향으로 출사된 광 중 가장 광량이 많은 광속을 수광하는 제 2 광검출기의 2 개를 구비해도 된다. 이와 같이 복수의 광검출기를 구비하는 구성에 의해, 광검출기가 기능하는, 광디스크 재생시의 재생 신호의 검지 및 다수의 에러 신호 생성의 처리 중, 1 개의 광검출기당 부담이 경감되기 때문에 제어 회로의 복잡화를 피할 수 있다. 또, 제 1 광검출기를 출사하는 광 중 광량이 2 번째 이후로 많은 광속을 출사하는 방향과 제 2 광검출기의 방향을 일치시켜도 된다. 이 밖에, 홀로그램 소자의 영역을 더욱 분할하거나, 회절 격자의 구조를 조정하거나 함 으로써, 제 1 광검출기 및 제 2 광검출기와는 상이한 방향에 별도의 제 3 광검출기 등을 구비시켜도 된다.
도 18(a), 도 18(b), 도 18(c) 및 도 18(d) 에, 제 6 실시형태에 있어서의 홀로그램 소자 (220a, 220b, 220c 및 220d) 각각의 평면 모식도를 나타낸다. 홀로그램 소자 (220a) 는 홀로그램 소자의 외측 테두리를 포함하는 제 1 영역 (221a) 과, 제 1 영역 (221a) 의 외연 내측에 있는 제 3 영역 (223a), 제 3 영역의 외연 내측에 있는 제 2 영역 (222a) 으로 분할된다. 여기에서, 외연이란 영역을 구성하는 가장 외측에 있는 경계선을 말한다. 제 2 영역의 외연은 반드시 제 3 영역의 외연보다 내측이 아니어도 되고, 도 18(b) 및 도 18(c) 와 같이 일부 이들의 외연이 접하고 있어도 된다. 또, 예를 들어 도 18(b) 와 같이 제 2 영역 (222b) 의 외연이 제 3 영역 (223b) 의 외연의 연속하지 않는 2 지점에 접하여, 제 3 영역이 2 개로 분리되는 경우에도, 그 2 개를 합쳐 제 3 영역 (223b) 으로 하고, 제 3 영역의 외연은 일의적으로 결정하는 것으로 한다. 도 18(c) 에 있어서는 제 2 영역 (222c) 과 제 3 영역 (223c) 이, 제 1 영역 (221c) 의 외연의 2 지점에 접하고 있어도 마찬가지로 외연은 일의적으로 결정되는 것으로 한다. 도 18(d) 와 같은 예에서도 제 1 영역 (221d) 은 2 개를 합친 것으로서, 제 1 영역의 외연은 제 2 영역 (222d) 의 일부의 외연 및 제 3 영역 (223d) 의 일부의 외연도 포함하는 굵은 선으로서 일의적으로 결정되는 것으로 한다.
본 실시형태에서는, 1 빔법으로 회절되는 광에 맞추어 제 2 영역을 설정하고, 이 제 2 영역은 신호광 및 미광의 광축을 포함하는 배치가 되는 홀로그램 소자 이다. 예를 들어, 홀로그램 소자 (220a) 에서는 제 2 영역 (222a) 의 중심점이 광축과 일치하도록 배치하면 된다. 또, 본 실시양태는 제 2 영역 및 제 3 영역이 상사형의 사각형이 중심을 동일하게 하여 분포되어 있는 영역 구성으로 되어 있는데, 이것에 한정되지 않고 동심원상이거나 다각형이나 임의의 곡선을 포함하는 형상이거나 해도 되고, 각 영역의 외연이 다른 영역의 외연에 접하는 부분이 있어도 된다.
제 1 영역, 제 2 영역 및 제 3 영역에 입사되는 신호광의 광량의 비율에 대하여, 각각의 영역에서 회절되어 제 1 광검출기에 입사되는 신호광의 광량의 비율을 투과율로 하고, 각각 T1, T2 및 T3 으로 하면,
T1 ＞ T3 ＞ T2
의 관계로 설정된다. 또한, 제 1 영역의 투과율 T1 및 제 2 영역의 투과율 T2 는 각각 실질적으로 균일해지도록 한다. 또, 제 3 영역의 투과율 T3 도 실질적으로 균일해지도록 한다. 각 영역의 투과율은, 광의 흡수, 반사, 회절 등의 특성을 이용하거나, 또는 그들 특성의 조합을 이용함으로써 조정할 수 있다. 또, T2 = 0 으로 설정하면 제 2 영역에 입사되는 미광이 제 1 광검출기에 도달하지 않기 때문에 바람직하다. 또, 홀로그램 소자의 구성으로서 제 1 실시형태와 동일한 이유로 광 이용 효율을 높여 S/N 을 크게 하기 위해서, 유효 영역 중 70 ％ 이상의 면적을 제 1 영역이 차지하는 설계로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 제 2 영역은 적어도 유효 영역에 대하여 30 ％ 보다 작은 면적이 되도록 하는 것이 요구된다. 또, 제 2 영역의 유효 영역에 대한 면적비는, 수광 에어리어나 광학계 의 특성에 따라 다르기도 하지만, 제 1 광검출기의 수광 에어리어보다 미광이 줄어 도달하는 영역이 커, 광축 변동의 범위를 고려하여 일정한 면적비 이상을 확보할 필요가 있기 때문에 1 ％ 이상이면 된다.
홀로그램 소자의 평면에 있어서 투과율은, 제 1 영역으로부터 제 3 영역, 그리고 제 2 영역의 방향을 향해 가우스 분포와 같이 완만하게 변화하고 있으면 강도 변조 회절이 억제되어 신호광과 미광에 의한 S/N 을 크게 할 수 있기 때문에 바람직하다. 제 6 실시형태에서는 제 3 영역이 실질적으로 균일한 투과율의 구성으로 되어 있는데, 가우스 분포와 같은 연속적인 투과율 변화를 갖는 구성이면 보다 바람직하다. 또, 제 3 영역의 투과율이 균일하여도 가우스 분포에 근사시킨 투과율이면 강도 변조 회절을 억제할 수 있다. 홀로그램 소자에 관해서도 제 1 실시형태와 동일하게 생각할 수 있어, 도 3(a) 에 나타내는 가우스 근사 분포를 채용할 수 있다. 따라서, 이 구성일 때에
T2 / T1
Figure 112009061209045-pct00020
0.1
일 때,
0.3
Figure 112009061209045-pct00021
T3 / T1
Figure 112009061209045-pct00022
0.7
의 범위로 설계되어 있으면, 가우스 분포에 근사시킬 수 있기 때문에 바람직하고,
0.4
Figure 112009061209045-pct00023
T3 / T1
Figure 112009061209045-pct00024
0.6
의 범위이면 보다 바람직하다.
투과율의 값으로는, 예를 들어, T1 이 80 ％ 이상이 되도록 설계함으로써 신 호광을 효율적으로 제 1 광검출기로 유도할 수 있기 때문에 바람직하고, 90 ％ 이상이면 보다 바람직하다. 또, 제 2 영역의 투과율 T2 는 0 에 근접시킴으로써 제 1 광검출기에 도달하는 미광을 보다 저하시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 또, 제 3 영역의 폭이 되는 제 2 영역의 외연과 제 3 영역의 외연의 거리가 짧으면 투과율 변화가 급격해져 미광 제거의 효과가 작아진다. 렌즈나 수광 에어리어의 형상 등에 맞춤과 함께, 제 1 영역에 입사되는 신호광의 비율이 많아지도록, 제 3 영역의 폭 및 면적을 결정한다.
이와 같이, 낮은 T2, 바람직하게는 T2 = 0 인 제 2 영역과 높은 투과율 T1 인 제 1 영역 사이에 이들의 중간 정도가 되는 투과율 T3 의 제 3 영역을 형성함으로써 영역 계면에서의 투과율 변화를 저감시킬 수 있기 때문에, 홀로그램 소자의 투과율 분포에 의해 발생하는 입사광의 강도 변조 회절을 억제할 수 있다. 이로써, 제 1 광검출기로의 미광의 우회 진입을 저감시킬 수 있기 때문에, 신호광과 미광의 간섭을 억제할 수 있어 바람직하다.
이상과 같은 홀로그램 소자를 도 17 에 나타내는 광헤드 장치 (10c) 의 18e 및 18f, 또는 어느 일방에 배치해도 된다. 예로서, 도 18(a) 에 나타내는 홀로그램 소자 (220a) 를 광헤드 장치 (10c) 의 18f 에 배치했을 때 광검출기 (17) 에 도달하는 광의 모습을 도 21 의 평면 모식도로 나타낸다. 도 21 은 홀로그램 소자를 투과하여 2 개의 광검출기에 도달하는 신호광 및 미광의 모습, 특히 제 1 광검출기의 수광 에어리어 (251) 와 제 2 광검출기의 수광 에어리어 (252) 를 나타낸 것이다. 상기 서술한 바와 같이 광검출기는, 제 1 광검출기만이어도 되고, 제 1 광검출기와 제 2 광검출기의 2 개로 신호광을 검출하는 형태이어도 된다.
상기와 같은 예로서, 홀로그램 소자 (220a) 를 18f 에 배치하고, 제 1 영역 (221a) 및 제 3 영역 (223a) 에 입사되고 회절되어 출사된 신호광은, 제 1 광검출기의 수광 에어리어 (251) 내의 영역 (253) 과 같이 집광되도록 광학계를 설계한다. 한편, 미광이 홀로그램 소자 (220a) 에 입사되면, 제 1 영역 (221a) 및 제 3 영역 (223a) 을 출사하는 광은 신호광과 마찬가지로 제 1 광검출기의 방향으로 회절되는데, 제 1 광검출기의 위치에서는 초점이 맞지 않기 때문에, 영역 (255) 으로 나타내는 영역에 미광이 도달한다. 홀로그램 소자의 제 2 영역에 입사되는 미광은 제 1 광검출기의 방향으로 회절되어 출사되며 투과율 T2 가 낮기 때문에, 제 1 광검출기의 수광 에어리어 (251) 에는 광량이 줄어서 도달하거나 또는 실질적으로 도달하지 않는다. 특히 제 3 영역 (223a) 의 투과율 T3 이 제 1 영역 (221a) 의 투과율 T1 과 제 2 영역 (222a) 의 투과율 T2 사이이며, 강도 변조 회절을 억제하여 수광 에어리어 (251) 에 도달하는 미광을 줄이도록 설정할 수 있기 때문에, 수광 에어리어에 도달하는 광의 S/N 을 크게 할 수 있다. 또, 제 1 광검출기의 수광 에어리어 (251) 는 재생 신호, 포커스 오차 신호, 트랙킹 오차 신호 등의 광정보를 처리할 수 있도록 다시 4 개 이상의 영역으로 분할된다.
신호광을 제 1 광검출기만으로 수광하는 경우, 제 2 영역에 입사되는 광은 적어도 제 1 광검출기와는 상이한 방향으로 출사되면 된다. 이 경우, 제 2 영역에 입사되는 미광뿐만 아니라 신호광도 제 1 광검출기의 수광 에어리어 (251) 에는 도달하지 않는다. 이 제 2 영역에 입사되는 신호광을 이용하기 위해서, 제 2 영역에 입사되는 광을 투과 또는 제 1 광검출기의 방향과는 상이하게 회절시키는 방향에 제 2 광검출기의 수광 에어리어 (252) 를 배치한다. 예를 들어, 제 2 영역에 입사되는 광이 거의 100 ％ 투과되는 경우에는, 광의 직진 방향에 제 2 광검출기의 수광 에어리어 (252) 를 배치한다. 또, 그 밖의 예로서, 제 2 영역에 입사되는 광이 1 차 회절광과 직진 투과광과 같이 복수의 방향으로 출사되는 구성이면, 광량이 가장 많이 출사되는 방향에 제 2 광검출기의 수광 에어리어 (252) 를 배치하면 광 이용 효율이 높아지기 때문에 바람직하다.
이와 같이, 제 2 광검출기의 수광 에어리어 (252) 를 제 2 영역을 출사하는 광의 방향에 배치하면, 제 2 영역을 출사하는 신호광이 영역 (254) 과 같이 집광되어 수광 에어리어 (252) 에 도달한다. 그러나, 제 2 영역을 출사하는 미광은 제 2 광검출기의 수광 에어리어 (252) 에서 초점의 위치가 맞지 않기 때문에 영역 (256) 과 같이 도달한다. 제 2 광검출기의 수광 에어리어 (252) 내에서는, 제 1 광검출기의 수광 에어리어 (251) 와 같이 미광의 광량을 저감시켜 도달시킬 수는 없지만, 수광되는 광정보 중 크로스토크의 영향을 잘 받지 않는 광신호를 처리시킬 수 있다.
예를 들어, 재생 (RF) 신호는 광디스크의 정보 기록면 상의 피트의 유무에 의해 광의 회절이 발현되고, 광디스크로부터 반사되어 광검출기에 도달한 광신호의 On / Off 를 판독함으로써 검지할 수 있는 신호이다. 또, 포커스 오차 신호는 홀로그램 소자와 광검출기 사이에 도시하지 않은 실린드리컬 렌즈를 배치하여 비점수차법에 따라 수광 에어리어에 도달하는 광의 형태를 검지하고, 수광 에어리어를 구성하는 복수의 세그먼트에 도달하는 광량의 연산에 의해 생성된다. 이 연산 결과의 변화를 검지하여, 일정한 값으로 함으로써 일정한 광의 형태로 수정하여 포커스 오차를 저감시키는 것이다. 트랙킹 신호는 1 개의 빔으로 광디스크의 정보 기록면에 입사되는 경우, 푸시풀법에 의해 피트로부터 반사되어 광검출기의 수광 에어리어에 도달하는 광강도 분포의 위치 변화를 검지하여, 트랙킹 위치를 수정하는 것이다. 특히 그 중에서도 트랙킹 오차 신호는 미광의 영향을 받기 쉽기 때문에, 제 1 광검출기의 수광 에어리어 (251) 에 도달하는 신호에 의해 트랙킹 오차 신호를 생성하는 것이 바람직하다. 수광 에어리어 (251 및 252) 는 도 21 에 나타내는 바와 같이 다시 4 개 이상의 세그먼트로 이루어져 있고, 각 세그먼트에 도달하는 광량을 연산하여 필요한 (오차) 신호를 검지한다. 세그먼트의 수는, 4 개에 한정되지 않고 5 개 이상이어도 되고, 그 밖에 검지하는 신호의 종류, 예를 들어 디스크 틸트, 렌즈 시프트 등에 대응시켜도 된다.
도 19 에 제 3 영역을 더욱 복수로 분할한 경우의 홀로그램 소자의 모식적 평면도를 제 7 실시형태로서 나타낸다. 도 19(a) 에 나타내는 홀로그램 소자 (230) 는, 제 1 실시양태와 마찬가지로 투과율이 높은 제 1 영역 (231), 제 2 영역 (232) 과 제 3 영역 (233) 으로 분할되어 있다. 본 실시양태에서는 제 3 영역 (233) 은 또한 각각 부호 (233a, 233b, 233c) 의 3 개의 분할 영역으로 구성되어 있다. 제 3 영역의 분할 수는 3 개에 한정되지 않고 2 개 또는 4 개 이상이어도 되고, 제 1 영역과 제 2 영역의 투과율 사이에서 연속적으로 변화하는 분포를 가져도 된다. 또한, 제 3 영역 내에서 투과율이 한결같지 않은 경우, 투과율 T3 은 제 3 영역 내의 평균 투과율로 한다.
본 실시양태에서는, 1 빔법으로 회절되는 광에 맞추어 제 2 영역을 설정하고, 이 제 2 영역은 신호광 및 미광의 광축을 포함하는 배치가 되는 홀로그램 소자이다. 홀로그램 소자 (230) 에서는 제 2 영역 (232) 의 중심점이 광축과 일치하도록 배치하면 된다. 또, 본 실시양태는, 제 2 영역 및 제 3 영역이 상사형의 사각형이 중심점을 거의 동일하게 하여 분포되어 있는 영역 구성에 한정되지 않고, 동심원상이어도 되고 다각형이나 임의의 곡선을 포함하는 형상이어도 되며, 각 영역의 외연이 다른 영역의 외연에 접하는 부분이 있거나 해도 된다.
도 19(a) 에 있어서 제 1 영역 (231) 의 투과율을 T1, 제 2 영역 (232) 의 투과율을 T2 로 한다. 또, 제 3 영역 중 영역 (233a) 의 투과율을 Tr1, 영역 (233b) 의 투과율을 Tr2, 영역 (233c) 의 투과율을 Tr3 으로 한다. 이 때의 각 투과율의 관계를
T1 ＞ Tr3 ＞ Tr2 ＞ Tr1 ＞ T2
로 설정하면, 제 2 영역을 중심으로 외측의 영역을 향해 투과율이 단계적으로 커져, 영역의 경계에서의 미광의 강도 변조 회절을 억제할 수 있기 때문에 바람직하다. 상기 서술한 바와 같이 제 3 영역을 더욱 분할하여 투과율을 단계적으로 세밀하게 변화시키거나, 연속적으로 변화시키거나 하도록 설계함으로써 억제 효과는 더욱 향상된다.
다음으로 제 3 영역을 복수로 분할했을 때, 투과율이 상이한 영역 간에서의 투과율 차의 값을 설정하는 방법에 대하여 설명한다. 예로서, 홀로그램 소자 (235) 가 도 19(b) 에 나타내는 영역으로 분할되어 있고, 제 3 영역 (238) 은 다시 영역 (238a), 영역 (238b) 으로 분할되고 또한, 이들 영역의 폭은 d 로 동등한 것으로 한다. 투과율 변화에 대해서는, 홀로그램 소자에 관해서도 제 1 실시형태와 마찬가지로 생각할 수 있어, 도 3(b) 에 나타내는 가우스 근사 분포를 채용할 수 있다. 따라서, 이 구성일 때에
T2 / T1
Figure 112009061209045-pct00025
0.1
일 때, 투과율이 상이한 영역 간에서의 정규화된 투과율 차의 최대값은 (Tr2 - Tr1) / T1 인 0.6 이다. 따라서, 1 개의 경계를 사이에 두고 투과율이 상이한 영역의 정규화된 투과율 차를 0 보다 크고 0.7 이하로 하는 것이 바람직하고, 0 보다 크고 0.6 이하이면 보다 바람직하다. 또, 제 3 영역을 투과율이 단계적으로 변화하도록 3 개 이상의 영역으로 분할하면, 분할 수가 증가함에 따라 이 정규화된 투과율 차는 0.6 보다 작게 할 수 있어 더욱 가우스 분포의 변화에 가까워진다.
투과율의 값으로는, 예를 들어 T1 이 80 ％ 이상이 되도록 설계함으로써, 신호광을 효율적으로 광검출기로 유도할 수 있기 때문에 바람직하고, 90 ％ 이상이면 보다 바람직하다. 또, 제 2 영역의 투과율 T2 는 0 에 근접시킴으로써 광검출기에 도달하는 미광을 더욱 저하시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 홀로그램 소자를 작용시키는 구체적인 구성에 대하여 설명한다. 예로서, 도 20(a) 에, 회절 작용을 갖는 영역에 의해 형성되는 홀로그램 소자 (240) 의 단면 모식도를 나타낸다. 또한, 도 20(a) 는 도 19(a) 의 X-X' 로 나타내는 제 2 영역의 중심점을 통과하는 직선 상을 절단하는 단면 모식도 이다. 여기에서 각 영역은, 단면이 주기적인 요철에 의한 회절 격자 구조를 갖는 것으로 한다. 이 경우, 제 1 영역 (241), 제 2 영역 (242), 및 제 3 영역 (243) 을 구성하는 3 개의 분할 영역 (243a, 243b, 243c) 은, 각각 단계적으로 회절 작용에 의해 회절되어 1 차 회절광이 광검출기의 제 1 수광 에어리어로 유도되는 광의 투과율이, 상이한 구조의 회절 격자에 의해 구성된다. 여기에서는, 제 1 수광 에어리어로 유도되는 회절광의 차수는 1 차를 이용하였는데, 이것에 한정되지 않고 2 차 회절광, 3 차 회절광 등 보다 고차의 회절광이나 -1 차 광 등 마이너스 차수 중 어느 회절광, 또는 회절광을 조합하여 이용해도 된다. 투과율은 상기 서술한 바와 같이 제 2 영역 (242) 이 가장 낮은 투과율 T2 이고, 홀로그램 소자의 평면에 있어서 제 2 영역으로부터 제 1 영역을 향해 외측일수록 높은 투과율이 되도록 설계한다. 특히 제 2 영역의 투과율 T2 = 0 이면 바람직하다.
각 영역의 회절 격자 구조에 의해 회절되는 광의 1 차 회절광의 회절 효율이 되는 투과율은, 각 영역 표면에 형성되는 회절 격자 구조 요철의 깊이, 요철의 격자 재료 굴절률, 또, 격자의 볼록부와 오목부의 폭의 비 (Duty 비) 를 바꾸어 조정하여 실현해도 된다. 상기와 같이 제 2 영역은 입사되는 광을 광검출기에 입사시키지 않는 (T2 = 0) 구조로 하는 것이 바람직하고, 광의 반사, 흡수, 회절 작용을 갖는 구조와 조합하여 투과율을 조정할 수 있다. 이 구조는 제 2 영역 이외에 제 1 광검출기에 광량을 줄여서 입사시키는 제 3 영역에도 적응될 수 있어, 형상을 조정하여 광검출기에 입사되는 투과율을 조정하여, 평면적으로 투과율이 단계적으로 변화하는 양태가 되는 그라데이션을 실시할 수 있다. 광의 반사 작용을 갖는 구조로는 고굴절률 재료와 저굴절 재료를 주기적으로 적층시킨 다층막, 콜레스테릭 액정 재료 등을 이용할 수 있다. 회절 작용을 갖는 것으로서 주기적인 요철을 갖는 회절 격자를 이용할 수 있는데, 회절 격자에 의해 회절되는 광의 출사 방향이 제 1 광검출기의 방향과 크게 상이하면 미광을 보다 더 줄일 수 있기 때문에 바람직하다. 또, 회절 격자 구조는 단면 형상이 직사각형에 한정되지 않고, 톱날 형상 (블레이즈 형상) 이면 투과율 (1 차 회절 효율) 을 높일 수 있기 때문에 광 이용 효율이 높아져 바람직하다. 블레이즈 형상의 회절 격자로 하는 경우, 블레이즈 형상을 구성하는 계단 구조의 단수를 바꾸는 것으로도 투과율을 조정할 수 있다.
제 2 영역 (242) 은 상기와 같이 회절 격자 구조로서 제 1 광검출기의 방향과 상이한 방향으로 회절시키는 작용을 가져도 되는데, 도 20(a) 와 같이 예를 들어 투명 기판 (247) 과 일체화시켜서 입사되는 광을 회절시키지 않고 직진 투과시켜, 제 1 광검출기에 광이 입사되지 않는 구조로 할 수도 있다. 이 경우, 회절 격자 구조로 할 필요가 없어 생산성이 향상되기 때문에 바람직하다.
또, 도 20(b) 는 회절 격자 구조의 일례를 나타내는 단면 모식도이다. 도 20(a) 에서는, 편의적으로 회절 격자의 계면을 직선으로 나타내었는데, 실제의 단면은 도 20(b) 에 나타내는 바와 같이 적어도 회절 작용을 발현하는 제 1 영역 (241) 및 제 3 영역 (243) 은, 홀로그램 소자를 구성하는 제 1 광학 재료 (245) 와 제 1 광학 재료의 굴절률과 상이한 제 2 광학 재료 (246) 의 조합이 된다. 제 1 광학 재료 (245), 제 2 광학 재료 (246) 는 모두 등방성 재료이어도 되고 굴절률 이방성을 갖는 복굴절 재료이어도 되고, 또는 그들의 조합이어도 되며, 특정한 편광 방향의 광에 대하여 굴절률이 상이한 구성이면 된다. 예를 들어, 제 1 광학 재료 (245) 가 복굴절 재료이고 제 2 광학 재료 (246) 가 등방성 재료인 경우, 회절 격자 형상 표면의 요철 구조는, 복굴절 재료의 상광 굴절률 (no) 또는 이상광 굴절률 (ne) 과 실질적으로 동등한 굴절률을 갖는 등방성 재료로 충전 평탄화되어 있는 것이 바람직하다. 충전재로는, 아크릴계, 엔티올계, 에폭시계 등의 재료를 이용할 수 있다. 단면 형상에 관해서 도 20(b) 의 예에서는, 회절 격자 구조를 단면이 계단 형상인 유사 블레이즈 형상으로 하였는데, 계단 형상이 아닌 블레이즈 형상이나 단면이 바이너리의 요철 형상이어도 된다. 블레이즈 형상 또는 유사 블레이즈 형상이면, 예를 들어, ＋1 차 회절광의 회절 효율을 크게 하여 광 이용 효율을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 또, 동일한 블레이즈 형상이면 유사 블레이즈 형상은 제조가 용이하여 바람직하다.
상기와 같은 회절 격자 구조에서 제 1 광학 재료 (245) 와 제 2 광학 재료의 조합이 복굴절 재료와 등방성 재료인 홀로그램 소자 (240) 를 도 17 의 광헤드 장치 (10c) 의 18e 에 배치한다. 이 때, 광원 (11) 으로부터 출사된 광이, 직선 편광으로서 왕로의 직선 편광의 광에 대해서는 홀로그램 소자 (18e = 홀로그램 소자 (240)) 는 모든 영역에서 높은 직진 투과 효율을 나타내도록 배치시킨다. 요컨대, 왕로의 직선 편광의 광이 복굴절 재료의 상광 굴절률 (no) 또는 이상광 굴절률 (ne) 중 어느 하나의 굴절률과 등방성 재료의 굴절률과 일치하여 굴절률의 변화를 느끼지 않는 방향에 배치하는 것이다. 광디스크 (16) 를 향하는 왕로의 광의 편광을 직선 편광으로부터 원 편광으로 변환하는 1/4 파장판 (19) 을 홀로그램 소자 (18e) 와 대물 렌즈 (15) 사이의 광로에 배치시키면, 광디스크 (16) 에서 반사된 복로의 광은, 다시 1/4 파장판 (19) 을 투과한 후, 왕로의 직선 편광의 광과 직교하는 직선 편광의 광이 된다. 이와 같이 복로에서 직선 편광으로 변환된 광이 홀로그램 소자 (18e) 에 입사되면, 회절 격자 구조를 이루는 복굴절 재료와 등방성 재료의 경계에서 굴절률의 변화를 느끼기 때문에, 복로의 광이 홀로그램 소자 (18e) 의 영역마다 상이한 투과율 (= 1 차 회절 효율) 에 의해 광량을 바꾸어 회절된다.
이와 같이 홀로그램 소자를 구성하는 광학 재료를 복굴절 재료와 등방성 재료의 조합으로 함으로써, 왕로 / 복로가 공통된 광로에 배치되어도 왕로의 광을 효율적으로 광디스크로 유도할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 도 17 에서는 광디스크 (16) 로부터 반사된 신호광이 홀로그램 소자에 입사되어 직진 투과하도록 도시되어 있으나, 편의적인 모식도로서, 실제로는 회절 방향에 맞추어 광학계를 설계 배치한다. 예를 들어, 18e 의 위치에 복굴절 재료와 등방성 재료로 이루어지는 홀로그램 소자를 배치시키는 경우, 광디스크로부터 반사된 복로의 광을 회절시켜 광의 진행 방향을 조정할 수 있기 때문에, 빔 스플리터 (13) 를 배치시키지 않고 광헤드 장치를 실현할 수도 있다.
도 22 는 제 8 실시양태의 홀로그램 소자 (260) 의 평면 모식도를 나타낸 것으로서, 제 1 영역 (261), 제 2 영역 (262) 및 제 3 영역 (263) 의 각 분할 영역 (263a, 263b 및 263c) 을 출사하여 제 1 광검출기의 수광 에어리어에 도달하는, 각 영역의 투과율 T1, T2, Tr1, Tr2 및 Tr3 의 관계는 제 7 실시형태와 마찬가지로,
T2 ＜ Tr1 ＜ Tr2 ＜ Tr3 ＜ T1,
로 되어 있다. 제 3 실시형태에서는 제 1 영역 (261) 은 도 22 에 나타내는 바와 같이 다시 4 개의 영역 (261a, 261b, 261c 및 261d) 으로 분할되어 있다. 이들 4 개의 영역 (261a, 261b, 261c 및 261d) 을 출사하는 신호광은 모두 제 1 광검출기의 수광 에어리어에 집광되어 도달하는데, 후술하는 바와 같이 수광 에어리어 내에서 집광되는 위치가 상이하도록 설정된다. 제 1 영역 (261) 의 투과율 T1 은, 제 6 및 제 7 실시형태와 마찬가지로 제 1 영역에 입사되는 신호광이 회절되어 제 1 광검출기에 도달하는 비율로 정의되어 있다.
제 1 영역 (261) 의 투과율 T1 은, 실질적으로 균일한 것으로 되어 있고, 이 경우, 제 1 광검출기의 수광 에어리어에 있어서 도달하는 광량의 변화를 검지하기 쉬워진다. 또, 제 1 영역 (261) 에서 투과율 T1 이 실질적으로 균일한 것에 한정되지 않고 영역 (261a, 261b, 261c 및 261d) 마다 상이한 투과율을 가져도 되는데, 영역 (261a, 261b, 261c 및 261d) 이 서로 이웃하여 발생하는 투과율 차에 의해 강도 변조 회절이 발생되어 제 1 영역의 수광 에어리어에 도달하는 미광의 광량이 줄어들도록 한다. 홀로그램 소자 (260) 에 입사되는 신호광의 유효 영역 중 제 1 영역 (261) 의 면적비가 70 ％ 이상이 되도록 하면 충분한 광 이용 효율을 얻는다. 예를 들어, 생성되는 신호의 종류에 따라 다르기도 하지만, 제 1 영역 (261) 의 각 분할 영역은, 영역 (261a 및 261b) 에서 10 ∼ 30 ％ 정도, 영역 (261c 및 261d) 에서 20 ∼ 30 ％ 정도의 범위로 조정하면 된다.
예로서, 홀로그램 소자 (260) 를 도 17 의 광헤드 장치 (10c) 의 18f 에 배치했을 때의 광검출기 (17) 에 도달하는 광의 모습을 도 23 의 평면 모식도로 나타낸다. 도 23 은 홀로그램 소자를 투과하여 2 개의 광검출기에 도달하는 신호광 및 미광의 모습, 특히 제 1 광검출기의 수광 에어리어 (271) 와 제 2 광검출기의 수광 에어리어 (272) 를 나타낸 것이다. 이것도 마찬가지로 광검출기는 제 1 광검출기만이어도 되고, 제 1 광검출기와 제 2 광검출기의 2 개에 의해 신호광을 검출하는 형태이어도 된다.
제 1 영역 (261) 에 입사되어 각 분할 영역 (261a, 261b, 261c 및 261d) 을 출사하는 신호광은 각각 제 1 광검출기의 수광 에어리어 (271) 의 방향으로 회절되는데, 각 분할 영역을 출사하는 신호광의 회절 방향은 수광 에어리어 (271) 내의 분할된 세그먼트 (271a, 271b, 271c 및 271d) 내에 각각 집광되어 도달한다. 제 1 영역의 각 분할 영역에 대한 수광 에어리어 (271) 내의 각 세그먼트의 위치 관계는, 제 1 영역의 각 분할 영역 (261a, 261b, 261c 및 261d) 의 회절 격자의 설계, 광헤드 장치 (10c) 에 홀로그램 소자 (18f = 홀로그램 소자 (260)) 와 제 1 광검출기 사이의 광로 중에 도시하지 않은 실린드리컬 렌즈를 배치시키는 것 등에 의해 결정할 수 있다. 따라서, 도 23 에 나타내는 273a, 273b, 273c 및 273d 의 집광된 신호광과 수광 에어리어 (271) 의 각 세그먼트 (271a, 271b, 271c 및 271d) 의 위치 관계는 하나의 예이다. 이와 같이 제 1 영역 (261) 을 출사하는 각 신호광의 광속이 수광 에어리어 (271) 의 각 세그먼트 사이를 걸치지 않고 도달시킴으로써, 각 세그먼트에서 수광하는 광량을 연산하여 생성되는 트랙킹 오차 신호 등 의 정밀도가 높아져 양호한 품질의 신호 처리를 할 수 있게 된다. 수광 에어리어 (271) 의 각 세그먼트 (271a, 271b, 271c 및 271d) 는 도 23 에 나타내는 바와 같이 서로 이웃하는 배치에 한정되지 않고, 이산되어 배치되어 있어도 된다.
한편, 홀로그램 소자 (260) 의 제 1 영역 (261) 및 제 3 영역 (263) 에 미광이 입사되면, 제 1 광검출기의 수광 에어리어 (271) 의 위치에서는 초점이 맞지 않기 때문에, 제 1 영역 (261) 의 각 분할 영역 (261a, 261b, 261c 및 261d) 을 출사하여 각각 영역 (275a, 275b, 275c 및 275d) 에 도달한다. 또, 제 1 및 제 2 실시형태와 마찬가지로, 제 3 영역 (263) 을 가짐으로써 홀로그램 소자 (260) 의 평면적으로 제 1 영역 (261) 으로부터 제 2 영역 (262) 을 향하는 투과율의 변화가 완만해져 강도 변조 회절을 억제할 수 있기 때문에, 수광 에어리어 (271) 에 도달하는 미광의 우회 진입을 저감시킬 수 있다.
홀로그램 소자 (260) 의 제 1 영역 (261) 의 분할 수는 4 개로 하여 예시하였는데, 4 분할에 한정되지 않고 5 이상의 분할 수이어도 된다. 또, 대응하는 제 1 광검출기의 수광 에어리어 (271) 의 세그먼트 수도 4 개에 한정되지 않고 처리하는 신호의 종류나 그 처리 방법에 의해 5 개 이상이어도 된다. 제 1 광검출기의 수광 에어리어가 복수의 세그먼트 P1 ∼ Pn (n
Figure 112009061209045-pct00026
4 인 정수) 으로 이루어지고, 제 1 영역이 복수의 임의의 형상인 영역 S1 ∼ Sm (m
Figure 112009061209045-pct00027
4 인 정수) 으로 분할될 때에는, m
Figure 112009061209045-pct00028
n 인 관계이며, 적어도 P1 ∼ Pn 의 각 세그먼트에는 신호광이 도달할 수 있도록 한다. 또, 예를 들어, 영역 P1 에 영역 S1 와 영역 S2 를 출 사하는 신호광이 도달하는 등, 복수의 신호광의 광속이 수광 에어리어의 하나의 분할 영역에 도달해도 된다.
홀로그램 소자 (260) 의 제 2 영역 (262) 을 출사하는 광은, 제 6 및 제 7 실시형태와 마찬가지로, 제 1 광검출기와는 상이한 방향으로 진행한다. 또, 도 22 에 나타내는 바와 같이 제 2 영역 (262) 을 출사하는 광의 진행 방향에 제 2 광검출기를 배치해도 된다. 제 2 수광 에어리어 (272) 에는 제 2 영역 (262) 을 출사하여 집광된 신호광 (274) 이 도달함과 함께 미광 (276) 도 도달하는데, 예를 들어, 신호광과 미광의 간섭에 의한 영향이 작은 종류의 신호를 생성하여 처리를 하는 것 등의 목적으로 이용할 수 있다.
제 8 실시형태의 변형예로서, 홀로그램 소자 (280) 의 평면 모식도를 도 24 에 나타낸다. 홀로그램 소자 (280) 는 광축이 포함되는 제 2 영역 (282) 과, 제 1 영역 (281) 및 제 3 영역 (283) 으로 이루어진다. 이들 영역에 입사되는 신호광이 출사되어 제 1 광검출기에 도달하는 각 영역의 투과율 T1, T2 및 T3 의 관계도 마찬가지로 T1 ＞ T3 ＞ T2 가 된다. 홀로그램 소자 (260) 와 마찬가지로, 제 1 영역 (281) 이 4 개의 영역으로 분할되고, 제 1 영역 (281) 에 입사되는 신호광이 분할 영역 (281a, 281b, 281c 및 281d) 을 회절하여 출사하는 광속은 각각 도 25 에 나타내는 제 1 광검출기의 수광 에어리어 (291) 의 각 세그먼트 (291a, 291b, 291c 및 291d) 에 도달하도록 설정된다. 또, 제 3 영역 (283) 은 제 2 실시형태와 같이 추가로 분할되어, 홀로그램 소자 (280) 면내에서 제 1 영역 (281) 으로부터 제 2 영역 (282) 을 향해 단계적으로 투과율의 변화를 갖는 구성이어도 된다.
제 1 영역 (281) 의 분할 영역 (281a, 281b, 281c 및 281d) 은 형상이나 면적이 상이해도 되는데, 도 24 와 같이 상사형이고 또한 면적을 거의 동일하게 설정함으로써, 수광 에어리어 (291) 의 각 세그먼트 (291a, 291b, 291c 및 291d) 에 도달하는 신호광 (293a, 293b, 293c 및 293d) 의 광량 변화에 의한 신호 처리가 용이해지기 때문에 바람직하다. 제 1 영역 (281) 의 투과율 T1 은 실질적으로 균일한 것으로 되어 있고, 이 경우, 광량의 변화에 의한 광신호 처리가 용이해져 바람직하다. 또, 제 1 영역 (281) 에서 투과율 T1 이 실질적으로 균일한 것에 한정되지 않고 영역 (281a, 281b, 281c 및 281d) 마다 상이한 투과율을 가져도 된다. 제 3 영역 (283) 은 도 24 와 같이 홀로그램 소자 (280) 의 평면 내에서 제 1 영역 (281) 에서 제 2 영역 (282) 사이에 이들 영역의 중간 정도의 투과율로 형성되어, 강도 변조 회절에 의해 제 1 광검출기의 수광 에어리어 (291) 에 우회 진입하는 미광의 광량을 저감시킨다. 제 3 영역 (283) 은 도 24 와 같은 형상으로 영역 (283a, 283b, 283c 및 283d) 과 같이 분할되어 있어도 된다. 제 3 영역 (283) 의 투과율은 일률적이며 실질적으로 균일해도 되고, 영역 (283a, 283b, 283c 및 283d) 에서 상이해도 된다.
홀로그램 소자 (280) 의 제 1 영역 (281) 및 제 3 영역 (283) 에 입사되는 미광은, 회절되어 출사되어 제 1 광검출기의 방향으로 진행하는데, 초점이 맞지 않기 때문에, 영역 (295a, 295b, 295c 및 295d) 과 같이 수광 에어리어 (291) 보다 외측에 도달한다. 제 2 영역 (282) 에 입사되는 미광은, 제 1 광검출기와 다른 방향으로 진행하기 때문에, 제 1 광검출기의 수광 에어리어 (291) 에는 광량을 줄여서 도달하거나 또는 도달하지 않는다. 따라서, 수광 에어리어 (291) 내에서 신호광과 미광의 간섭이 억제되어 S/N 을 크게 할 수 있다.
또, 홀로그램 소자 (280) 의 제 2 영역 (282) 을 출사하는 광은 제 1 광검출기와는 상이한 방향으로 진행한다. 상기 서술한 이유로 도 25 에 나타내는 바와 같이 제 2 영역 (282) 을 출사하는 광의 진행 방향에 제 2 광검출기를 배치해도 된다. 제 2 수광 에어리어 (292) 에는 제 2 영역 (282) 을 출사하여 집광된 신호광 (294) 이 도달함과 함께 미광 (296) 도 도달하는데, 예를 들어, 신호광과 미광의 간섭에 의한 영향이 작은 종류의 신호를 생성하여 처리를 하는 것 등의 목적으로 이용할 수 있다.
지금까지, 본 발명의 홀로그램 소자는, 제 1 영역, 제 2 영역 및 제 3 영역의 3 개 영역의 구성으로 이루어지는 양태를 나타내었다. 또, 광헤드 장치 (10c) 에 구비되는 광검출기 (17) 는 1 개 또는 2 개로 구성되는 양태로 설명하였는데, 특별히 이 양태에 한정되지 않는다. 홀로그램 소자를 구성하는 각 영역의 회절 격자 등에서 출사된는 광은 주로 ＋1 차 회절광인 것으로 한정되지는 않고, -1 차 회절광이나 ±2 차 회절광 이상의 고차 회절광도 발현시킬 수 있다. 또한 회절 격자를 구성하는 재료나 형상에 의해 이들 회절광의 회절각이나 광량 (투과율) 을 조정할 수 있다. 따라서, 예를 들어 제 1 영역을 구성하는 회절 격자가 +1 차 회절광과 -1 차 회절광을 발현하는 경우에는, 2 방향으로 진행하는 회절광에 대하여 각각 광검출기를 구비해도 되고, 투과광이나 발현되는 회절광의 진행 방향 전체에 광검출기를 구비해도 된다.
또, 지금까지 설명한 홀로그램 소자의 구성과는 달리, 예를 들어, 제 9 실시형태로서 도 26 에 나타내는 홀로그램 소자 (300) 이어도 된다. 홀로그램 소자 (300) 는 제 1 영역 (301), 제 2 영역 (302), 제 3 영역 (303), 제 4 영역 (304) 및 제 5 영역 (305) 으로 이루어지고, 각각의 영역의 외연은 사각형인데, 원형, 타원형, 다각형 등의 형상이나 각각의 영역마다 외연의 형상이 상이해도 된다. 제 1 영역의 외연은 제 5 영역의 외연과 접하지 않는 내측에 있거나, 또는 제 5 영역의 외연과 일부 접하는 내측에 있고, 제 5 영역의 외연은 제 4 영역의 외연보다 내측에 있거나 제 4 영역과 일부 접하는 내측에 있도록 한다. 이 경우, 광헤드 장치 (10c) 에 구비되는 광검출기 (17) 는 도 27 에 나타내는 바와 같이, 각각 제 1 광검출기의 수광 에어리어 (311), 제 2 광검출기의 수광 에어리어 (312), 제 3 광검출기의 수광 에어리어 (313) 의 3 개의 광검출기가 구비되어 있다. 후술하는 바와 같이 제 1 광검출기의 수광 에어리어 (311) 에서는, 주로 제 1 영역 (301) 및 제 3 영역 (303) 을 출사하는 광이 도달하고, 제 3 광검출기의 수광 에어리어 (313) 에서는, 주로 제 4 영역 (304) 및 제 5 영역 (305) 을 출사하는 광이 도달한다. 또, 제 2 광검출기의 수광 에어리어 (312) 에서는 주로 제 2 영역 (302) 을 출사하는 광이 도달한다.
여기에서, 홀로그램 소자 (300) 의 제 1 영역 (301), 제 2 영역 (302), 제 3 영역 (303), 제 4 영역 (304) 및 제 5 영역 (305) 에 신호광이 입사되고 제 1 광검출기의 수광 에어리어 (311) 에 회절하여 도달하는 광량의 비율을 각각 T1, T2, T3, T4 및 T5 로 하면,
T1 ＞ T3 ＞ T2,
T1
Figure 112009061209045-pct00029
T5
Figure 112009061209045-pct00030
T4,
이며, T2 는 특히 0 이면 바람직하다. 또, 홀로그램 소자 (300) 의 제 1 영역 (301), 제 2 영역 (302), 제 3 영역 (303), 제 4 영역 (304) 및 제 5 영역 (305) 에 신호광이 입사되어 제 3 광검출기의 수광 에어리어 (313) 에 회절하여 도달하는 광량의 비율을 각각 T1', T2', T3', T4' 및 T5' 로 하면,
T4' ＞ T5' ＞ T1'
Figure 112009061209045-pct00031
T3'
Figure 112009061209045-pct00032
T2'
이며, 특히 T1' = T3' = T2' = 0 이면 바람직하다. T1' = T3' = T2' = 0 인 경우, T4' ＞ T5' ＞ T1' 의 관계에 있어서, T4' 를 1 로 정규화하고, T5' / T4' 는 도 3(a) 의 가우스 분포의 근사가 되도록 일률적인 값이어도 되고, 제 5 영역 (305) 이 추가로 m 개의 영역 R1 ∼ Rm (m
Figure 112009061209045-pct00033
2 인 정수) 으로 분할되어, 가우스 분포에 근사한 광량의 분포를 갖고 있어도 된다.
이와 같이 3 개의 광검출기에 의해 신호광을 검지하는 경우, 각각 검지하여 생성하는 신호의 종류나 광학계에 따라 다르기도 하지만, 신호광이 홀로그램 소자 (300) 에 입사되는 유효 면적에 대하여 제 1 영역 (301), 제 2 영역 (302) 및 제 4 영역 (304) 의 면적을 조정한다. 제 2 영역 (302) 은 제 1 실시형태와 마찬가지로 유효 영역의 1 ％ 이상이고 30 ％ 보다 작으면 바람직하다. 제 1 영역 (301) 및 제 4 영역 (304) 은, 각각에 입사되는 신호광을 회절시켜 제 1 광검출기, 제 3 광검출기에 도달시키기 때문에 유효 영역의 5 ％ 이상의 면적비가 되도록 하면 된다. 3 개의 광검출기를 구비하는 것은, 상기 서술한 바와 같이 광검출기가 기능하는, 광디스크 재생시의 재생 신호의 검지 및 다수의 에러 신호 생성의 처리 중, 1 개의 광검출기당 부담이 경감되기 때문에 제어 회로의 복잡화를 피할 수 있는 효과가 있다.
이 때, 제 1 영역 (301) 및 제 3 영역 (303) 을 출사한 신호광은, 집광되어 제 1 광검출기의 수광 에어리어 (311) 내의 영역 (314) 과 같이 도달한다. 한편, 미광은 집광되지 않고 제 1 광검출기의 수광 에어리어 (311) 의 외측 영역 (317) 에 도달함과 함께 강도 변조 회절을 억제할 수 있기 때문에, 수광 에어리어 (311) 에서 신호광과 미광의 간섭을 저감시킬 수 있다. 또, 제 4 영역 (304) 및 제 5 영역 (305) 을 출사하는 광을 도달시켜도 된다.
그리고, 제 4 영역 (304) 및 제 5 영역 (305) 을 출사한 신호광은, 집광되어 제 1 광검출기 및 제 2 광검출기의 방향과는 상이한 제 3 광검출기의 수광 에어리어 (313) 내의 영역 (316) 과 같이 도달한다. 한편, 미광은 집광되지 않고 제 3 광검출기의 수광 에어리어 (313) 의 외측 영역 (319) 에 도달함과 함께 강도 변조 회절을 억제할 수 있기 때문에, 수광 에어리어 (313) 에서 신호광과 미광의 간섭을 저감시킬 수 있다. 제 2 영역 (302) 을 출사한 신호광은 집광되어 제 2 광검출기의 수광 에어리어 (312) 내의 영역 (318) 과 같이 도달하고, 미광도 영역 (318) 과 같이 도달하는데, 예를 들어, 신호광과 미광의 간섭에 의한 영향이 작은 종류의 신호를 생성하여 처리하는 것 등의 목적으로 이용할 수 있다. 또, 광검 출기를 복수 구비함으로써, 재생 (RF) 신호, 트랙킹 에러 신호, 포커스 에러 신호 이외의 신호, 예를 들어 디스크 틸트 신호, 렌즈 시프트 신호를 생성할 수 있어 재생 품질이 좋은 광헤드 장치를 실현할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
(실시예 1)
도 5(a) 에 나타내는 감광 소자 (40) 의 구성에 의해, 파장 405 ㎚ 에 있어서의 각 영역의 투과율을 하기와 같이 설정한다. 각 영역은, 유리 기판 상에 진공 증착법에 의해 SiO2 와 Ta2O5 의 다층막을 적층하고, 영역마다의 전체 막 두께를 바꿈으로써 투과율을 조정한다. 특히 높은 투과율을 필요로 하는 제 1 영역 (41) 에는 반사 방지막을 적층하여, 약 100 ％ 에 가까운 투과율을 실현한다. 또, 투과율 약 0 ％ 인 영역 (42, 44) 에는 진공 증착법에 의해 유리 기판 상에 Al 막을 적층한다. 이상의 방법에 의해, 제 1 영역 (41) 의 투과율 = 약 100 ％, 제 3 영역 (영역 R3 ; 43c, 45c) 의 투과율 = 약 90 ％, 제 3 영역 (영역 R2 ; 43b, 45b) 의 투과율 = 약 50 ％, 제 3 영역 (영역 R1 ; 43a, 45a) 의 투과율 = 약 10 ％, 제 2 영역 (42, 44) 의 투과율 = 약 0 ％ 로 영역마다의 투과율에 변화를 준다.
여기에서, 감광 소자 (40) 에 입사되는 신호광의 유효 직경을 약 4 ㎜Φ, 제 2 영역의 직경은 약 800 ㎛Φ, 제 3 영역을 구성하는 분할 영역 R1, R2 및 R3 의 폭은 각각 75 ㎛, 50 ㎛ 및 75 ㎛ 로 한다.
도 28 은 이 감광 소자 (40) 를 도 1 의 광헤드 장치의 18a 또는 18b 에 배치했을 때의 광검출기 (17) 에서 수광하는 메인 빔의 미광의 강약을 파동 공학적인 시뮬레이션에 의해 나타내는 도면으로서, 색이 진할수록 광이 강한 위치를 나타낸다. 도 9 에서 영역 (88, 89) 은 도 28 의 영역 (101a, 101b) 에 상당한다. 이와 같이 영역 (101a, 101b) 의 서브 빔용 광수광기에 대응되는 미광을 충분히 억제할 수 있다. 또, 도 31 의 실선은 영역 (101a, 101b) 의 중심을 통과하는 단면에서 미광의 강도 분포를 나타내는 도면인데, 이것으로부터도 광검출기에 대한 미광을 작게 억제할 수 있음을 알 수 있다.
여기에서, 광검출기의 수광 에어리어가 되는 영역에 도달하는 신호광과 미광의 중첩을 다음의 식을 이용하여 평가한다.
I = ∫I1·I2dS
I1 은 신호광의 강도, I2 는 미광의 강도를 나타내고, 이 곱을 면적으로 적분함으로써 I 를 도출한다. 즉, I 의 값이 클수록 신호광과 미광이 중첩되어 수광 에어리어에 도달하는 광량이 많아 간섭의 영향을 받기 쉽다. 1 개의 서브 빔의 수광 에어리어에 대하여 평가한 결과, I 의 값은 감광 소자 (40) 를 설치하지 않는 경우를 100 ％ 로 했을 때에 대하여 1.9 ％ 가 된다.
(실시예 2)
실시예 1 과 동일한 감광 소자 (40) 의 구성에 있어서, 감광 소자 (40) 에 입사되는 신호광의 유효 직경을 약 4 ㎜Φ, 제 2 영역의 직경은 약 800 ㎛Φ, 제 3 영역을 구성하는 분할 영역 R1, R2 및 R3 의 폭은 각각 495 ㎛, 330 ㎛ 및 495 ㎛ 로 한다. 그 밖의 투과율의 조건은 실시예 1 와 동일한 것으로 한다.
이 때, 광검출기의 수광 에어리어가 되는 영역에 도달하는 신호광과 미광의 중첩을 상기와 동일하게 평가한다. 그 결과, I 의 값은 1.4 ％ 가 된다.
(실시예 3)
마찬가지로 감광 소자 (40) 의 구성에 있어서, 감광 소자 (40) 에 입사되는 신호광의 유효 직경을 약 4 ㎜Φ, 제 2 영역의 직경은 약 560 ㎛Φ, 제 3 영역을 구성하는 분할 영역 R1, R2 및 R3 의 폭은 각각 75 ㎛, 50 ㎛ 및 75 ㎛ 로 한다. 또, 투과율은 제 1 영역 (41) 의 투과율 = 약 100 ％, 제 3 영역 (영역 R3 ; 43c, 45c) 의 투과율 = 약 36 ％, 제 3 영역 (영역 R2 ; 43b, 45b) 의 투과율 = 약 16 ％, 제 3 영역 (영역 R1 ; 43a, 45a) 의 투과율 = 약 4 ％, 제 2 영역 (42, 44) 의 투과율 = 약 0 ％ 로 영역마다의 투과율에 변화를 준다.
이 때, 광검출기의 수광 에어리어가 되는 영역에 도달하는 신호광과 미광의 중첩을 상기와 동일하게 평가한다. 그 결과, I 의 값은 2.2 ％ 가 된다.
(비교예)
도 29 에 나타내는 바와 같이 투과율이 약 100 ％ 인 제 1 영역 (111) 과 투과율이 0 ％ 인 제 2 영역 (112, 113) 에 형성되는 감광 소자 (110) 를 이용한 경우에 대하여 설명한다. 이 때, 실시예에 있어서 고리 형상이 되는 제 3 영역이, 그 폭을 2 분할하여 각각 제 2 영역과 제 1 영역으로 한 것 이외에는 실시예와 동일하다. 즉, 제 2 영역의 직경은 약 1 ㎜Φ 로 한다. 제조 방법은 실시 예와 마찬가지로 유리 기판 상에 SiO2 와 Ta2O5 의 다층막에 의해 투과율이 약 100 ％인 제 1 영역 (111), Al 막에 의해 투과율 약 0 ％ 인 영역 (112, 113) 을 형성한다.
도 30 은 이 감광 소자 (110) 를 도 1 의 광헤드 장치의 18a 또는 18b 에 배치했을 때의 광검출기 (17) 에서 수광하는 메인 빔 미광의 강약을 파동 공학적인 시뮬레이션에 의해 나타내는 도면으로서, 마찬가지로 색이 진할수록 광이 강한 위치를 나타낸다. 도 9 에서 영역 (88, 89) 은 도 30 의 영역 (121a, 121b) 에 상당한다. 이와 같이 영역 (121a, 121b) 의 서브 빔용 광수광기에 대응되는 미광이 강도 변조 회절에 의해 영역 (121a, 121b) 의 내부에 우회 진입하여는 것을 알 수 있다. 또, 도 31 의 파선은 영역 (121a, 121b) 의 중심을 통과하는 단면에서 미광의 강도 분포를 나타내는 도면인데, 특히 영역 (121a, 121b) 의 중심부에서 높은 강도를 나타낸다. 이것은 투과율이 상이한 영역 간에서의 강도 변조에 의한 광의 우회 진입의 영향에 의해, 미광을 충분히 억제할 수 없음을 알 수 있다.
실시예 1 과 마찬가지로 신호광과 미광의 중첩을 평가하는 I 의 값은, 감광 소자 (40) 를 설치하지 않는 경우를 100 ％ 로 했을 때에 대하여 8.7 ％ 가 되어, 실시예와 같이 제 3 영역을 형성하는 감광 소자 (40) 에 비해 미광이 크게 저감되지 않는다. 이로써, 신호광의 서브 빔과 미광이 간섭하여 노이즈가 발생하는 크로스토크를 일으키는 원인이 된다. 특히 광검출기가 복수의 수광 에어리어로 분할되고, 각 분할 에어리어에 도달하는 광량의 차동 신호를 에러 신호로서 검출하 는 검출계에서는, 이 I 의 값이 커짐으로써 생성되는 신호의 에러율도 높아지기 때문에, 비교예에 대한 실시예의 결과는 에러율을 크게 저감시키는 것을 기대할 수 있다.
(실시예 4)
도 14(a) 에 나타내는 홀로그램 소자의 구성에 의해, 파장 405 ㎚ 에 있어서의 각 영역의 1 차 회절광이 되는 투과율 (= 1 차 회절 효율) 을 설정한다. 각 영역은, 유리 기판 상에 405 ㎚ 의 광에 대한 상광 굴절률 (no) 1.55, 이상광 굴절률 (nc) 1.60 의 고분자 액정 재료를 성막하고, 포토리소그래피, 에칭 가공에 의해 단면이 계단 형상인 유사 블레이즈 형상의 회절 격자로 함으로써 제조한다. 제 1 영역 및 제 3 영역의 각 분할 영역은 각각 영역마다 회절 격자 구조의 형상을 변화시키도록 가공을 실시하여, 1 차 회절 효율을 단계적으로 변화시키도록 형성한다. 그 후, 제조한 회절 격자 형상의 요철면에 고분자 액정의 상광 굴절률과 동일한 정도가 되는 굴절률 1.55 의 등방성의 아크릴계 수지를 충전시켜 평탄화한다. 이와 같은 구성으로 함으로써 고분자 액정의 상광 방향으로 편광되는 광에 대하여 높은 투과율을 갖고, 이상광 방향으로 편광되는 광에 대하여 광을 회절시키는 기능을 갖는 홀로그램 소자가 된다.
회절 격자의 격자 형상을 바꿈으로써 제 1 영역 (141) 의 1 차 회절 효율 = 95 ％, 제 3 영역 (143a, 145a, 147a) 의 1 차 회절 효율 = 85 ％, 제 3 영역 (143b, 145b, 147b) 의 1 차 회절 효율 = 50 ％, 제 3 영역 (143c, 145c, 147c) 의 1 차 회절 효율 = 10 ％ 로 한다. 제 2 영역에 대해서는 회절 격자 구조로 하 지 않음으로써 1 차 회절 효율 = 0 ％ 로 한다. 여기에서, 홀로그램 소자에 입사되는 신호광의 유효 직경을 약 4 ㎜Φ, 제 2 영역의 직경은 약 800 ㎛Φ, 제 3 영역을 구성하는 분할 영역은 R1, R2 및 R3 의 폭은 각각 75 ㎛, 50 ㎛ 및 75 ㎛ 로 하였다.
이 때, 도 16 에 나타내는 수광 에어리어에 있어서의 광강도 분포를 측정하고, 그 결과를 도 32 에 나타낸다. 가로축은 수광 에어리어의 중심을 통과하는 직선상의 위치를 나타냄과 함께 그 중앙은 중심점이며, 세로축은 미광의 광강도를 나타낸다. 그래프의 실선은, 실시예 4 의 홀로그램 소자에 있어서의 미광의 강도 분포를 나타낸다. 또한, 제 3 영역이 없이 제 1 영역 (1 차 회절 효율 = 약 95 ％), 제 2 영역 (1 차 회절 효율 = 0 ％) 으로 구성되고, 제 2 영역이 약 1 ㎜Φ 이며, 그 밖의 투과율이 동일한 조건인 경우, 미광의 강도 분포를 도 32 의 점선으로 나타낸다. 이와 같이 홀로그램 소자를 배치함으로써 광검출기에 도달하는 미광을 저감시킬 수 있음과 함께, 실시예 4 와 같이 1 차 회절 효율 (투과율) 변화를 단계적으로 완만하게 함으로써 광검출기 상의 미광의 우회 진입을 줄이고, 또한 1 차 회절광을 이용함으로써 투과광 (0 차 회절광) 의 누설광의 영향을 받지 않기 때문에, 자층광과 타층광의 간섭이 적은 광헤드 장치가 얻어진다.
산업상이용가능성
이상과 같이, 본 발명에 관련된 광헤드 장치는, 다층 광디스크로부터 반사되어 광검출기까지의 광로 중에 감광 소자 또는 홀로그램 소자와 같은 광학 소자를 배치함으로써, 광검출기의 수광 에어리어에 다층 광디스크에 의해 발현되는 미광의 광량을 효율적으로 줄일 수 있다. 따라서, 신호광과의 크로스토크에 의한 영향을 저감시킬 수 있어 유용하다.

Claims (34)

  1. 광헤드 장치로서,
    광원과,
    상기 광원으로부터의 출사광을 광디스크의 정보 기록면 상에 집광시키는 대물 렌즈와,
    광디스크의 정보 기록면에 의해 반사된 신호광을 검출하는 복수의 수광 에어리어를 갖는 광검출기와,
    상기 광디스크로부터 상기 광검출기를 향하는 신호광의 광로 중에 배치되고, 상기 신호광이 입사되는 면내에 상기 신호광의 광량을 줄여서 투과 또는 회절시키는 기능을 갖는 광학 소자를 구비하여 이루어지고,
    상기 광학 소자의 적어도 상기 신호광이 입사되는 유효 영역은, 제 1 영역과 제 2 영역과 제 3 영역으로 이루어지는 3 개의 영역으로 분할되고,
    상기 제 2 영역의 외연은, 상기 제 3 영역의 외연과 접하지 않는 내측에 있거나, 또는 상기 제 3 영역의 외연과 일부 접하는 내측에 있고,
    상기 제 3 영역의 외연은, 상기 제 1 영역의 외연과 접하지 않는 내측에 있거나, 또는 상기 제 1 영역의 외연과 일부 접하는 내측에 있고,
    상기 광학 소자에 입사되는 상기 신호광 중 상기 광검출기에 입사되는 광의 비율을 투과율로 하면, 상기 제 1 영역의 상기 신호광의 투과율을 T1, 상기 제 2 영역의 상기 신호광의 투과율을 T2 로 했을 때 T1 은 T2 보다 크고,
    상기 제 3 영역의 상기 신호광의 투과율은 T1 보다 작고 또한 T2 보다 크며,
    상기 광원으로부터의 광이 집광된 상기 정보 기록면과는 상이한 상기 광디스크의 면으로부터 반사되어 상기 광검출기로 유도되는 미광의 광속 중, 적어도 일부가 상기 광학 소자의 상기 제 2 영역에 입사되고, 상기 광검출기의 적어도 일부의 수광 에어리어에 도달하는 미광의 광량을 감소시키며,
    상기 광학 소자는, 상기 제 3 영역 내의 상기 신호광의 투과율이 일률적인 T3 으로 했을 때, 상기 광학 소자의 T1 과 T3 의 차, 및 상기 광학 소자의 T3 과 T2 의 차가, 0 ％ 보다 크고 60 ％ 이하인, 광헤드 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 소자는, 상기 신호광의 광량을 줄여서 직진 방향으로 투과시키는 기능을 갖는 감광 소자인, 광헤드 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 감광 소자는, 적어도 상기 제 2 영역 및 상기 제 3 영역을 입사하는 상기 신호광의 광량을 줄이는 광학 다층막, 또는 콜레스테릭상 액정층을 포함하는, 광헤드 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 감광 소자는, 적어도 상기 제 2 영역 및 상기 제 3 영역을 입사하는 상기 신호광을 회절시켜 직진 투과하는 광을 줄이는 회절 격자 구조를 포함하는, 광헤드 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 소자는, 입사되는 광의 진행 방향 순으로 입사되는 광의 편광 상태의 적어도 일부를 바꾸는 변조 소자와 편광자가 배치되고,
    상기 편광자는 제 1 편광 상태의 광을 투과시킴과 함께 상기 제 1 편광 상태와 직교하는 제 2 편광 상태의 광을 차단시키고,
    상기 제 1 영역을 출사하는 광은, 상기 변조 소자에 의해 제 1 편광 상태의 광이 되어 상기 편광자를 투과하고, 상기 제 2 영역을 출사하는 광은, 상기 변조 소자에 의해 제 2 편광 상태가 되어 상기 편광자를 투과하지 않고, 상기 제 3 영역을 출사하는 광은, 상기 변조 소자에 의해 상기 제 1 편광 상태와 상기 제 2 편광 상태가 혼재되어 상기 제 1 편광 상태의 광만 투과시키는, 광헤드 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 소자는, 상기 광디스크로부터 반사된 신호광의 적어도 일부를 회절시키는 기능을 갖는 홀로그램 소자이며, 상기 제 1 영역은 상기 신호광을 회절시키는 회절 격자를 갖고, 상기 제 1 영역에 입사되는 상기 신호광을 회절시키는 방향에 상기 광검출기가 배치되고,
    상기 홀로그램 소자에 입사되어 상기 광검출기에서 수광되는 상기 신호광의 비율을 투과율로 하는, 광헤드 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광원으로부터의 출사광의 일부를 회절시켜 1 개의 메인 빔과 2 개의 서브 빔을 생성하는 회절 소자를 구비하고,
    상기 제 2 영역은, 상기 광검출기의 적어도 서브 빔용의 수광 에어리어에 도달하는 미광의 광선을 포함하는, 광헤드 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 신호광의 상기 메인 빔이 상기 홀로그램 소자에 입사되는 유효 영역은, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역을 포함하고, 상기 메인 빔의 광축이 상기 제 2 영역에 포함되는, 광헤드 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 영역을 출사하는 상기 신호광의 진행 방향이 상기 광검출기의 방향과 상이하고, 상기 투과율 T2 가 실질적으로 0 이 되는, 광 헤드 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 광학 소자는, 상기 광디스크로부터 단일 빔 그대로 반사된 신호광의 적어도 일부를 회절시키는 기능을 갖는 홀로그램 소자이며,
    상기 홀로그램 소자의 제 1 영역에 입사되는 상기 신호광을 회절시켜 출사하는 광 중 가장 광량이 큰 회절광의 진행 방향에 배치된 광검출기를 제 1 광검출기로 하고, 상기 제 1 광검출기에서 수광시키는 광의 비율을 투과율로 하는, 광헤드 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 영역을 출사하는 상기 신호광의 진행 방향이 상기 제 1 광검출기의 방향과 상이하고, 상기 투과율 T2 가 실질적으로 0 이 되는, 광헤드 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 영역에 입사되는 상기 신호광은, 직진 투과하여 출사되는, 광헤드 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 영역을 출사하는 광 중 가장 광량이 큰 직진 투과광 또는 회절광의 진행 방향에 배치된 광검출기를 제 2 광검출기로 하고, 상기 제 1 광검출기와 제 2 광검출기에 의해 상기 신호광을 수광하는, 광헤드 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 홀로그램 소자는, 상기 신호광이 상기 홀로그램 소자에 입사되는 유효 영역이 상기 제 1 영역, 상기 제 2 영역, 상기 제 3 영역, 제 4 영역 및 제 5 영역으로 이루어지고,
    상기 제 1 영역의 외연은, 상기 제 5 영역의 외연과 접하지 않는 내측에 있거나, 또는 상기 제 5 영역의 외연과 일부 접하는 내측에 있고,
    상기 제 5 영역의 외연은, 상기 제 4 영역의 외연과 접하지 않는 내측에 있거나, 또는 상기 제 4 영역의 외연과 일부 접하는 내측에 있고,
    상기 제 1 영역, 상기 제 3 영역, 상기 제 4 영역 및 상기 제 5 영역은, 상기 신호광의 적어도 일부를 회절시키는 회절 격자를 갖고,
    상기 홀로그램 소자의 상기 제 4 영역에 입사되는 상기 신호광을 회절시켜 출사하는 광 중 상기 제 1 광검출기 및 상기 제 2 광검출기로의 진행 방향과는 상이한 방향에서 가장 광량이 큰 진행 방향에 배치된 광검출기를 제 3 광검출기로 하고,
    상기 홀로그램 소자의 상기 제 1 영역 ∼ 상기 제 5 영역에 입사되어 상기 제 1 광검출기에 도달하는 상기 신호광의 비율을 각각, T1, T2, T3, T4, T5 로 했을 때에,
    T1 ＞ T3 ＞ T2,
    T1
    Figure 112014047803113-pct00073
    T5
    Figure 112014047803113-pct00074
    T4
    임과 함께,
    상기 홀로그램 소자의 상기 제 1 영역 ∼ 상기 제 5 영역에 입사되어 상기 제 3 광검출기에 도달하는 상기 신호광의 비율을 각각, T1', T2', T3', T4', T5' 로 했을 때에,
    T4' ＞ T5' ＞ T1'
    Figure 112014047803113-pct00075
    T3'
    Figure 112014047803113-pct00076
    T2'
    이며, 상기 광원으로부터의 광이 집광된 상기 정보 기록면과는 상이한 상기 광디스크의 면으로부터 반사되어 상기 광검출기로 유도되는 미광의 광속 중, 적어도 일부가 상기 홀로그램 소자의 상기 제 2 영역에 입사되는, 광헤드 장치.
  16. 제 7 항에 있어서,
    상기 홀로그램 소자의 상기 회절 격자의 구조는 적어도 블레이즈 형상의 구조를 포함하는, 광헤드 장치.
  17. 제 7 항에 있어서,
    상기 홀로그램 소자의 상기 회절 격자는, 굴절률 이방성을 갖는 복굴절 재료와 상기 복굴절 재료의 상광 굴절률 또는 이상광 굴절률과 실질적으로 동등한 굴절률을 갖는 등방성 재료로 구성된, 광헤드 장치.
  18. 광헤드 장치로서,
    광원과,
    상기 광원으로부터의 출사광을 광디스크의 정보 기록면 상에 집광시키는 대물 렌즈와,
    광디스크의 정보 기록면에 의해 반사된 신호광을 검출하는 복수의 수광 에어리어를 갖는 광검출기와,
    상기 광디스크로부터 상기 광검출기를 향하는 신호광의 광로 중에 배치되고, 상기 신호광이 입사되는 면내에 상기 신호광의 광량을 줄여서 투과 또는 회절시키는 기능을 갖는 광학 소자를 구비하여 이루어지고,
    상기 광학 소자의 적어도 상기 신호광이 입사되는 유효 영역은, 제 1 영역과 제 2 영역과 제 3 영역으로 이루어지는 3 개의 영역으로 분할되고,
    상기 제 2 영역의 외연은, 상기 제 3 영역의 외연과 접하지 않는 내측에 있거나, 또는 상기 제 3 영역의 외연과 일부 접하는 내측에 있고,
    상기 제 3 영역의 외연은, 상기 제 1 영역의 외연과 접하지 않는 내측에 있거나, 또는 상기 제 1 영역의 외연과 일부 접하는 내측에 있고,
    상기 광학 소자에 입사되는 상기 신호광 중 상기 광검출기에 입사되는 광의 비율을 투과율로 하면, 상기 제 1 영역의 상기 신호광의 투과율을 T1, 상기 제 2 영역의 상기 신호광의 투과율을 T2 로 했을 때 T1 은 T2 보다 크고,
    상기 제 3 영역의 상기 신호광의 투과율은 T1 보다 작고 또한 T2 보다 크며,
    상기 광원으로부터의 광이 집광된 상기 정보 기록면과는 상이한 상기 광디스크의 면으로부터 반사되어 상기 광검출기로 유도되는 미광의 광속 중, 적어도 일부가 상기 광학 소자의 상기 제 2 영역에 입사되고, 상기 광검출기의 적어도 일부의 수광 에어리어에 도달하는 미광의 광량을 감소시키고,
    상기 제 3 영역은 m 개의 영역 R1 ∼ Rm (m
    Figure 112014047803113-pct00077
    2 인 정수) 으로 분할되고,
    상기 영역 Rm 의 외연은, 상기 제 1 영역의 외연과 접하지 않는 내측에 있거나, 또는 상기 제 1 영역의 외연과 일부 접하는 내측에 있고,
    x 를 2 ∼ m 사이의 정수로 했을 때 영역 Rx-1 의 외연은 영역 Rx 의 외연과 접하지 않는 내측에 있거나, 또는 상기 영역 Rx-1 의 외연과 일부 접하는 내측에 있고,
    상기 제 2 영역의 외연은, 상기 영역 R1 의 외연과 접하지 않는 내측에 있거나, 또는 상기 영역 Rx 의 외연과 일부 접하는 내측에 있고,
    상기 영역 R1, 영역 R2, …, 영역 Rm 을 투과 또는 회절하는 상기 신호광의 투과율을 각각 Tr1, Tr2, …, Trm 으로 했을 때, Tr1 ＜ Tr2 ＜ … ＜ Trm 이며,
    상기 광학 소자의 T1 과 Trm 의 차, 상기 광학 소자의 Trx 와 Trx-1 의 차, 및 상기 광학 소자의 Tr1 과 T2 의 차가, 0 ％ 보다 크고 40 ％ 이하인, 광헤드 장치.
  19. 삭제
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 광학 소자는, 상기 신호광의 광량을 줄여서 직진 방향으로 투과시키는 기능을 갖는 감광 소자인, 광헤드 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 감광 소자는, 적어도 상기 제 2 영역 및 상기 제 3 영역을 입사하는 상기 신호광의 광량을 줄이는 광학 다층막, 또는 콜레스테릭상 액정층을 포함하는, 광헤드 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 감광 소자는, 적어도 상기 제 2 영역 및 상기 제 3 영역을 입사하는 상기 신호광을 회절시켜 직진 투과하는 광을 줄이는 회절 격자 구조를 포함하는, 광헤드 장치.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 광학 소자는, 입사되는 광의 진행 방향 순으로 입사되는 광의 편광 상태의 적어도 일부를 바꾸는 변조 소자와 편광자가 배치되고,
    상기 편광자는 제 1 편광 상태의 광을 투과시킴과 함께 상기 제 1 편광 상태와 직교하는 제 2 편광 상태의 광을 차단시키고,
    상기 제 1 영역을 출사하는 광은, 상기 변조 소자에 의해 제 1 편광 상태의 광이 되어 상기 편광자를 투과하고, 상기 제 2 영역을 출사하는 광은, 상기 변조 소자에 의해 제 2 편광 상태가 되어 상기 편광자를 투과하지 않고, 상기 제 3 영역을 출사하는 광은, 상기 변조 소자에 의해 상기 제 1 편광 상태와 상기 제 2 편광 상태가 혼재되어 상기 제 1 편광 상태의 광만 투과시키는, 광헤드 장치.
  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 광학 소자는, 상기 광디스크로부터 반사된 신호광의 적어도 일부를 회절시키는 기능을 갖는 홀로그램 소자이며, 상기 제 1 영역은 상기 신호광을 회절시키는 회절 격자를 갖고, 상기 제 1 영역에 입사되는 상기 신호광을 회절시키는 방향에 상기 광검출기가 배치되고,
    상기 홀로그램 소자에 입사되어 상기 광검출기에서 수광되는 상기 신호광의 비율을 투과율로 하는, 광헤드 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 광원으로부터의 출사광의 일부를 회절시켜 1 개의 메인 빔과 2 개의 서브 빔을 생성하는 회절 소자를 구비하고,
    상기 제 2 영역은, 상기 광검출기의 적어도 서브 빔용의 수광 에어리어에 도달하는 미광의 광선을 포함하는, 광헤드 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 신호광의 상기 메인 빔이 상기 홀로그램 소자에 입사되는 유효 영역은, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역을 포함하고, 상기 메인 빔의 광축이 상기 제 2 영역에 포함되는, 광헤드 장치.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 2 영역을 출사하는 상기 신호광의 진행 방향이 상기 광검출기의 방향과 상이하고, 상기 투과율 T2 가 실질적으로 0 이 되는, 광 헤드 장치.
  28. 제 24 항에 있어서,
    상기 광학 소자는, 상기 광디스크로부터 단일 빔 그대로 반사된 신호광의 적어도 일부를 회절시키는 기능을 갖는 홀로그램 소자이며,
    상기 홀로그램 소자의 제 1 영역에 입사되는 상기 신호광을 회절시켜 출사하는 광 중 가장 광량이 큰 회절광의 진행 방향에 배치된 광검출기를 제 1 광검출기로 하고, 상기 제 1 광검출기에서 수광시키는 광의 비율을 투과율로 하는, 광헤드 장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 제 2 영역을 출사하는 상기 신호광의 진행 방향이 상기 제 1 광검출기의 방향과 상이하고, 상기 투과율 T2 가 실질적으로 0 이 되는, 광헤드 장치.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 제 2 영역에 입사되는 상기 신호광은, 직진 투과하여 출사되는, 광헤드 장치.
  31. 제 28 항에 있어서,
    상기 제 2 영역을 출사하는 광 중 가장 광량이 큰 직진 투과광 또는 회절광의 진행 방향에 배치된 광검출기를 제 2 광검출기로 하고, 상기 제 1 광검출기와 제 2 광검출기에 의해 상기 신호광을 수광하는, 광헤드 장치.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 홀로그램 소자는, 상기 신호광이 상기 홀로그램 소자에 입사되는 유효 영역이 상기 제 1 영역, 상기 제 2 영역, 상기 제 3 영역, 제 4 영역 및 제 5 영역으로 이루어지고,
    상기 제 1 영역의 외연은, 상기 제 5 영역의 외연과 접하지 않는 내측에 있거나, 또는 상기 제 5 영역의 외연과 일부 접하는 내측에 있고,
    상기 제 5 영역의 외연은, 상기 제 4 영역의 외연과 접하지 않는 내측에 있거나, 또는 상기 제 4 영역의 외연과 일부 접하는 내측에 있고,
    상기 제 1 영역, 상기 제 3 영역, 상기 제 4 영역 및 상기 제 5 영역은, 상기 신호광의 적어도 일부를 회절시키는 회절 격자를 갖고,
    상기 홀로그램 소자의 상기 제 4 영역에 입사되는 상기 신호광을 회절시켜 출사하는 광 중 상기 제 1 광검출기 및 상기 제 2 광검출기로의 진행 방향과는 상이한 방향에서 가장 광량이 큰 진행 방향에 배치된 광검출기를 제 3 광검출기로 하고,
    상기 홀로그램 소자의 상기 제 1 영역 ∼ 상기 제 5 영역에 입사되어 상기 제 1 광검출기에 도달하는 상기 신호광의 비율을 각각, T1, T2, T3, T4, T5 로 했을 때에,
    T1 ＞ T3 ＞ T2,
    T1
    Figure 112014047803113-pct00078
    T5
    Figure 112014047803113-pct00079
    T4
    임과 함께,
    상기 홀로그램 소자의 상기 제 1 영역 ∼ 상기 제 5 영역에 입사되어 상기 제 3 광검출기에 도달하는 상기 신호광의 비율을 각각, T1', T2', T3', T4', T5' 로 했을 때에,
    T4' ＞ T5' ＞ T1'
    Figure 112014047803113-pct00080
    T3'
    Figure 112014047803113-pct00081
    T2'
    이며, 상기 광원으로부터의 광이 집광된 상기 정보 기록면과는 상이한 상기 광디스크의 면으로부터 반사되어 상기 광검출기로 유도되는 미광의 광속 중, 적어도 일부가 상기 홀로그램 소자의 상기 제 2 영역에 입사되는, 광헤드 장치.
  33. 제 24 항에 있어서,
    상기 홀로그램 소자의 상기 회절 격자의 구조는 적어도 블레이즈 형상의 구조를 포함하는, 광헤드 장치.
  34. 제 24 항에 있어서,
    상기 홀로그램 소자의 상기 회절 격자는, 굴절률 이방성을 갖는 복굴절 재료와 상기 복굴절 재료의 상광 굴절률 또는 이상광 굴절률과 실질적으로 동등한 굴절률을 갖는 등방성 재료로 구성된, 광헤드 장치.
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