JP2000260035A - 光ヘッドおよびそれを用いた光学的情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 情報信号再生の高Ｓ／Ｎ化に有効で、かつフ
ォーカスエラー信号等の光点制御信号を安定に検出可能
な小型光ヘッドを提供すること。 【解決手段】 半導体レーザ光源を配置あるいは形成す
る基板部材３上にそれぞれ少なくとも３分割（Ａ１，Ａ
２，Ａ３又はＢ１，Ｂ２，Ｂ３）された２組（ＡとＢ）
の受光領域（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を有する光検出器（２
Ａ，２Ｂ）を配置あるいは形成させるとともに、半導体
レーザ光源から出射された光束を情報記録媒体に集光す
る対物レンズと、前記光検出器との間の光路中に略十文
字型の分割線によってそれぞれ回折する方向が異なる４
領域に分割された回折格子６を配置し、前記回折格子に
おける４領域のうち対角２領域（ａとｃ、ｂとｄ）の回
折光が前記３分割された１組の受光領域（２Ａと２Ｂ）
に照射されるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク等の光
学的情報記録再生装置における光ヘッドに係わり、特に
フォーカスエラー信号等の光点制御信号を安定に検出可
能な小型光ヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク装置は、非接触、大容量、高
速アクセス、低コスト等を特徴とする情報記録再生装置
であり、これらの特徴を生かしてディジタルオーディオ
信号の記録再生装置として、又はコンピュータの外部記
憶装置として利用されている。応用分野の拡大に伴い光
ディスク装置の小型化・低価格化が進められているが、
キー・コンポーネントである光ヘッドの小型化・簡略化
が必要不可欠である。

【０００３】光学ヘッドの小型化・簡略化に有効な手段
として、従来検出光学系に回折格子やホログラム素子を
備えた構成が数多く開示されている。例えば特開平８−
７７５７８号公報では、対物レンズの直下にホログラム
素子を配置し、レーザ光源の近傍に多分割光検出器を設
ける構成が開示されている。上記従来例では、回折格子
によって対物レンズ直下で光束を２分割あるいは４分割
し、回折格子による＋１次回折光、−１次回折光のうち
一方でトラックエラー信号を検出し、他方でフォーカス
エラー信号を検出している。

【０００４】ところで、高密度光記録媒体であるＤＶＤ
の媒体構造は記録可能なＤＶＤ−ＲＡＭと再生専用のＤ
ＶＤ−ＲＯＭとで異なっており、前者はスパイラル状の
案内溝構造、後者は凹凸形状のピット列によって情報記
録トラックが形成されている。これらのディスクにおい
てトラック追従を行なうためのトラックエラー信号検出
方式としては、前者は回折光差動法（プッシュプル
法）、後者は位相差検出法（ＤＰＤ法）が用いられる。

【０００５】上記の従来例は、プッシュプル法によるト
ラックエラー信号検出において、トラック追従に伴なっ
て対物レンズが変位した場合でも、トラックエラー信号
にオフセットをほとんど発生させることがない方式であ
る。しかしながら、ＤＰＤ法によるトラックエラー信号
検出については言及されていない。

【０００６】ＤＰＤ法に対応した光ヘッドの構成として
は、（社）日本メカトロニクス協会発行の「光学技術コ
ンタクト」第３６巻第６号（Ｖｏｌ．３６ Ｎｏ．６：
１９９８年６月発行）２５２頁〜２６０頁に一例が開示
されている。ＤＰＤ法においては、光束を４領域に分割
して各領域における光量変化の位相差を検出するが、上
記第２の従来例においては、対物レンズ直下に配置され
た回折格子における略十文字の分割線によって４分割さ
れた光束をそれぞれ個別の光検出器によって受光させて
いる。この場合も、回折格子による＋１次回折光、−１
次回折光の両方を用いて、一方でトラックエラー信号を
検出し、他方でフォーカスエラー信号を検出している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来例において
は、いずれも回折格子による＋１次回折光、−１次回折
光の両方を用いて、一方でトラックエラー信号を検出
し、他方でフォーカスエラー信号を検出しており、か
つ、記録情報信号は、＋１次回折光、−１次回折光のう
ちどちらか一方で検出再生する構成となっている。この
場合、記録情報信号再生に寄与する光量は光ディスクか
ら戻る光量の半分以下に低下することになり、再生信号
のＳ／Ｎ確保が難しい。

【０００８】また、半導体レーザ発光点を挟んで対向す
る位置に光検出器を配置する必要があるため、半導体レ
ーザ光源と光検出器を配置あるいは形成する基板部材の
面積が大きくなり、小型化および低価格化の観点から不
利となる。

【０００９】さらに、上記第１の従来例においては、回
折格子によって対物レンズ直下で光束を２分割し、フォ
ーカスエラー信号検出方式として従来公知の光束面積比
較法（スポットサイズ法）を用いた例が開示されている
が、この開示技術を発展させて＋１次回折光、−１次回
折光のうちどちらか一方でフォーカスエラー信号とトラ
ックエラー信号の両方を検出する場合、フォーカスエラ
ー信号に情報記録トラックを横断する際の影響が漏れ込
み、フォーカスエラー制御動作が不安定になるという問
題がある。

【００１０】本発明の目的は、上記の問題を解決し、情
報信号再生の高Ｓ／Ｎ化に有効で、かつフォーカスエラ
ー信号等の光点制御信号を安定に検出可能な小型光ヘッ
ドを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は主として次のような構成を採用する。

【００１２】レーザ光源と、前記レーザ光源から出射さ
れた光束を情報記録媒体に集光する対物レンズと、前記
情報記録媒体からの反射光を検出し前記情報記録媒体に
記録されている情報信号および前記情報記録媒体に集光
された光スポットの光点制御信号を検出する光検出手段
と、前記対物レンズと前記検出手段との間の光路中に配
置され略十文字型の分割線によってそれぞれ回折する方
向が異なる４領域に分割された回折格子と、を備えた光
ヘッドであって、前記光検出手段は、それぞれ少なくと
も３分割された２組の受光領域を有するとともに、前記
回折格子における４領域のうち対角２領域の回折光が前
記３分割された１組の受光領域に照射されるる光ヘッ
ド。

【００１３】また、前記光ヘッドにおいて、前記レーザ
光源と前記受光領域が同一の基板部材上に配置・形成さ
れている光ヘッド。

【００１４】また、前記光ヘッドにおいて、前記光検出
手段におけるフォーカスエラー信号検出方式が光束面積
比較法（スポットサイズ法）を用いたものである光ヘッ
ド。

【００１５】また、前記光ヘッドにおいて、レーザ光源
が、第１の波長で発振する第１のレーザ光源と第２の波
長で発振する第２のレーザ光源と、からなり、前記回折
格子と前記対物レンズの間に、前記２つのレーザ光源の
うち一方の波長に対して実質的に略４分の１波長に相当
する位相差を発生させるとともに、他方の波長に対して
は実質的に位相差を発生させない波長板を設けた光ヘッ
ド。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態に係る光ヘッド
について、図面を用いて以下説明する。図〜図８に本発
明の第１実施形態に係る光ヘッドを示す。図１におい
て、半導体レーザ光源１と光検出器２（受光面２Ａおよ
び２Ｂ）は、同一の基板部材３上に配置あるいは形成さ
れており、レーザ／検出器ユニット４を構成している。

【００１７】半導体レーザ光源１の発光点１０１から出
射した光はコリメートレンズ５によって平行光束とな
り、偏光性回折格子６を通過する。偏光性回折格子６は
ピッチおよび角度の異なる４つの格子領域から構成され
ているが、詳細については後述する。

【００１８】本実施形態においては、半導体レーザ光源
側から偏光性回折格子６へ入射する光（直線偏光）に対
しては、偏光性回折格子６は格子として作用しないよう
に設定されている。偏光性回折格子６を通過した光束
は、１／４波長板７によって円偏光となって対物レンズ
８により光ディスク９に絞り込まれ光スポット１０を形
成する。

【００１９】光ディスク９はディスク基板９０１、記録
膜９０２、保護層９０３から構成されている。本実施形
態においては上記のように単板の光ディスクを示した
が、光ディスク９の構成は、張り合わせ型あるいは複数
記録膜を有する構造等のように、本実施形態と異なる構
成であっても良い。偏光性回折格子６、１／４波長板
７、対物レンズ８はアクチュエータ１１に搭載され、一
体駆動される。本実施形態においては、コリメートレン
ズ５から偏光性回折格子６に至る光束は直進した構成を
例示しているが、同光路中にミラーやプリズム等の光学
部品を配置して光路を折り曲げた構成であってもかまわ
ない。

【００２０】光ディスク９からの反射光は再び対物レン
ズ８を通過し、１／４波長板７を通過後再び直線偏光と
なる。ただし、１／４波長板を２回通過することになる
ので、復路における直線偏光の偏光方向は、往路の偏光
方向に対して直交する。この直線偏光に対しては偏光性
回折格子６が格子として作用する。

【００２１】一般的な単純回折格子の場合、光は＋ｎ次
と−ｎ次（ｎは自然数）両方に回折されるが、従来公知
の「ブレーズ化」等の技術を用いれば、＋ｎ次と−ｎ次
の回折効率に差異をつけることが可能であり、実質的に
＋ｎ次あるいは−ｎ次どちらか一方のみに回折させる格
子が実現可能である。本実施形態においては、そのよう
な回折格子を用いており、光検出器２の方向に光を回折
させる構成をとっている。

【００２２】光検出器２は後述するように少なくとも３
分割された２組の受光領域を有し、フォーカスエラーお
よびトラックエラーといった光点制御信号、又は光ディ
スク９上に記録されている情報信号を検出、再生する。
前記のような回折格子を使用することで、従来の単純な
回折格子を使用する場合よりも多くの光量が光検出器に
入射することができるので、再生信号の高Ｓ／Ｎ化にき
わめて有効である。

【００２３】前記偏光性回折格子６は単純な直線格子で
はなく、従来公知のホログラム技術を用いて、４分割さ
れた領域に応じて回折光が所定の発散光および収束光と
なるよう若干の曲率をもった格子となっている。具体的
には、図１に示すように、２組の受光面のうち発光点１
０１により近い受光面２Ａには収束光が入射し、発光点
１０１からより遠い受光面２Ｂには発散光が入射する構
成としている。さらに、前記偏光性回折格子６は受光面
２Ａと受光面２Ｂにおける光束径がほぼ等しくなるよう
に設計されており、各光束の収束点と各受光面間の距離
はほぼ等しい。これにより、光検出器の受光面形状を以
下に述べるように設定すれば、いわゆるスポットサイズ
法によるフォーカスエラー信号検出が可能となる。

【００２４】図２に、図１における偏光性回折格子６の
格子パターンおよび光検出器２の受光面パタンを示す。
本偏光性回折格子６は、ピッチおよび角度の異なる４つ
の格子領域から構成されており、光ディスク９からの反
射光は４本の光束に分割される。また、本偏光性回折格
子６は、例えばＤＶＤ−ＲＡＭ等案内溝構造を有する情
報記録媒体を使用した場合、前記の溝から回折された光
によって対物レンズ８の瞳上に生じる光強度分布が同図
の光束パターン１２に示す状態となるよう配置されてい
る。

【００２５】図３に本実施形態における光検出器２の受
光面パターンおよびフォーカスエラーおよびトラックエ
ラーといった光点制御信号、あるいは光ディスク９上に
記録されている情報信号を得るための演算式を示す。本
実施形態においては、受光面はそれぞれ３分割された２
組の領域から構成されており、前記偏光性回折格子６に
おける４領域のうち対角２領域の回折光が３分割された
１組の受光領域に照射される。

【００２６】図１に示したように、受光面２Ａは光ディ
スク９からの反射光が収束される点よりもコリメートレ
ンズ５に近い位置に実質的に配置されることになり、一
方、受光面２Ｂは光ディスク９からの反射光が収束され
る点よりもコリメートレンズ５から遠い位置に実質的に
配置されることになる。したがって、偏光性回折格子６
の４領域それぞれに対応する光検出器受光面上のパター
ンは、受光面２Ａと受光面２Ｂとでは上下左右が反転す
ることになり、結果として図２および図３に示したパタ
ーンとなる。

【００２７】図３において、フォーカスエラー信号の演
算方法を３種類示しているが、いずれもいわゆるスポッ
トサイズ法である。またトラックエラー信号としてはプ
ッシュプル法の場合を示しているが、ＤＰＤ法の場合
は、検出器Ａ１、Ａ３、Ｂ１、Ｂ３の光量変化を検出し
位相差を求めれば良い。

【００２８】次に図４を用いて本実施形態におけるフォ
ーカスエラー信号検出方式の特徴を述べる。

【００２９】光ディスク９上の案内溝による回折パター
ンが、図２に示すようになる場合、光検出器上での回折
パターンは図４に示すように、濃く色付けした部分（領
域（ａ）および（ｄ））と薄く色付けした部分（領域
（ｂ）および（ｃ））が交互に明暗を繰り返すことな
る。ここで、検出器Ａ１が受光する領域（ａ）の光量を
Ｓ（ａ１）、検出器Ａ２が受光する領域（ａ）の光量を
Ｓ（ａ２）、検出器Ａ２が受光する領域（ｃ）の光量を
Ｓ（ｃ２）、検出器Ａ３が受光する領域（ｃ）の光量を
Ｓ（ｃ１）、検出器Ｂ１が受光する領域（ｄ）の光量を
Ｓ（ｄ１）、検出器Ｂ２が受光する領域（ｄ）の光量を
Ｓ（ｄ２）、検出器Ｂ２が受光する領域（ｂ）の光量を
Ｓ（ｂ２）、検出器Ｂ３が受光する領域（ｂ）の光量を
Ｓ（ｂ１）とすると、フォーカスエラー信号においては
同図のような演算がなされることになる。

【００３０】この結果は、各領域に相当する光束の光量
を２等分するように中央部の検出器Ａ２およびＢ２の幅
Ｗ（図中の上下方向の寸法）を決定すれば、案内溝横断
信号は原理的にフォーカスエラー信号に漏れ込まないこ
とを示している。これは、フォーカスエラー制御系を安
定に動作させる上で有利な特徴といえる。

【００３１】仮に、各領域の光量が完全に２等分されて
いない場合でも、フォーカスエラー信号に現れるのは領
域（ａ）と領域（ｃ）の和、あるいは領域（ｂ）と領域
（ｄ）の和に相当する信号成分であることが同図の式か
らわかる。これは、光スポット１０１が光ディスク９上
の案内溝を横断する際に発生するいわゆるクロストラッ
ク信号に相当する成分である。

【００３２】ＤＶＤ−ＲＡＭディスクでは案内溝の構造
として溝部と溝間部の幅がほぼ等しいいわゆるランド・
グルーブ構造を採用しており、かつ溝の光学的深さを使
用波長の１／４から１／６程度に設定している。このよ
うな構造のディスクにおいては、いわゆるクロストラッ
ク信号はきわめて小さくなることが知られており、した
がって本実施形態においても、ＤＶＤ−ＲＡＭディスク
においてはフォーカスエラー信号への漏れ込みはほとん
ど無視できるといえる。

【００３３】図５に、本発明のフォーカスエラー信号検
出方式に関する第２の構成例を示す。これは、光検出器
上での光束存在範囲を狭めるための構成であり、各種信
号演算方法は第１の実施形態と同一である。同図中で領
域（ａ）と領域（ｃ）、および領域（ｂ）と領域（ｄ）
に対応する光束の間にギャップが存在しているが、これ
は必須の要件ではなく２光束が接していてもかまわな
い。

【００３４】図６に、本発明のフォーカスエラー信号検
出方式に関する第３の構成例を示す。これは、６分割の
光検出器を２組使用した例である。トラックエラー信号
を検出する場合、第１および第２の構成例では４分割さ
れた光束の一部しか使用していないが、本構成例の場合
は、全光束を使ってトラックエラー信号を検出すること
ができるので、トラックエラー信号の光量が増加させる
ことができる。フォーカスエラー信号の演算方法は第１
および第２の構成例と同一のため、フォーカスエラー信
号の安定性に関しては、第１の構成例と同じ効果があ
る。

【００３５】図３から図６において、光検出器が受光し
た光信号を電流／電圧変換するためのアンプ類、およ
び、前記アンプの出力を演算処理してフォーカスエラー
信号やトラックエラー信号等の光点制御信号とする演算
回路等は図示していないが、従来公知の技術を用いて光
検出器類と同じ基板部材３上に形成あるいは配置するこ
とができる。もちろん、前記のアンプや回路類を基板部
材３上に配置形成せず、レーザ／検出器ユニット部４の
外部に設けてもかまわない。

【００３６】以上説明した本発明の第１実施形態におい
ては、コリメートレンズ５と偏光性回折格子６の間に光
学部品が配置されていないが、光ディスク９へ向かう光
軸を９０度折り曲げるためのいわゆる立ち上げミラーや
レーザ光源から出射する光束の強度分布（略楕円形の発
光強度分布）を略円形の強度分布に整形するための光学
系等を挿入してもかまわない。

【００３７】図７に、本発明における第１実施形態の変
形例を示す。これは、偏光性回折格子６をレーザ／検出
器ユニット４上に設けた構成である。このような構成と
すれば、アクチュエータ１１に搭載する光学部品が少な
くなるため、アクチュエータ可動部の軽量化がはから
れ、アクチュエータの各種特性向上の観点から有利であ
る。また、コリメートレンズ６から１／４波長板７に至
る光束が直線偏光となるため、同光路中で偏光の違いを
利用した光束の分離・合成が可能となる等の利点があ
る。

【００３８】図８に、本発明における第１実施形態の他
の変形例を示す。これは、偏光性回折格子６と１／４波
長板７をともにレーザ／検出器ユニット４上に設けた構
成である。このような構成とすれば、アクチュエータ可
動部のさらなる軽量化を図ることができる。また、各種
光学部品が一体化されているため、光ヘッドの組立が容
易になるという利点もある。

【００３９】図９および図１０に、本発明における第２
の実施形態を示す。この実施形態は、光源として発振波
長の異なる２つの半導体レーザを使用した場合の構成で
ある。本実施形態の光ヘッドは、６５０ｎｍ付近の波長
で発振する半導体レーザ光源を内蔵するレーザ／検出器
ユニット４ａと７８０ｎｍ付近の波長で発振する半導体
レーザ光源を内蔵するレーザ／検出器ユニット４ｂを有
する。図９では、発振波長６５０ｎｍの光束について説
明する。

【００４０】レーザ／検出器ユニット４ａから出射した
光束は、ダイクロイックプリズム１４を通過し、コリメ
ートレンズ５によって平行光束となる。その後、偏光性
回折格子６、波長板１５、波長選択フィルタ１３を順次
通過する。偏光性回折格子６は第１実施形態と同様に、
ピッチおよび角度の異なる４つの格子領域から構成され
ており、半導体レーザ光源側から偏光性回折格子６へ入
射する光（直線偏光）に対しては、偏光性回折格子６は
格子として作用しないように設定されている。偏光性回
折格子６を通過した光束は、波長板１５に入射する。

【００４１】波長板１５は、波長６５０ｎｍの光に対し
て略５／４波長板として作用するように設定されてお
り、実質的には１／４波長板として作用することになる
ので、波長板１５の出射光は略円偏光となる。なお、波
長６５０ｎｍの光における５／４波長に相当する位相差
は波長７８０ｎｍの光に対しては概ね１波長に相当する
位相差となる。

【００４２】したがって、波長板１５は後述する波長７
８０ｎｍの光に対しては位相差をほとんど発生させず、
波長板１５を通過する波長７８０ｎｍ光の偏光状態はほ
とんど変化しない。波長板１５を通過した光束は波長選
択フィルタ１３を通過する。波長選択フィルタ１３は波
長６５０ｎｍの光は全透過するように設定されている。
波長選択フィルタ１３を透過した光束は対物レンズ８に
より光ディスク９ａに絞り込まれ光スポット１０ａを形
成する。

【００４３】光ディスク９ａは基板厚さ０．６ｍｍのい
わゆるＤＶＤであり、対物レンズ８の絞り込み時開口数
（ＮＡ）は０．６である。光ディスク９ａの詳細構造は
省略してあるが、本発明の第１実施形態と同様である。
偏光性回折格子６、波長板１５、波長選択フィルタ１
３、対物レンズ８はアクチュエータ１１に搭載され、一
体駆動される。光ディスク９ａからの反射光は、上記と
逆の経路を通ってレーザ／検出器ユニット部ａに導か
れ、本発明の第１実施形態と同様の各種信号検出が行な
われる。

【００４４】次に図１０によって、発振波長７８０ｎｍ
の光束について説明する。レーザ／検出器ユニット４ｂ
から出射した光束は、ダイクロイックプリズム１４で反
射し、コリメートレンズ５によって弱発散光束となる。
その後、偏光性回折格子６、波長板１５、波長選択フィ
ルタ１３を順次通過する。波長７８０ｎｍの光束の偏光
方向は波長６５０ｎｍの光束の偏光方向と一致させてお
く。これにより、波長７８０ｎｍの光束も半導体レーザ
光源側から偏光性回折格子６へ入射する光（直線偏光）
は回折されない。

【００４５】偏光性回折格子６を通過した光束は波長板
１５に入射する。前述のように、波長板１５は波長７８
０ｎｍの光に対して位相差をほとんど発生させないた
め、波長板１５を通過する波長７８０ｎｍの光束は直線
偏光のままである。波長板１５を通過した光束は波長選
択フィルタ１３を通過する。波長選択フィルタ１３は波
長７８０ｎｍの光束の外周部分を遮光して、対物レンズ
８による絞り込み時開口数（ＮＡ）が波長６５０ｎｍの
光束を絞り込む時よりも小さくなるように設定されてい
る。例えば、波長６５０ｎｍの光束に対して絞り込み時
ＮＡを０．６として、波長７８０ｎｍの光束に対しては
絞り込み時ＮＡを０．４５あるいは０．５程度となるよ
うに光束径を縮小させる。波長選択フィルタ１３を透過
した光束は対物レンズ８により光ディスク９ｂに絞り込
まれ光スポット１０ｂを形成する。

【００４６】光ディスク９ｂは基板厚さ１．２ｍｍの例
えばＣＤ等である。対物レンズ８に弱発散光を入射させ
ることにより、異なる基板厚さの光ディスク９ａ、９ｂ
に対して同一の対物レンズを使用する場合に発生する球
面収差を低減させることができる。光ディスク９ｂから
の反射光は、上記と逆の経路を通ってレーザ／検出器ユ
ニット部ｂに導かれる。

【００４７】図１１に、本発明における第２実施形態の
変形例を示す。これは、偏光性回折格子６をレーザ／検
出器ユニット４ａ上に設けた構成である。このような構
成とすればアクチュエータ１１に搭載する光学部品が少
なくなるため、アクチュエータ可動部の軽量化がはから
れ、アクチュエータの各種特性向上の観点から有利であ
る。また、コリメートレンズ６から波長板１５に至る光
束が直線偏光となるため、同光路中で偏光の違いを利用
した光束の分離・合成が可能となる等の利点がある。

【００４８】図１２に、本発明における第２実施形態の
他の変形例を示す。これは、偏光性回折格子６と波長板
１５をともにレーザ／検出器ユニット４ａ上に設けた構
成である。このような構成とすれば、アクチュエータ可
動部のさらなる軽量化を図ることができる。また、各種
光学部品が一体化されているため、光ヘッドの組立が容
易になるという利点もある。

【００４９】図１３に、本発明における第３の実施形態
を示す。これは、２個のコリメートレンズ５ａおよび５
ｂをそれぞれレーザ／検出器ユニット４ａおよび４ｂと
ダイクロイックプリズム１４の間に配置し、前記コリメ
ートレンズ５ａおよび５ｂから出射した波長の異なる２
光束を略平行光および弱発散光の状態で光路合成する場
合である。第２実施形態の場合は１つの対物レンズ８と
１つのコリメートレンズ５を使用しているため、レーザ
／検出器ユニット部４ａ・４ｂおよびコリメートレンズ
５の配置位置関係に若干制限が加わる。

【００５０】すなわち、コリメートレンズ５の焦点距離
は対物レンズ８の有効光束径やレーザ光源から光ディス
ク上の絞り込みスポットに至る光学系の光利用率等の条
件によって決定されるが、第２実施形態では光ディスク
基板厚さの違いによる球面収差を補正するための所定の
弱発散光を得るためには、コリメートレンズ５とレーザ
／検出器ユニット部４ｂの位置関係は一意に決定されて
しまうことになる。

【００５１】この位置関係では光学部品の配置が困難な
場合もあり、光ヘッドの光学系設計上は、ある程度光学
部品配置に自由度のある構成が現実的には有効であると
いえる。

【００５２】第３実施形態の場合、各レーザ光源からの
光束に対して別のコリメートレンズ５ａ・５ｂを配置し
ているので、第２実施形態に比べて光学系設計の自由度
が増加するという効果がある。また、第３実施形態はい
わゆるビーム整形光学系の配置が容易であるという効果
も有している。レーザ光源から出射される光束は略楕円
形の発光強度分布であり、これを略円形の発光強度分布
に整形して光学系の光利用率を向上させることは従来か
ら実施されている技術であり、一方向のみ光束を拡大す
る手段として三角プリズム等が一般に使用されている。

【００５３】しかしながら、発散光中でビーム整形を行
なうと、非点収差が発生するという問題があった。第２
実施形態の場合、ビーム整形光学系の配置位置としては
コリメートレンズ５から偏光回折格子６の間の光路中が
考えられる。しかしながら、波長７８０ｎｍの光束が弱
発散光であるため同光束に対しては非点収差発生の問題
がある。

【００５４】これに対して第３実施形態では、コリメー
トレンズ５ａとダイクロイックプリズム１４の間にビー
ム整形光学系を配置すればよい。レーザ／検出器ユニッ
ト部４ａから出射する波長６５０ｎｍの光束はコリメー
トレンズ５ａによって略平行光束となるので、ビーム整
形光学系を通過した場合でも上記のような非点収差発生
の問題は基本的には回避できる。

【００５５】一方、レーザ／検出器ユニット部４ｂから
出射する波長７８０ｎｍの光束は、コリメートレンズ５
ｂによって弱発散光となるが、前記の構成を採用すれば
同光束はビーム整形光学系を通過しないので、上記のよ
うな非点収差発生の問題はない。

【００５６】図１４に、本発明における第３実施形態の
変形例を示す。これは、偏光性回折格子６をレーザ／検
出器ユニット４ａ上に設けた構成である。このような構
成とすればアクチュエータ１１に搭載する光学部品が少
なくなるため、アクチュエータ可動部の軽量化がはから
れ、アクチュエータの各種特性向上の観点から有利であ
る。

【００５７】図１５に、本発明における第３実施形態の
他の変形例を示す。これは、偏光性回折格子６と波長板
１５をともにレーザ／検出器ユニット４ａ上に設けた構
成である。このような構成とすれば、アクチュエータ可
動部のさらなる軽量化を図ることができる。また、各種
光学部品が一体化されているため、光ヘッドの組立が容
易になるという利点もある。

【００５８】第２および第３実施形態においては、第２
のレーザ光源がレーザ／検出器ユニット部４ｂを構成す
る場合について説明したが、第２のレーザ光源としては
これに限定されることはなく、半導体レーザ素子および
他の光学素子を個別に配置した従来公知の光学系を使用
してもかまわない。また、第２および第３実施形態にお
いては、レーザ／検出器ユニット部４ａから出射する波
長６５０ｎｍの光束がダイクロイックプリズム１４を直
進透過し、レーザ／検出器ユニット部４ｂから出射する
波長７８０ｎｍの光束がダイクロイックプリズム１４内
部の反射面によって反射する構成をとっているが、直進
および反射の関係が逆であっても本発明の効果は有効で
ある。

【００５９】図１６に、本発明の第４の実施形態である
光学的情報記録再生装置２００の斜視図を示す。本実施
形態では、本発明の第１から第３実施形態で説明した光
ヘッドをキャリッジ１６に搭載し、キャリッジ移動機構
１７によって光ディスク９の半径方向に移動させる。キ
ャリッジ１６には、レーザ／検出器ユニット４、コリメ
ートレンズ５、偏光性回折格子６、１／４波長板７、対
物レンズ８、アクチュエータ１１、波長選択フィルタ１
３、ダイクロイックプリズム１４、波長板１５等が搭載
されている。

【００６０】光ディスク９は開閉可能なシャッタ１８お
よび防塵機能を有するカートリッジ１９に挿入されてお
り、装置２００の開口部２０より装置内に挿入され、ス
ピンドルモータ２１によって回転する。装置全体は防塵
ケース２２によって覆われている。

【００６１】キャリッジ移動機構１７としては、ギア、
スクリューねじ、ステップモータ、リニアモータ等従来
公知の各種方式いずれを使用してもかまわない。また、
光ディスク９としてカートリッジ１９を用いた場合を説
明したが、同カートリッジ１９は使用しなくてもかまわ
ない。さらに、光ディスク９挿入にための機構は図示し
ていないが、光ディスク９をトレイに載せて挿入する方
式、光ディスク９あるいはカートリッジ１９それ自体を
自動あるいは手動によって挿入する方式等、従来公知の
各種方式を用いることができる。

【００６２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、情
報信号再生の高Ｓ／Ｎ化に有効で、かつフォーカスエラ
ー信号等の光点制御信号を安定に検出可能な小型光ヘッ
ドを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る光ヘッドの構成
を示す図である。

【図２】第１の実施形態における偏光性回折格子の格子
パターンおよび光検出器受光面形状を示す図である。

【図３】第１の実施形態における光検出器受光面形状お
よび光点制御信号の演算方法を示す図である。

【図４】本発明のフォーカスエラー信号検出方式の特徴
を説明する図である。

【図５】本発明のフォーカスエラー信号検出方式に関す
る第２の構成例を示す図である。

【図６】本発明のフォーカスエラー信号検出方式に関す
る第３の構成例を示す図である。

【図７】本発明の第１実施形態の変形例を示す図であ
る。

【図８】本発明の第１実施形態の他の変形例を示す図で
ある。

【図９】本発明の第２の実施形態において第１の光源を
使用した場合の構成を示す図である。

【図１０】本発明の第２の実施形態において第２の光源
を使用した場合の構成を示す図である。

【図１１】本発明の第２実施形態の変形例を示す図であ
る。

【図１２】本発明の第２実施形態の他の変形例を示す図
である。

【図１３】本発明の第３の実施形態を示す図である。

【図１４】本発明の第３実施形態の変形例を示す図であ
る。

【図１５】本発明の第３実施形態の他の変形例を示す図
である。

【図１６】本発明の第４実施形態を示す図である。

【符号の説明】

１・１ａ・１ｂ 半導体レーザ光源 ２ 光検出器 ３ 基板部材 ４・４ａ・４ｂ レーザ／検出器ユニット ５・５ａ・５ｂ コリメートレンズ ６ 偏光性回折格子 ７ １／４波長板 ８ 対物レンズ ９・９ａ・９ｂ 光ディスク １０・１０ａ・１０ｂ 光スポット １１ アクチュエータ １２ 対物レンズ瞳上の光束パターン １３ 波長選択フィルタ １４ ダイクロイックプリズム １５ 波長板 １６ キャリッジ １７ キャリッジ移動機構 １８ シャッタ １９ カートリッジ ２０ 装置開口部 ２１ スピンドルモータ ２２ 防塵ケース ２００ 光学的情報記録再生装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5D118 AA03 AA14 AA26 BA01 BB02 BF02 BF03 CC02 CC03 CC12 CD02 CD03 CD08 CF04 DA20 DA35 DA42 DB02 DB08 DB13 DC03 5D119 AA01 AA04 AA28 AA41 AA43 BA01 CA09 DA01 DA05 EA02 EA03 EC45 EC47 FA05 FA08 JA12 JA15 JA16 JA25 JA26 JA31 JA32 JA63 KA08 KA18 LB07

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光源と、前記レーザ光源から出射
   された光束を情報記録媒体に集光する対物レンズと、前
   記情報記録媒体からの反射光を検出し前記情報記録媒体
   に記録されている情報信号および前記情報記録媒体に集
   光された光スポットの光点制御信号を検出する光検出手
   段と、前記対物レンズと前記検出手段との間の光路中に
   配置され略十文字型の分割線によってそれぞれ回折する
   方向が異なる４領域に分割された回折格子と、を備えた
   光ヘッドであって、 前記光検出手段は、それぞれ少なくとも３分割された２
   組の受光領域を有するとともに、前記回折格子における
   ４領域のうち対角２領域の回折光が前記３分割された１
   組の受光領域に照射されることを特徴とする光ヘッド。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光ヘッドにおいて、 前記レーザ光源と前記受光領域が同一の基板部材上に配
   置・形成されていることを特徴とする光ヘッド。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の光ヘッドにおい
   て、 前記光検出手段におけるフォーカスエラー信号検出方式
   が光束面積比較法（スポットサイズ法）を用いたもので
   あることを特徴とする光ヘッド。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３に記載の光ヘッドに
   おいて、 前記回折格子は、所定の直線偏光を有する光ビームは回
   折せず、前記直線偏光と偏光方向が直交する直線偏光を
   有する光ビームは所定の回折効率で回折する偏光異方性
   を有しており、かつ＋ｎ次および−ｎ次（ｎは自然数）
   回折光のうちいずれか一方の回折光強度が大きいことを
   特徴とする光ヘッド。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか１つの請求
   項に記載の光ヘッドにおいて、 前記回折格子と前記対物レンズの間に４分の１波長板を
   設けたことを特徴とする光ヘッド。
6. 【請求項６】 第１の波長で発振する第１のレーザ光源
   と第２の波長で発振する第２のレーザ光源と、前記第１
   および第２のレーザ光源から出射された光束を情報記録
   媒体に集光する対物レンズと、前記情報記録媒体からの
   反射光を検出し前記情報記録媒体に記録されている情報
   信号および前記情報記録媒体に集光された光スポットの
   光点制御信号を検出する光検出手段と、前記対物レンズ
   と前記検出手段との間の光路中に配置され略十文字型の
   分割線によってそれぞれ回折する方向が異なる４領域に
   分割された回折格子と、を備えた光ヘッドであって、 前記光検出手段はそれぞれ少なくとも３分割された２組
   の受光領域を有するとともに、前記回折格子における４
   領域のうち対角２領域の回折光が前記３分割された１組
   の受光領域に照射されることを特徴とする光ヘッド。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の光ヘッドにおいて、 前記２つのレーザ光源のうち少なくとも一方のレーザ光
   源と前記受光領域が同一の基板部材上に配置・形成され
   ていることを特徴とする光ヘッド。
8. 【請求項８】 請求項６又は７に記載の光ヘッドにおい
   て、 前記光検出手段におけるフォーカスエラー信号検出方式
   が光束面積比較法（スポットサイズ法）を用いたもので
   あることを特徴とする光ヘッド。
9. 【請求項９】 請求項６、７又は８に記載の光ヘッドに
   おいて、 前記回折格子は、所定の直線偏光を有する光ビームは回
   折せず、前記直線偏光と偏光方向が直交する直線偏光を
   有する光ビームは所定の回折効率で回折する偏光異方性
   を有しており、かつ＋ｎ次および−ｎ次（ｎは自然数）
   回折光のうちいずれか一方の回折光強度が大きいことを
   特徴とする光ヘッド。
10. 【請求項１０】 請求項６ないし９のいずれか１つの請
    求項に記載の光ヘッドにおいて、 前記回折格子と前記対物レンズの間に、前記２つのレー
    ザ光源のうち一方の波長に対して実質的に略４分の１波
    長に相当する位相差を発生させるとともに、他方の波長
    に対しては実質的に位相差を発生させない波長板を設け
    たことを特徴とする光ヘッド。
11. 【請求項１１】 請求項６ないし１０のいずれか１つの
    請求項に記載の光ヘッドにおいて、 前記２つのレーザ光源と前記対物レンズとの間の光路中
    に波長選択機能を有するフィルタが配置されており、前
    記２つのレーザ光源の発振波長によって、前記フィルタ
    を透過する光束径が異なることを特徴とする光ヘッド。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の光ヘッドにおい
    て、 前記波長選択性フィルタが前記対物レンズと前記波長版
    の間の光路中に配置されていることを特徴とする光ヘッ
    ド。
13. 【請求項１３】 請求項６に記載の光ヘッドにおいて、 前記対物レンズに入射する、前記２つのレーザ光源から
    の光束うち、一方が略平行光、他方が弱発散光であるこ
    とを特徴とする光ヘッド。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の光ヘッドにおい
    て、 前記略平行光によって情報の記録再生を行なう情報記録
    媒体の基板厚と、前記弱発散光によって情報の記録再生
    を行なう情報記録媒体の基板厚と、が異なることを特徴
    とする光ヘッド。
15. 【請求項１５】 請求項１３又は１４に記載の光ヘッド
    において、 前記略平行光の波長は前記弱発散光の波長より短いこと
    を特徴とする光ヘッド。
16. 【請求項１６】 略十文字型の分割線によってそれぞれ
    回折する方向が異なる４領域に分割された回折格子であ
    って、 前記回折格子に平行光束が入射した時、一組の対角２領
    域を通過する光束が弱収束光となり、他の一組の対角２
    領域を通過する光束が弱発散光となるように、前記４領
    域のそれぞれがレンズ機能を有していることを特徴とす
    る回折格子。
17. 【請求項１７】 請求項１６に記載の回折格子光ヘッド
    において、 前記弱発散光の回折角が前記弱収束光の回折角より小さ
    いことを特徴とする回折格子。
18. 【請求項１８】 レーザ光源と、前記レーザ光源から出
    射された光束を情報記録媒体に集光する対物レンズと、
    前記情報記録媒体からの反射光を検出し前記情報記録媒
    体に記録されている情報信号および前記情報記録媒体に
    集光された光スポットの光点制御信号を検出する光検出
    手段と、前記対物レンズと前記検出手段との間の光路中
    に配置され略十文字型の分割線によってそれぞれ回折す
    る方向が異なる４領域に分割された回折格子と、を備え
    た光ヘッドであって、 前記光検出手段はそれぞれ少なくとも３分割された２組
    の受光領域を有するとともに、前記回折格子における４
    領域のうち対角２領域の回折光が前記３分割された１組
    の受光領域に照射され、 前記回折格子に平行光束が入射した時、一組の対角２領
    域を通過する光束が弱収束光となり、他の一組の対角２
    領域を通過する光束が弱発散光となるように、前記４領
    域のそれぞれがレンズ機能を有していることを特徴とす
    る光ヘッド。
19. 【請求項１９】 請求項１又は６に記載の光ヘッドを搭
    載したキャリッジと、前記キャリッジを光ディスクの半
    径方向に移動させるキャリッジ移動機構と、前記光ディ
    スクを回転させるスピンドルモータと、を備えた光学的
    情報記録再生装置。