JP2594421B2

JP2594421B2 - 光ヘッド装置

Info

Publication number: JP2594421B2
Application number: JP8112327A
Authority: JP
Inventors: 哲郎桑山; 大大沢; 尚郷谷口; 清伸遠藤; 宏明星; 保夫中村
Original assignee: Canon Inc; Canon Electronics Inc
Current assignee: Canon Inc; Canon Electronics Inc
Priority date: 1996-05-07
Filing date: 1996-05-07
Publication date: 1997-03-26
Anticipated expiration: 2012-03-26
Also published as: JPH08335331A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、情報担体の情報記
録面に光を照射し、情報の検出又は記録を行なう光ヘッ
ド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
上記のような光ヘッド装置においては、フォーカスエラ
ーおよびトラッキングエラーを検出するために、情報記
録担体で反射された光束が光検出器に導かれる光路中に
特殊な形をしたプリズムや、特殊な非球面レンズである
シリンドリカルレンズあるいはトーリックレンズ等を配
置するのが普通であった。

【０００３】このような特殊な光学部品は、光ヘッド装
置を製造する際に高価格化の原因となり、また、各光学
部品が個別に存在する形態なので配置調整が複雑になる
という欠点を有していた。これらの欠点を補うために、
光検出器に光束を導く光路中に回折格子を設けた光ヘッ
ド装置が種々提案されている。例えば、シリンドリカル
レンズを回折格子素子に置き換えた例としては、特開昭
５３−１００８０８号、特開昭５４−４３００５号、特
開昭５４−６１５０３号、特開昭５４−１３４６０５号
等がある。これらの光ヘッド装置においては、シリンド
リカルレンズ、あるいはトーリックレンズを平板型の回
折格子で置き換えているため、安価な光ヘッド装置が構
成可能なこと、他の部品と接着しているので位置調整が
安易なこと等の長所を有している。

【０００４】しかし、このような回折格子素子を半導体
レーザ光源と組合せたときには重大な問題点が発生す
る。それは、半導体レーザ光源がヘリウム・ネオンレー
ザ等の気体レーザと比較して波長の安定性が低いため
に、使用時の環境温度の変化、駆動電流の変動によって
光源の波長が変化し、上記光ヘッド装置の場合、正しい
オートフォーカス動作等ができなくなることである。

【０００５】たとえば一例として、λ＝８３０ｎｍの波
長の半導体レーザは、１℃の温度上昇に対して約０．３
ｎｍの波長シフトを生じ、この結果２０℃の温度上昇で
は６ｎｍもの波長変動を生じる。通常の非点収差方式の
フォーカスエラー検出において、シリンドリカルレンズ
としてホログラムレンズを用いているときに、波長が８
３０ｎｍから８３６ｎｍに変化すると、光の回折方向の
変化により合焦位置のドリフトを生じ、特別な補正無し
では正しいオートフォーカス動作が行なわれなくなって
しまう。

【０００６】またこのような光ヘッド装置に用いられて
いる回折格子が高次回折光にブレーズされている格子で
あるときに、前述したような波長変動が生じた場合に
は、回折光が１００％特定の次数に集中することはでき
ず、隣接するいくつかの次数にエネルギーが分配されて
しまう。このような回折格子を光ヘッドに用いた場合、
光検出器が特定の次数光だけを検出するように作られて
いる場合には、検出量の低下を生じてしまう。また、特
定の回折次数光の回折効率が光源の波長に敏感な場合に
は、検出光量が光源の波長変動の影響を強く受けてしま
う問題点もある。

【０００７】本発明は上記のような光源の波長変動の影
響を受けない光ヘッド装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、以上の
如き目的を達成するものとして、光源と、該光源から発
した光束を情報記録面上に集光する集光手段と、前記光
源から前記情報記録面に入射する入射光束の光路に配さ
れ、前記情報記録面で反射した光束を前記入射光束から
分離する分離手段と、該分離手段によって分離された光
束を受光する光検出器とを有する光ヘッド装置におい
て、前記分離手段は前記入射光束の光路にて該入射光束
が平行光束とされた位置に前記光束分離の機能を果たす
回折格子を有しており、前記光検出器の光検知面は前記
光源の波長変動により前記回折格子の回折光が移動する
方向にほぼ沿った分割線によって複数の領域に分割され
ており且つ前記光検出器により受光される前記回折光が
前記光源の波長変動に基づき移動する範囲を包含する大
きさに形成されていることを特徴とする光ヘッド装置、
が提供される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。

【００１０】図１は本発明による光ヘッド装置の一実施
例の概略的構成図である。

【００１１】同図において半導体レーザ１から出射した
Ｐ偏光はコリメータレンズ２により平行光束となり、平
行平板４，６及び体積型回折格子５とから構成される光
分割器３に入射する。この光分割器３を透過した直線偏
光（Ｐ偏光）は、対物レンズ７によって基板８上の情報
記録面９に径１μｍ前後のスポットに集光される。磁気
的に情報が記録された記録面９において、情報に応じて
偏光面が回転（カー回転）された反射光１０は光分割器
３に再び入射し、体積型回折格子５によって、波長と回
折格子５のピッチにより定まる所定の回折角で回折され
る。この回折光１１は平行平板４或いは６の表面で全反
射を繰り返しながら導波され、光分割器３の端面に設け
られた４分割光検出器１３に入射する。光検出器１３の
直前には検光子１２が設けられていて、光磁気信号を光
量変化に変換する。

【００１２】図１に示した光分割器３を半導体レーザ１
側から見た図を図２に示す。本実施例の体積型回折格子
５は、格子が円錐形に形成されており、回折光１１を集
束せしめるレンズ作用を有する。また、４分割光検出器
１３は４つの受光面が紙面方向に直列に配置されてい
る。この光検出器１３上の光量分布は、図１における記
録面９上のスポット合焦状態に応じて変化する。例え
ば、対物レンズ７の焦点位置が記録面９に一致している
ときには、反射光１０は平行光となり、回折光１１は図
２の実線のようになって、光検出器１３に１１ｂに示す
形状で入射する。また、対物レンズ７が記録面に近づき
すぎた或いは遠ざかりすぎた場合には、反射光１０は発
散光或いは集束光となり、回折光１１は図２において夫
々一点鎖線或いは点線のようになって、光検出器１３上
で夫々１１ｃ或いは１１ａに示す形状となる。このよう
な光束形状の変化を利用してフォーカスエラー信号を検
出する原理を以下に詳しく説明する。

【００１３】図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は４分割光検
出器１３を光の入射側から見た図で（ｂ）は合焦状態、
（ａ），（ｃ）は焦点外れ状態を示す。ここで、１３
ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは夫々分割された光検知面
を示し、入射光束の形状は上述のように、１１ａ，１１
ｂ，１１ｃと変化する。なお、１１ａ′，１１ｂ′，１
１ｃ′については後述する。光検知面１３ａ，１３ｂ，
１３ｃ，１３ｄからの出力を夫々Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉ
ｄとすると、図４（ａ）に示すような電気系で（Ｉｂ＋Ｉｃ）−（Ｉａ＋Ｉｄ）なる演算を行なう事によって、差動増幅器１４の出力端
子１５には、図４（ｂ）に示す様なフォーカスエラー信
号が得られる。図４（ｂ）において横軸は合焦位置を零
としたときの対物レンズと記録面との距離（フォーカス
誤差）を示し、縦軸は信号出力を示す。得られたフォー
カスエラー信号に従い、不図示のアクチュエータを介し
て対物レンズ７或いは光ヘッド全体を入射光の光軸に沿
ってディスクに対して動かす事により、オートフォーカ
スが可能となる。

【００１４】次に、図１に図示の実施例におけるオート
トラッキングの原理を説明する。図５（ａ），（ｂ），
（ｃ）のように情報記録担体の基板８に溝８ａが形成さ
れているとすると、対物レンズ７により、入射光束はこ
の溝８ａの近傍に集光される。ここで（ｂ）は、目的の
溝８ａの上にスポットが生じている状態、（ａ），
（ｃ）は夫々溝に対してスポットが右または左にずれて
いる状態を示す。この基板８上の記録面９で反射される
光束は溝８ａでの回折或いは散乱によるトラッキング情
報を含む。図２に図示の４分割光検出器１３で、前記反
射光を受けると光検知面１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３
ｄで受ける光量は、前述の図５（ａ），（ｂ），（ｃ）
の状態に応じて、夫々図６（ａ），（ｂ），（ｃ）のよ
うに変化する。従って、図７（ａ）に示す様な電気系
で、（Ｉａ＋Ｉｂ）−（Ｉｃ＋Ｉｄ）なる演算を行う事によって、差動増幅器１６の出力端子
１７には、図７（ｂ）に示すようなトラッキングエラー
信号が得られる。図７（ｂ）において、横軸はトラッキ
ング誤差、縦軸は信号出力を示す。得られたトラッキン
グエラー信号に従って、不図示のトラッキングアクチュ
エータを駆動し、対物レンズ７を光軸に垂直に移動させ
る等の方法で、オートトラッキングが可能となる。

【００１５】尚、ここで基板８に予め案内トラックとし
ての溝が形成されている場合を説明したが、このような
溝がない場合でも、記録面９の情報が記録されている部
分（記録トラック）と、その他の部分とでは、前述の磁
気光学効果によって検光子１２を透過する光量が異な
り、記録トラックとスポットとの位置関係に応じて光検
出器１３上の光量分布にアンバランスが生じる。従っ
て、このような場合でも、図７（ａ）のように、４分割
光検出器１３の各々の光検知面の出力を演算することに
より同様にトラッキングエラー信号が得られる。

【００１６】また図２に示した実施例においては、回折
格子５からの回折光は集束光となって回折されている
が、このようにレンズ作用を生ずる回折格子は例えば円
錐形に作製する事によって実現できる。

【００１７】次に本発明の内容となる光源の波長変動の
影響を受けなくする方法について記述する。

【００１８】図１の光ヘッド装置において半導体レーザ
光源１の波長に変動が生じたと仮定する。この波長変動
により、回折光１１の進行方向はわずかに変動するが図
１においてはこの変化の方向は紙面内の方向である。図
２および図３に示した光量分布のうち、１１ａ′，１１
ｂ′，１１ｃ′は光源波長が変動したときに生じる光量
分布である。この波長変動により生じる方向の変化は回
折格子により回折される方向なので図３においてはそれ
ぞれ１１ａ′，１１ｂ′，１１ｃ′は１１ａ，１１ｂ，
１１ｃの光量分布の上下に変動することになる。

【００１９】ここで図３に示すように、光検出器１３の
各光検知面１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄをこの波長
変動で光束の移動する方向に相対的に大きな寸法で作
り、また、各光検知面の分割線をこの方向に平行させる
ことにより、光源の波長変動が生じても、各光検出部の
出力はほとんど影響を受けず、正しいオートフォーカス
およびオートトラッキングを行うことができる。

【００２０】もし本発明のような工夫がなく図８（ａ）
に示すように光束の移動する方向に相対的に寸法が大き
くない場合、又は図８（ｂ）のように光束の移動方向に
各光検知面１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの分割線が
平行になっていない場合は、光検出器１３の全体の受光
光量の減少や各光検知面１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３
ｄの出力が光源の波長変動によって変化してしまう不都
合が生じる。

【００２１】図９は、本発明の第２実施例を示した図で
ある。図１に図示の実施例と同様に、回折格子５により
回折された光束１１は検光子１２を通って光検出器１３
に入射する。いま、半導体レーザ１の発振波長が長くな
ったとき、回折光１１の生じる角度はこの波長変化に比
例して大きくなり、この結果、回折光１１′は光分割器
３に近い場所に光スポットを生じることになる。

【００２２】図１０は、光検出器１３の分割法と、光ス
ポットの関係をあらわした図である。光スポット１１が
光スポット１１′と変化しても、光検出器１３の分割線
は、光源波長変動により回折光の移動する方向に設定さ
れているため、ＡＦの作動点ドリフトを生じることが無
い。

【００２３】次に本発明に用いる回折構造体を製造する
ための型作成の１例を示す。

【００２４】型作成においては図１１に示すように型材
１８を回転し、ダイヤモンド等のカッター１９を紙面に
垂直方向へ移動させながら型を作成する。カッター１９
の刃先の頂角は、角α，βによって定まり、上記例では
〜６５°の角度を持たせる。型材１８はリン青銅、真
鍮、Ｎｉ等の金属でも良いし、ロウ盤やプラスチック材
等の高分子系の材質でもかまわない。但し、金属型材の
場合は直接スタンパーとして使用可能であり電鋳等でス
タンパーを作成する工程が必要ないと言う利点がある。
図１１で示した方法で切削されるとレリーフ構造は図１
２（Ｂ）に示した如く、同心円状のレリーフ構造が得ら
れる。図１２（Ａ）は（Ｂ）の一部を拡大した図でα〜
３５°，β〜８０°、ピッチ〜２０μｍである。

【００２５】次に、図１３に示す如く、アクリルの如き
プラスチック材２０にコンプレッション転写を行なう。
この時、型１８、アクリル材２０を適当な温度と圧力を
かける事により金型１８のレリーフ構造を忠実にアクリ
ル材２０に転写する事が可能である。

【００２６】転写したアクリル材のレリーフ構造部に図
１４に示す如く、例えば蒸着等で反射層２１を設ける。
反射層２１は多層構造でも単層構造でもかまわない。ま
た、ＭｇＦ₂ ，ＴｉＯ₂ 、ＺｒＯ₂ ，ＳｉＯ₂ 等の誘電
膜でもＡｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｃｕ等の金属膜でもかまわな
い。

【００２７】次に図１５に示す如く、アクリル材２０の
屈折率に近い物質２２でレリーフ部を埋める。この時、
カバー材２３を設ける事により、表面を光学的に滑らか
にする事ができる。その為に物質２２は接着作用を持っ
ていることが好ましく、例えばアクリル系の紫外線硬化
型接着材が有利である。またカバー材２３はアクリル材
２０と同一のものでも、他の物質（例えばガラス）でも
かまわない。

【００２８】以上の経過により本発明の光分割器が作成
される。

【００２９】

【発明の効果】以上述べてきたように本発明の光ヘッド
装置によれば温度変化などによって光源の波長変動が生
じた場合でもドリフトを生じることなく、信号を検出す
ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ヘッド装置を示す概略構成図であ
る。

【図２】本発明の光ヘッド装置に生じる光量分布を示し
た図である。

【図３】本発明の光ヘッド装置に生じる光量分布を示し
た図である。

【図４】フォーカスエラー検出回路を表した図である。

【図５】トラッキングエラー検出の原理を表した図であ
る。

【図６】トラッキングエラー検出の原理を表した図であ
る。

【図７】トラッキングエラー検出回路を表した図であ
る。

【図８】波動変動の影響を受けてしまう光検出器の光検
知面の例を示す図である。

【図９】本発明の第２実施例を示す概略構成図である。

【図１０】本発明の第２実施例における光検出器の各光
検出面の形状を示した図である。

【図１１】本発明の光ヘッド装置に使用する回折格子の
製造方法を示した図である。

【図１２】本発明の光ヘッド装置に使用する回折格子の
製造方法を示した図である。

【図１３】本発明の光ヘッド装置に使用する回折格子の
製造方法を示した図である。

【図１４】本発明の光ヘッド装置に使用する回折格子の
製造方法を示した図である。

【図１５】本発明の光ヘッド装置に使用する回折格子の
製造方法を示した図である。

【符号の説明】

１レーザ光源２コリメータレンズ３ビームスプリッタ４，６平行平板５回折格子７対物レンズ８基板９情報記録担体１０反射光１１回折光１２検光子１３光検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷口尚郷東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者遠藤清伸東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者星宏明東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者中村保夫埼玉県秩父市大字下影森1248番地キヤノン電子株式会社内 (56)参考文献特開昭56−57013（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−160166（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−217235（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−231736（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−5425（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−55519（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−28044（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−171644（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、該光源から発した光束を情報記
録面上に集光する集光手段と、前記光源から前記情報記
録面に入射する入射光束の光路に配され、前記情報記録
面で反射した光束を前記入射光束から分離する分離手段
と、該分離手段によって分離された光束を受光する光検
出器とを有する光ヘッド装置において、前記分離手段は前記入射光束の光路にて該入射光束が平
行光束とされた位置に前記光束分離の機能を果たす回折
格子を有しており、前記光検出器の光検知面は前記光源
の波長変動により前記回折格子の回折光が移動する方向
にほぼ沿った分割線によって複数の領域に分割されてお
り且つ前記光検出器により受光される前記回折光が前記
光源の波長変動に基づき移動する範囲を包含する大きさ
に形成されていることを特徴とする光ヘッド装置。