JP2615954B2 - 光ヘッド装置及びこれを用いた光情報処理装置 - Google Patents

光ヘッド装置及びこれを用いた光情報処理装置

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JP2615954B2 JP63326572A JP32657288A JP2615954B2 JP 2615954 B2 JP2615954 B2 JP 2615954B2 JP 63326572 A JP63326572 A JP 63326572A JP 32657288 A JP32657288 A JP 32657288A JP 2615954 B2 JP2615954 B2 JP 2615954B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、対象物体に光ビームを照射し、かつ、その
光ビームの焦点位置と対象物体との位置関係を検知する
ために用いる光ヘッド装置に関するものであり、特に、
光情報装置において、光ディスクなどの情報担体に対し
て情報の記録または再生を行う光ヘッド装置に好適なも
のである。また、本発明はこの光ヘッド装置を用いて、
光ディスクなどの情報担体に対して情報の記録または消
去または再生を行う光情報装置にも関するものである。
従来の技術 ホログラムを用いて光ヘッドの光学系を簡略化したも
のとして、最近では、第7図に示すようなものがある。
(例えば、特願昭62−188032号) 第7図において、1は半導体レーザー光源である。こ
の光源から出射したビーム8はホログラム200を透過し
て対物レンズ3に入射し、情報担体4上に集光される。
情報担体4で反射した光はもとの光路を逆にたどってホ
ログラム200に入射する。このホログラムから生じる回
折光500はディテクター600に入射する。この回折光500
は非点収差波面を持つように設計されていて、情報担体
4に対する対物レンズ3のデフォーカスにより第8図の
ように形が変化する。第8図において(b)がジャスト
フォーカス状態であり、(a)、(c)がテフォーカス
状態を表す。従って、フォーカスエラー信号FEは、 FE=(S7+S10)−(S8+S9) …(1) という演算によって得られる。
発明が解決しようとする課題 しかしかかる構成によれば、ホログラムからは必要な
回折光の他にほぼ同じ強度の共役な回折光も発生するの
で、光の利用効率が低下するという課題を有する。ま
た、従来の構成による光ヘッド装置を用いた光情報処理
装置は、回路系の雑音などに対する信号/雑音の割合が
低くなるという課題を有する。
さらに、光源から出射した光ビームがホログラムで反
射して再び光源に戻るため、半導体レーザー光源に戻り
光による光量の変化が生じ、雑音を発生させるという課
題を有する。
そこで、本発明は、不要な共役光の強度を抑えて光の
利用効率を向上させ、また、戻り光による雑音を抑える
ことを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明では上述の課題を解決するため、ホログラム面
の法線をホログラムに入射する光ビームの光軸に対して
傾ける。また、ホログラムから発生する回折光の回折角
をθ゜としたときにホログラム面の法線と光軸の角度ψ
を(90−θ)゜以上に傾けて設定することによって前記
回折光に対して共役な回折光の発生を防ぐ。
作用 本発明の、ホログラム面の法線をホログラムに入射す
る光ビームの光軸に対して傾けることにより、ホログラ
ム面での反射光は光軸が傾き、光源に入射せず、戻り光
ノイズが発生しない。さらに、ホログラムを傾けた上、
光軸と成す角度の小さい回折光をディテクターで受光し
て信号検出を行う、すなわち、共役な回折光の発生を抑
制する構成によって光量を有効に利用できるため、信号
/雑音比を高めることができる。
実施例 以下図面を用いて本発明の実施例を説明する。第1図
は本発明の実施例を原理的に説明するための図である。
放射光源1は通常半導体レーザーを用い、場合によっ
ては波面補正のための光学系を含むが、本発明には直接
関係しないので説明は省略する。放射光源1を出射し光
ビーム8は、ホログラム21を透過後、対物レンズ3によ
って、情報担体4の上に集光される。情報担体4の情報
記録再生面で反射した光ビームは、再び対物レンズ3を
透過し、ホログラム21に入射する。ホログラム21で回折
した+1次回折光5は、それぞれ放射光源1付近に配置
されたディテクター6に入射する。ここで第1図に示し
たように、ホログラム面の法線7を情報担体4で反射し
て再び対物レンズ3を透過してホログラム21に入射する
光ビームの光軸81に対して傾きを持たせた上、ホログラ
ム面の法線7との傾き角度aが小さい中心線を有する方
の一次回折光(第1図では+1次回折光5)をディテク
ター6で受光して、対物レンズ3から出射した光ビーム
の焦点位置と情報担体4との位置関係を示すフォーカス
サーボ信号をはじめとするサーボ信号や、情報担体4の
記録を読み出す情報信号を得ることによって、不要な共
役回折光の光量を減らし、逆に信号光の光量を多くする
ことができる。
これによって、光の利用効率を高め、光量を有効に利
用できるため、回路系などの雑音に対して信号/雑音比
を高めることができるという効果を得ることができる。
特に、第1図では、回折光の回折角をθとして、ホロ
グラム21の面の法線方向7を、情報担体4で反射して再
び対物レンズ3を透過してホログラム21に入射する光ビ
ームの光軸81に対して(90−θ)゜以上傾けたために+
1次回折光のみが発生し、−1次光は発生しない。この
ため、光の利用効率を一層高めることができる。また、
第2図に示すように、反射型のホログラム22を用いても
ホログラム22の面の法線7と光軸の角度ψを(90−θ)
゜以上に設定することによって、−1次光を抑圧するこ
とができる。
また、本発明ではホログラム面の法線7を光軸に対し
て傾けているので、第7図のように光ビームが平行にな
っているところにホログラムを挿入しても、反射光の光
軸が入射光の光軸に対して傾きを持つので、反射光は放
射光源1に戻らない。従って、戻り光ノイズは発生しな
い。
ホログラムは1次回折光として曲率の異なる2種類の
球面波または、非点収差をもつ波面を発生するように設
計しても、また、ホログラムを分割して使用し、少なく
とも2つの領域からそれぞれ球面波を1次回折光として
少なくとも1つ発生するようにホログラムを設計して
も、フォーカスエラー信号を検出することができる。こ
のようなホログラムはよく知られているように光の干渉
縞を記録したり、コンピュータジェネレイティッドホロ
グラム(計算機ホログラム)という手法によって容易に
実現できるのでその実現方法については説明を省く。
まず1次回折光として曲率の異なる2種類の球面波を
発生するように設計した場合は、第3図に示すように回
折光を、それぞれの回折光の中心を受光する2つの短冊
状分割領域を含む6分割ディテクターで受光する。第3
図はディテクター面上での回折光の様子を示す。(a)
〜(c)は、対物レンズ3と情報担体4の光軸方向の位
置関係の変化によるディテクター面上での回折光の形状
変化を示す。ここで(b)がジャストフォーカス状態で
あり、(a)、(c)がデフォーカス状態を表す。従っ
て、フォーカスエラー信号FEは、 FE=(S1+S3−S2)−(S4+S6−S5) …(2) という演算によって得られる。
さらに、ホログラムを分割して使用し、少なくとも2
つの領域からそれぞれ球面波を+1次回折光として少な
くとも1つ発生するようにホログラムを設計した実施例
を第4図に示す。第4図では+1次回折光52と+1次回
折光53を2組の2分割ディテクターで受光する。ここで
(b)がジャストフォーカス状態であり、(a)、
(c)がデフォーカス状態を表す。従って、フォーカス
エラー信号FEは、 FE=(S11+S14)−(S12+S13) …(3) という演算によって得られる。
本実施例では微分感度の高いフォーカスエラー信号を
得ることができ、回路ノイズなどに対するフォーカスエ
ラー信号の信号/雑音比をさらに高めることができると
いう効果がある。
そして、次の実施例として、+1次回折光として非点
収差を持つ波面を発生するように設計した場合は、従来
例と同様にしてフォーカスエラー信号を得ることができ
る。本実施例では、微分感度の高いフォーカスエラー信
号を得ることができるという効果がある。
さらに、ホログラムからトラッキングエラー信号も得
ようとする実施例について述べる。第6図に示すように
ホログラム28にトラッキングエラー信号検出用回折光発
生領域29を設ける。トラッキングエラー信号検出用回折
光発生領29は、情報担体4で反射して帰ってきた光ビー
ムのファーフィールドパターン9に対して、第6図に示
すように配置する。トラッキングエラー信号検出用回折
光発生領域29からそれぞれ発生する回折光59をディテク
ター6に設けたトラッキングエラー信号検出用ディテク
ター69によって受光する。トラッキングエラー信号検出
用ディテクター69の出力の差動によりトラッキングエラ
ー信号を得ることができる。
なお、第5図に示したようにディテクター6にトラッ
キングエラー信号検出用分割領域も設ける、すなわち、
フォーカスエラー信号検出用分割領域とトラッキングエ
ラー信号検出用分割領域を、いずれも同一基板上に形成
した事により、光ヘッドの部品点数を削減し、軽量か
つ、小型で安価な光ヘッド装置を構成できるという効果
を得ることができる。
最後に第6図は、以上に述べてきた光ヘッド装置を用
いて構成した光情報装置の実施例である。情報担体4は
駆動機構14によって回転される。光ヘッド装置10は前記
情報担体のトラックのところまで、光ヘッド装置駆動装
置12によって粗動される。前記光ヘッド装置10はまた前
記情報担体との位置関係に対応してフォーカスエラー信
号やトラッキングエラー信号を電気回路11へ送る。前記
電気回路はこの信号に対応して、前記光ヘッド装置へ、
対物レンズを微動させるための信号を送る。この信号に
よって、前記光ヘッドは、前記情報担体に対してフォー
カスサーボと、トラッキングサーボを行い、前記情報担
体4に対して、情報の読みだし、または書き込みや消去
を行う。
発明の効果 本発明は、ホログラム面の法線を光ビームの光軸に対
して傾きを持たせた上、ホログラム面の法線と成す角度
が最も小さい中心線を持つ回折光をディテクターで受光
して、サーボ信号や、情報信号を得ることによって、不
要な共役回折光の光量を減らし、逆に信号光の光量を多
くすることができる。このように、本発明の、共役な回
折光の発生を抑制する構成によって共役な回折光への光
量のロスがなくなり、光量を有効に利用できるため、回
路系などの雑音に対して信号/雑音比を高めることがで
きるという効果を有する。
また、本発明ではホログラム面の法線を光軸に対して
傾けているので、光ビームが平行になっているところに
ホログラムを挿入しても、反射光の光軸が入射光の光軸
に対して傾きを持つので、反射光は光源に戻らない。従
って、戻り光ノイズは発生しないという効果がある。
更にこの光ヘッド装置を用いて構成された光情報装置
は、戻り光による光源のノイズがない上に、回路系など
の雑音に対して信号/雑音比が高いので信頼性が高い光
情報装置となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の、実施例の光ヘッドの線図的説明
図、第2図は、本発明の他の実施例の光ヘッドの線図的
説明図、第3図(a)〜(c)および第4図(a)〜
(c)は、本発明のさらに他の実施例における、ディテ
クター上でのフォーカスエラー信号検出用の回折光の様
子を示す図、第5図は、本発明のさらに他の実施例の要
部構成図、第6図は、本発明の、実施例の光情報処理装
置の断面図、第7図は、従来例の光ヘッドを示す線図的
説明図、第8図(a)〜(c)は、従来例及び本発明の
さらに他の実施例におけるフォーカスエラー信号検出用
の回折光のディテクター上での様子を示す図である。 1……放射光源、2、20、21、28、29、200……ホログ
ラム 3……対物レンズ、4……情報担体 5、59、500……1次回折光 6、68、69、600……ディテクター 7……ホログラム面の法線 8……光ビーム 9……ファーフィールドパターン 10……光ヘッド装置 11……電気回路 12……光ヘッド装置駆動装置 13……電源または外部電源との接続部 14……情報担体駆動機構 100……コリメートレンズ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】放射光源と、前記放射光源より出射する光
    ビームを受けて対象物体へ収束させる対物レンズと、前
    記対象物体で反射した光ビームを前記対物レンズを透過
    させて受けるホログラムと、前記ホログラムから発生す
    る回折光を受光して光量に応じた出力を発生するディテ
    クターとを具備し、 ディテクターで受光する回折光の回折角をθ゜としたと
    きにホログラム面の法線を、対象物体で反射したのちに
    対物レンズを透過して前記ホログラムに入射する光ビー
    ムの光軸に対して(90−θ)゜以上傾けて設定すること
    によって前記回折光の共役波が発生しなくしたことを特
    徴とする光ヘッド装置。
  2. 【請求項2】情報担体の駆動機構と、特許請求の範囲第
    1項に記載の光ヘッド装置と、前記光ヘッド装置より得
    られるフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号
    のそれぞれを用いたフォーカスサーボ機構とトラッキン
    グサーボ機構と、前記サーボ機構を実現するための電気
    回路と、電源とを少なくとも有する光情報処理装置。
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