JP2667962B2 - 光ヘッド装置 - Google Patents
光ヘッド装置Info
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- JP2667962B2 JP2667962B2 JP7038421A JP3842195A JP2667962B2 JP 2667962 B2 JP2667962 B2 JP 2667962B2 JP 7038421 A JP7038421 A JP 7038421A JP 3842195 A JP3842195 A JP 3842195A JP 2667962 B2 JP2667962 B2 JP 2667962B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】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
置に関し、特に小型・軽量で量産に適した光ヘッド装置
に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、光ヘッド装置は例えば図２０に示
すように構成されていた。ここで、レーザ光源１から射
出した発散光束は、コリメータレンズ２に入射して平行
光束となり、偏光ビームスプリッタ３に入射する。ここ
で偏光ビームスプリッタ３は、特定の方向に振動面を有
する直線偏光をほぼ１００％透過し、これに直交する方
向に振動面を有する直線偏光をほぼ１００％反射する特
性を有している。この偏光ビームスプリッタ３を透過し
た直線偏光はλ／４板４を通過して円偏光となり、対物
レンズ５によって情報担体の基板６上に設けられた情報
記録面７に集光され、スポット径１μｍ前後のスポット
を形成する。また、この情報記録面７によって反射され
た光束は、対物レンズ５を通って平行光束となり、λ／
４板４を通過して入射時とは振動面の方向が直交する直
線偏光となり、偏光ビームスプリッタ３に再び入射す
る。ここで、偏光ビームスプリッタ３は、前述の様な特
性により光分割器として働き、情報記録面７からの反射
光を反射して入射光と分離せしめ、センサーレンズ８及
びシリンドリカルレンズ９を介して収束光束として光検
出器１０に導く。 【０００３】この様な光ヘッド装置を用いて情報を記録
する場合には、情報信号に従ってレーザ光源１を駆動
し、情報記録面７への入射光を変調せしめる事によって
行なう。また情報を検出する場合には、無変調の光を凹
凸のピット或いは反射率の変化等によって情報が記録さ
れた情報記録面７に照射し、この記録情報によって変調
を受けた反射光を光検出器１０で検出し、情報を再生す
る。 【０００４】また、光ヘッド装置においては、情報記録
面に高密度に情報を記録し、高密度に記録された情報を
検出する為に、光源からの光を常に情報記録面に合焦さ
せるオートフォーカシングが行なわれている。図２０の
装置は公知の非点収差法を用いた例を示す。シリンドリ
カルレンズ９は、反射光に非点収差を生じさせる。又、
光検出器１０はその受光面が４つに分割されていて、情
報記録面９が対物レンズ５の合焦位置にあるとき、即ち
光スポットが情報記録面７上で１μｍ程度の所定の大き
さに絞り込まれているときには、光検出器１０上で円形
の光量分布を生じる様に配置されている。この結果情報
記録面７が対物レンズ５の焦点位置から前後に移動する
と、光検出器１０上の光量分布は夫々長軸方向が直交し
た長円形に変化する。従って光検出器１０の各々の受光
面の出力を比較して前記光量分布の変化を検出する事に
より、フォーカスエラー信号が得られ、このフォーカス
エラー信号に従って不図示のアクチュエータで対物レン
ズ５を光軸方向に移動せしめることによってオートフォ
ーカシングが行なわれる。 【０００５】しかしながら、上述のような従来の光ヘッ
ド装置においてはセンサーレンズ等が必要であり、装置
の小型化，低価格化の障害となっていた。また、光検出
器によって良好な信号を得る為には、前記センサーレン
ズ等の光学素子を検出光の光軸に対して正確な位置及び
角度に置かねばならず、組立調整を繁雑にしていた。 【０００６】また、上記センサーレンズ等が不要な光ヘ
ッド装置が特開昭５９−８１４５号に提案されている。
この装置は前述のようなプリズムタイプのビームスプリ
ッタの接合面を曲面とし、凹面鏡として集光作用を持た
せたものである。しかし、この装置においては、ビーム
スプリッタを作製する際に、凸面或いは凹面を有するプ
リズムを個々に研磨して組み立てねばならず、量産に適
していない欠点があった。更に、ビームスプリッタの接
合面には偏光依存性の反射膜を設けるが、接合面を球面
或いは円筒面とした場合には、この反射膜への光の入射
角が場所によって異なり、偏光特性が変化してしまう。
従って、このような構成では厳密な偏光依存性は望めな
い。 【０００７】一方、特開昭５６−５７０１３号には、光
源と対物レンズとの間の光路中に回折格子を設け、この
回折格子で情報担体から反射された光を入射光と分離し
て光検出器に導く光ヘッド装置が提案されている。この
回折格子はレンズ作用を有し、光検出器に向かう光束に
非点収差を発生させ、所謂非点収差法を用いて光検出器
でフォーカシングエラーを検出する。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
回折を用いた光ヘッド装置を更に改良し、良好なトラッ
キングエラーの検出が可能な光ヘッド装置を提供する事
にある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、光
源から発した光束を対物レンズによって情報記録面に集
光するとともに、前記光源より前記情報記録面に至る光
路中に配設された回折格子により前記情報記録面からの
反射光束を光検出器に導き、トラッキングエラー信号の
検出と情報の検出又は記録を行なう光ヘッド装置におい
て、前記光源と前記対物レンズとの間に、前記光源から
発した光束を平行光束に変換して前記対物レンズに入射
させるコリメータレンズを設け、かつ、前記コリメータ
レンズから前記対物レンズに向かう前記平行光束の光路
中に、前記回折格子を配置し、前記対物レンズを光軸に
垂直な方向に動かすことにより、前記情報記録面に対す
るオートトラッキングを行う、事によって達成される。 【００１０】 【実施例】図１は、回折格子を用いた本発明の光ヘッド
装置の実施例を示す概略構成図である。半導体レーザ１
１から出射した光は、コリメータレンズ１２により平行
光束となり、光分割器１３に入射する。この光分割器１
３は、２枚の平行平板１４，１６と、その間に挟持され
た回折格子１５とから構成されている。この回折格子
は、その回折効率がＳ偏光に対してはほぼ１００％、Ｐ
偏光に対してはほぼ０％となるように形成されている。
また、半導体レーザ１１からの光は光分割器１３に対し
てＰ偏光となるように設定されている。従って、この入
射光はほとんど回折されずに透過しλ／４板１７に向か
う。λ／４板１７を通過した光は、円偏光となり、対物
レンズ１８によって情報担体の基板１９を介して情報記
録面２０に径１μｍ前後のスポットに集光される。情報
記録面２０で反射された光束は、対物レンズ１８を通っ
て平行光束となり、再び、λ／４板１７を透過して入射
時とは直交する方向に振動するＳ偏光となって光分割器
１３に入射する。この反射光２１は光分割器１３中の回
折格子１５によって回折されて回折光２２となり平行平
板中を全反射を繰り返しながら導波し、光検出器２３に
入射する。このように、回折格子１５の偏光特性を利用
して、光の利用効率を高めることができる。ここで、情
報を記録する場合には、情報信号に従って半導体レーザ
１１を駆動し、情報記録面２０への入射光を変調せしめ
る事によって行なう。また情報を検出する場合には、無
変調の光を情報記録面２０に照射し、そこに記録された
情報に従って変調を受けた反射光を光検出器２３で検出
し、情報を再生する。 【００１１】図１の光分割器１３を半導体レーザ側から
見た図を図２に示す。本実施例の回折格子は図２の紙面
内にパワーを持つレンズ作用を有しており、回折光２２
は集光されて光検出器２３に導かれる。 【００１２】本発明において、レンズ作用とは、回折格
子に入射する光の波面形状を変化させて回折し、回折光
を発散或いは収束せしめる事を指し、回折格子にセンサ
ーレンズ、シリンドリカルレンズなどの働きを合わせ持
たせるものである。光検出器２３は、図の様に、その受
光面が４つに分割されている。また、この受光面におけ
る光量分布は、前述の情報記録面上のスポットの合焦状
態に応じて変化する。例えば、対物レンズ１８の焦点位
置が記録面２０に一致しているときには、反射光２１は
平行光となり、回折光２２は図２の実線のようになっ
て、光検出器２３に２２ｂに示す形状で入射する。ま
た、対物レンズ１８が記録面に近ずきすぎた或いは遠ざ
かりすぎた場合には、反射光２１は発散光或いは集束光
となり、回折光２２は図２において夫々一点鎖線或いは
破線のようになって、光検出器２３上で夫々２２ｃ或い
は２２ａ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、図４及び図５は４分割光検出器２３
を光の入射側から見た図で図４は合焦状態、図３及び図
５は焦点外れ状態を示す。ここで、２３ａ，２３ｂ，２
３ｃ，２３ｄは夫々分割された受光面を示し、入射光束
の形状は上述のように、２２ａ，２２ｂ，２２ｃと変化
する。受光面２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄからの出
力を夫々Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄとすると、図６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２４の出力端
子２５には、図７に示す様なフォーカスエラー信号が得
られる。図７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１８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ことにより、オートフォーカスが可
能となる。 【００１４】次に、図１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８、図９及び図１０のよう
に情報担体の基板１９に溝１９ａが形成されているとす
ると、対物レンズ１８により、入射光束はこの溝１９ａ
の近傍に集光される。ここで図９は、目的の溝の上にス
ポットが生じている状態、図８及び図１０は夫々溝に対
してスポットが右または左に生じている状態を示す。こ
の基板１９上の記録面２０で反射される光束は溝１９ａ
での回折或いは散乱によるトラッキング情報を含む。図
１の光検出器２３で、前記反射光を受けると、受光面２
３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄで受ける光量は、前述の
図８、図９及び図１０の状態に応じて、夫々図１１、図
１２及び図１３のように変化する。従って図１４に示す
ように電気系で、 （Ｉａ＋Ｉｂ）−（Ｉｃ＋Ｉｄ） なる演算を行なう事によって、差動増幅器２６の出力端
子２７には、図１５に示す様なトラッキングエラー信号
が得られる。図１５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
ー信号に従い、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１８を光軸に垂直な方向に移動させ
る等の方法で、記録面２０に対するオートトラッキング
が可能となる。尚、ここで基板１９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、記録面
２０に記録された情報を検出する場合には、このような
溝がなくても、記録された信号列（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２３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１４のように光検出器２３の各受光面の出力を演
算することにより、同様にトラッキング信号が得られ
る。 【００１５】上記の実施例でもわかるように、本発明に
おいては、光源と対物レンズとの間に、前記光源から発
した光束を平行光束に変換して前記対物レンズに入射さ
せるコリメータレンズを設け、かつ、前記コリメータレ
ンズから前記対物レンズに向かう前記平行光束の光路中
に、前記回折格子を配置し、前記対物レンズを光軸に垂
直な方向に動かすことにより、前記情報記録面に対する
オートトラッキングを行うようにしたので、対物レンズ
を光軸に垂直な方向に移動した時に、回折格子への光束
の入射角度が変化しないので、回折格子の回折効率も変
化しない。また、前記対物レンズを光軸に垂直な方向に
移動した時に、情報記録面からの反射光束が入射する回
折格子上の領域の大きさも変化しない。そのため、対物
レンズを光軸に垂直な方向に移動した時に、回折格子に
より光検出器に導かれる反射光束の光量が変化しないの
で、良好なトラッキングエラー信号の検出が可能とな
る。 【００１６】図１６及び図１７は、本発明に用いる回折
格子の構造を模式的にあらわしたものである。図１６は
体積型回折格子を用いた光分割器３１の部分断面図であ
る。回折格子３３は、平行平板から成る基板３２及び３
４の間に挟まれ、屈折率の低い層３５と屈折率の高い層
３６とから構成されている。情報記録面からの入射光３
７は、この回折格子３３により回折されて回折光３８と
なる。回折格子３３が入射光３７に対してブラッグ条件
を大略満足している場合には、回折光３８は特定の回折
方向に大半のエネルギーが集中する。また、入射光３７
と回折光３８のなす角が直角に近いときには、この回折
効率は光束の偏光状態の影響を大きく受け、Ｐ偏光には
１００％の透過率を有し、Ｓ偏光には１００％近い回折
効率を有する。 【００１７】図１６のような回折格子３３は、重クロム
酸ゼラチン等の体積型ホログラム感材を用いて作製され
る。例えば、基板上に前述の感材を一様な厚さに形成
し、これに、同一レーザからの光束を分割した後、所定
の角度で重ね合せる事によって生ずる干渉縞を露光し、
更に現像処理する事によって回折格子が形成される。 【００１８】図１７は、本発明に用いられる光分割器４
１の他の構成例を示す部分断面図である。平行平板４
２，４３に挟持された回折格子４４は、適当な反射特
性、例えば偏光ビームスプリッタ特性を有する反射膜６
０を、凹凸を挟んだ形状をしている。従って、Ｐ偏光と
して入射する直線偏光５６に対しては、この回折格子４
４は何の作用もせずに、単なる平行平板としてふるま
い、またＳ偏光として入射する直線偏光５７に対しては
反射鏡として働き、回折光５８を生ずる。 【００１９】図１７のような回折格子４４は、フォトレ
ジスト等のレリーフ型の感光材料に適当な光学系を介し
て格子パターンを露光し、現像する事によって作製でき
る。また他に機械的に金型を加工し、インジェクショ
ン、コンプレッション、薄層コピー等の方法で基板とな
る層に転写する方法や、基板を直接切削する方法等によ
っても作製可能である。 【００２０】本発明に用いる回折格子は光を発散或いは
収束させながら回折するものであるが、このようなレン
ズ作用を有する回折格子は、一般にホログラムレンズ等
で良く知られているように簡単に得る事が出来る。例え
ば、図１８のように回折格子の各々の傾斜面を所定の軸
を中心とした円錐形に形成する事により、格子の配列方
向を含む面内においてパワーを有する回折格子が得られ
る。また、格子のピッチを徐々に変化させて形成する
と、回折角が場所によって異なり、入射光と回折光を含
む面内においてパワーを有する回折格子が得られる。当
然、これらを組み合せて、２次元的なレンズ作用を持た
せても良い。 【００２１】図１９は、図１８のような回折格子を光学
的な手段を用いて作製する方法を説明する図である。図
１９において、同一のレーザ光源から発し、不図示の光
学系によって分割された平行光束６１と６２は、夫々回
転軸６５を共有する円錐ミラー６３，６４に回転軸６５
に平行に入射する。各々の円錐ミラーで反射された２つ
の光束は、回転軸６５上に焦線を有する円錐波面とな
り、基板６６上のホログラム感材６７に入射する。この
ときに、感材面上の領域６８に生ずる干渉縞は、三次元
的に円転軸６５を回転中心とした円錐形となる。従っ
て、このように露光された干渉縞を現像処理することに
より、図１８に示したような集束作用を持つ解析格子が
形成される。 【００２２】本発明に用いる光分割器は、大きな基板上
に複数個まとめて加工し、これを切り出す事によって簡
単に作製する事が出来る。また、前述のように母型から
の転写によって作製する場合には、特に量産に適し、作
製コストも低減できる。また、本発明のような回折格子
は様々に設定される回折光の集束或いは発散作用を、作
製上の困難さを生ずる事なく実現できるので、安価に非
球面レンズと同様の作用を得ることも出来る。更に、本
発明の光分割器は、入射光が回折格子の傾斜面に場所よ
らず一定の角度で入射する為、プリズムの接合面に曲率
を持たせた従来例のように、光線の入射位置によって偏
光特性が異なるという事もない。 【００２３】 【００２４】 【００２５】 【００２６】 【００２７】本発明は、前述の実施例に限らず種々の変
形が考えられる。例えば実施例では光分割器からの光束
を直接光検出器に導く構成としたが、回折格子のレンズ
作用と、光分割器の端面或いは外部に設けられたレンズ
との組み合せによって光検出器に光束を導くようにして
も良い。また、本発明は光磁気記録を読み取る場合にも
用いることが出来る。 【００２８】 【発明の効果】以上説明したように、本発明は従来の光
ヘッド装置において、光源と対物レンズとの間に、前記
光源から発した光束を平行光束に変換して前記対物レン
ズに入射させるコリメータレンズを設け、かつ、前記コ
リメータレンズから前記対物レンズに向かう前記平行光
束の光路中に、前記回折格子を配置し、前記対物レンズ
を光軸に垂直な方向に動かすことにより、前記情報記録
面に対するオートトラッキングを行うようにしたので、
対物レンズを光軸に垂直な方向に移動した時に、回折格
子への光束の入射角度が変化しないので、回折格子の回
折効率も変化しない。また、前記対物レンズを光軸に垂
直な方向に移動した時に、情報記録面からの反射光束が
入射する回折格子上の領域の大きさも変化しない。その
ため、対物レンズを光軸に垂直な方向に移動した時に、
回折格子により光検出器に導かれる反射光束の光量が変
化しないので、良好なトラッキングエラー信号の検出が
可能となる。
に光を照射し、情報の検出又は記録を行なう光ヘッド装
置に関し、特に小型・軽量で量産に適した光ヘッド装置
に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、光ヘッド装置は例えば図２０に示
すように構成されていた。ここで、レーザ光源１から射
出した発散光束は、コリメータレンズ２に入射して平行
光束となり、偏光ビームスプリッタ３に入射する。ここ
で偏光ビームスプリッタ３は、特定の方向に振動面を有
する直線偏光をほぼ１００％透過し、これに直交する方
向に振動面を有する直線偏光をほぼ１００％反射する特
性を有している。この偏光ビームスプリッタ３を透過し
た直線偏光はλ／４板４を通過して円偏光となり、対物
レンズ５によって情報担体の基板６上に設けられた情報
記録面７に集光され、スポット径１μｍ前後のスポット
を形成する。また、この情報記録面７によって反射され
た光束は、対物レンズ５を通って平行光束となり、λ／
４板４を通過して入射時とは振動面の方向が直交する直
線偏光となり、偏光ビームスプリッタ３に再び入射す
る。ここで、偏光ビームスプリッタ３は、前述の様な特
性により光分割器として働き、情報記録面７からの反射
光を反射して入射光と分離せしめ、センサーレンズ８及
びシリンドリカルレンズ９を介して収束光束として光検
出器１０に導く。 【０００３】この様な光ヘッド装置を用いて情報を記録
する場合には、情報信号に従ってレーザ光源１を駆動
し、情報記録面７への入射光を変調せしめる事によって
行なう。また情報を検出する場合には、無変調の光を凹
凸のピット或いは反射率の変化等によって情報が記録さ
れた情報記録面７に照射し、この記録情報によって変調
を受けた反射光を光検出器１０で検出し、情報を再生す
る。 【０００４】また、光ヘッド装置においては、情報記録
面に高密度に情報を記録し、高密度に記録された情報を
検出する為に、光源からの光を常に情報記録面に合焦さ
せるオートフォーカシングが行なわれている。図２０の
装置は公知の非点収差法を用いた例を示す。シリンドリ
カルレンズ９は、反射光に非点収差を生じさせる。又、
光検出器１０はその受光面が４つに分割されていて、情
報記録面９が対物レンズ５の合焦位置にあるとき、即ち
光スポットが情報記録面７上で１μｍ程度の所定の大き
さに絞り込まれているときには、光検出器１０上で円形
の光量分布を生じる様に配置されている。この結果情報
記録面７が対物レンズ５の焦点位置から前後に移動する
と、光検出器１０上の光量分布は夫々長軸方向が直交し
た長円形に変化する。従って光検出器１０の各々の受光
面の出力を比較して前記光量分布の変化を検出する事に
より、フォーカスエラー信号が得られ、このフォーカス
エラー信号に従って不図示のアクチュエータで対物レン
ズ５を光軸方向に移動せしめることによってオートフォ
ーカシングが行なわれる。 【０００５】しかしながら、上述のような従来の光ヘッ
ド装置においてはセンサーレンズ等が必要であり、装置
の小型化，低価格化の障害となっていた。また、光検出
器によって良好な信号を得る為には、前記センサーレン
ズ等の光学素子を検出光の光軸に対して正確な位置及び
角度に置かねばならず、組立調整を繁雑にしていた。 【０００６】また、上記センサーレンズ等が不要な光ヘ
ッド装置が特開昭５９−８１４５号に提案されている。
この装置は前述のようなプリズムタイプのビームスプリ
ッタの接合面を曲面とし、凹面鏡として集光作用を持た
せたものである。しかし、この装置においては、ビーム
スプリッタを作製する際に、凸面或いは凹面を有するプ
リズムを個々に研磨して組み立てねばならず、量産に適
していない欠点があった。更に、ビームスプリッタの接
合面には偏光依存性の反射膜を設けるが、接合面を球面
或いは円筒面とした場合には、この反射膜への光の入射
角が場所によって異なり、偏光特性が変化してしまう。
従って、このような構成では厳密な偏光依存性は望めな
い。 【０００７】一方、特開昭５６−５７０１３号には、光
源と対物レンズとの間の光路中に回折格子を設け、この
回折格子で情報担体から反射された光を入射光と分離し
て光検出器に導く光ヘッド装置が提案されている。この
回折格子はレンズ作用を有し、光検出器に向かう光束に
非点収差を発生させ、所謂非点収差法を用いて光検出器
でフォーカシングエラーを検出する。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
回折を用いた光ヘッド装置を更に改良し、良好なトラッ
キングエラーの検出が可能な光ヘッド装置を提供する事
にある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、光
源から発した光束を対物レンズによって情報記録面に集
光するとともに、前記光源より前記情報記録面に至る光
路中に配設された回折格子により前記情報記録面からの
反射光束を光検出器に導き、トラッキングエラー信号の
検出と情報の検出又は記録を行なう光ヘッド装置におい
て、前記光源と前記対物レンズとの間に、前記光源から
発した光束を平行光束に変換して前記対物レンズに入射
させるコリメータレンズを設け、かつ、前記コリメータ
レンズから前記対物レンズに向かう前記平行光束の光路
中に、前記回折格子を配置し、前記対物レンズを光軸に
垂直な方向に動かすことにより、前記情報記録面に対す
るオートトラッキングを行う、事によって達成される。 【００１０】 【実施例】図１は、回折格子を用いた本発明の光ヘッド
装置の実施例を示す概略構成図である。半導体レーザ１
１から出射した光は、コリメータレンズ１２により平行
光束となり、光分割器１３に入射する。この光分割器１
３は、２枚の平行平板１４，１６と、その間に挟持され
た回折格子１５とから構成されている。この回折格子
は、その回折効率がＳ偏光に対してはほぼ１００％、Ｐ
偏光に対してはほぼ０％となるように形成されている。
また、半導体レーザ１１からの光は光分割器１３に対し
てＰ偏光となるように設定されている。従って、この入
射光はほとんど回折されずに透過しλ／４板１７に向か
う。λ／４板１７を通過した光は、円偏光となり、対物
レンズ１８によって情報担体の基板１９を介して情報記
録面２０に径１μｍ前後のスポットに集光される。情報
記録面２０で反射された光束は、対物レンズ１８を通っ
て平行光束となり、再び、λ／４板１７を透過して入射
時とは直交する方向に振動するＳ偏光となって光分割器
１３に入射する。この反射光２１は光分割器１３中の回
折格子１５によって回折されて回折光２２となり平行平
板中を全反射を繰り返しながら導波し、光検出器２３に
入射する。このように、回折格子１５の偏光特性を利用
して、光の利用効率を高めることができる。ここで、情
報を記録する場合には、情報信号に従って半導体レーザ
１１を駆動し、情報記録面２０への入射光を変調せしめ
る事によって行なう。また情報を検出する場合には、無
変調の光を情報記録面２０に照射し、そこに記録された
情報に従って変調を受けた反射光を光検出器２３で検出
し、情報を再生する。 【００１１】図１の光分割器１３を半導体レーザ側から
見た図を図２に示す。本実施例の回折格子は図２の紙面
内にパワーを持つレンズ作用を有しており、回折光２２
は集光されて光検出器２３に導かれる。 【００１２】本発明において、レンズ作用とは、回折格
子に入射する光の波面形状を変化させて回折し、回折光
を発散或いは収束せしめる事を指し、回折格子にセンサ
ーレンズ、シリンドリカルレンズなどの働きを合わせ持
たせるものである。光検出器２３は、図の様に、その受
光面が４つに分割されている。また、この受光面におけ
る光量分布は、前述の情報記録面上のスポットの合焦状
態に応じて変化する。例えば、対物レンズ１８の焦点位
置が記録面２０に一致しているときには、反射光２１は
平行光となり、回折光２２は図２の実線のようになっ
て、光検出器２３に２２ｂに示す形状で入射する。ま
た、対物レンズ１８が記録面に近ずきすぎた或いは遠ざ
かりすぎた場合には、反射光２１は発散光或いは集束光
となり、回折光２２は図２において夫々一点鎖線或いは
破線のようになって、光検出器２３上で夫々２２ｃ或い
は２２ａ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、図４及び図５は４分割光検出器２３
を光の入射側から見た図で図４は合焦状態、図３及び図
５は焦点外れ状態を示す。ここで、２３ａ，２３ｂ，２
３ｃ，２３ｄは夫々分割された受光面を示し、入射光束
の形状は上述のように、２２ａ，２２ｂ，２２ｃと変化
する。受光面２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄからの出
力を夫々Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄとすると、図６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２４の出力端
子２５には、図７に示す様なフォーカスエラー信号が得
られる。図７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１８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ことにより、オートフォーカスが可
能となる。 【００１４】次に、図１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８、図９及び図１０のよう
に情報担体の基板１９に溝１９ａが形成されているとす
ると、対物レンズ１８により、入射光束はこの溝１９ａ
の近傍に集光される。ここで図９は、目的の溝の上にス
ポットが生じている状態、図８及び図１０は夫々溝に対
してスポットが右または左に生じている状態を示す。こ
の基板１９上の記録面２０で反射される光束は溝１９ａ
での回折或いは散乱によるトラッキング情報を含む。図
１の光検出器２３で、前記反射光を受けると、受光面２
３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄで受ける光量は、前述の
図８、図９及び図１０の状態に応じて、夫々図１１、図
１２及び図１３のように変化する。従って図１４に示す
ように電気系で、 （Ｉａ＋Ｉｂ）−（Ｉｃ＋Ｉｄ） なる演算を行なう事によって、差動増幅器２６の出力端
子２７には、図１５に示す様なトラッキングエラー信号
が得られる。図１５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
ー信号に従い、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１８を光軸に垂直な方向に移動させ
る等の方法で、記録面２０に対するオートトラッキング
が可能となる。尚、ここで基板１９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、記録面
２０に記録された情報を検出する場合には、このような
溝がなくても、記録された信号列（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２３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１４のように光検出器２３の各受光面の出力を演
算することにより、同様にトラッキング信号が得られ
る。 【００１５】上記の実施例でもわかるように、本発明に
おいては、光源と対物レンズとの間に、前記光源から発
した光束を平行光束に変換して前記対物レンズに入射さ
せるコリメータレンズを設け、かつ、前記コリメータレ
ンズから前記対物レンズに向かう前記平行光束の光路中
に、前記回折格子を配置し、前記対物レンズを光軸に垂
直な方向に動かすことにより、前記情報記録面に対する
オートトラッキングを行うようにしたので、対物レンズ
を光軸に垂直な方向に移動した時に、回折格子への光束
の入射角度が変化しないので、回折格子の回折効率も変
化しない。また、前記対物レンズを光軸に垂直な方向に
移動した時に、情報記録面からの反射光束が入射する回
折格子上の領域の大きさも変化しない。そのため、対物
レンズを光軸に垂直な方向に移動した時に、回折格子に
より光検出器に導かれる反射光束の光量が変化しないの
で、良好なトラッキングエラー信号の検出が可能とな
る。 【００１６】図１６及び図１７は、本発明に用いる回折
格子の構造を模式的にあらわしたものである。図１６は
体積型回折格子を用いた光分割器３１の部分断面図であ
る。回折格子３３は、平行平板から成る基板３２及び３
４の間に挟まれ、屈折率の低い層３５と屈折率の高い層
３６とから構成されている。情報記録面からの入射光３
７は、この回折格子３３により回折されて回折光３８と
なる。回折格子３３が入射光３７に対してブラッグ条件
を大略満足している場合には、回折光３８は特定の回折
方向に大半のエネルギーが集中する。また、入射光３７
と回折光３８のなす角が直角に近いときには、この回折
効率は光束の偏光状態の影響を大きく受け、Ｐ偏光には
１００％の透過率を有し、Ｓ偏光には１００％近い回折
効率を有する。 【００１７】図１６のような回折格子３３は、重クロム
酸ゼラチン等の体積型ホログラム感材を用いて作製され
る。例えば、基板上に前述の感材を一様な厚さに形成
し、これに、同一レーザからの光束を分割した後、所定
の角度で重ね合せる事によって生ずる干渉縞を露光し、
更に現像処理する事によって回折格子が形成される。 【００１８】図１７は、本発明に用いられる光分割器４
１の他の構成例を示す部分断面図である。平行平板４
２，４３に挟持された回折格子４４は、適当な反射特
性、例えば偏光ビームスプリッタ特性を有する反射膜６
０を、凹凸を挟んだ形状をしている。従って、Ｐ偏光と
して入射する直線偏光５６に対しては、この回折格子４
４は何の作用もせずに、単なる平行平板としてふるま
い、またＳ偏光として入射する直線偏光５７に対しては
反射鏡として働き、回折光５８を生ずる。 【００１９】図１７のような回折格子４４は、フォトレ
ジスト等のレリーフ型の感光材料に適当な光学系を介し
て格子パターンを露光し、現像する事によって作製でき
る。また他に機械的に金型を加工し、インジェクショ
ン、コンプレッション、薄層コピー等の方法で基板とな
る層に転写する方法や、基板を直接切削する方法等によ
っても作製可能である。 【００２０】本発明に用いる回折格子は光を発散或いは
収束させながら回折するものであるが、このようなレン
ズ作用を有する回折格子は、一般にホログラムレンズ等
で良く知られているように簡単に得る事が出来る。例え
ば、図１８のように回折格子の各々の傾斜面を所定の軸
を中心とした円錐形に形成する事により、格子の配列方
向を含む面内においてパワーを有する回折格子が得られ
る。また、格子のピッチを徐々に変化させて形成する
と、回折角が場所によって異なり、入射光と回折光を含
む面内においてパワーを有する回折格子が得られる。当
然、これらを組み合せて、２次元的なレンズ作用を持た
せても良い。 【００２１】図１９は、図１８のような回折格子を光学
的な手段を用いて作製する方法を説明する図である。図
１９において、同一のレーザ光源から発し、不図示の光
学系によって分割された平行光束６１と６２は、夫々回
転軸６５を共有する円錐ミラー６３，６４に回転軸６５
に平行に入射する。各々の円錐ミラーで反射された２つ
の光束は、回転軸６５上に焦線を有する円錐波面とな
り、基板６６上のホログラム感材６７に入射する。この
ときに、感材面上の領域６８に生ずる干渉縞は、三次元
的に円転軸６５を回転中心とした円錐形となる。従っ
て、このように露光された干渉縞を現像処理することに
より、図１８に示したような集束作用を持つ解析格子が
形成される。 【００２２】本発明に用いる光分割器は、大きな基板上
に複数個まとめて加工し、これを切り出す事によって簡
単に作製する事が出来る。また、前述のように母型から
の転写によって作製する場合には、特に量産に適し、作
製コストも低減できる。また、本発明のような回折格子
は様々に設定される回折光の集束或いは発散作用を、作
製上の困難さを生ずる事なく実現できるので、安価に非
球面レンズと同様の作用を得ることも出来る。更に、本
発明の光分割器は、入射光が回折格子の傾斜面に場所よ
らず一定の角度で入射する為、プリズムの接合面に曲率
を持たせた従来例のように、光線の入射位置によって偏
光特性が異なるという事もない。 【００２３】 【００２４】 【００２５】 【００２６】 【００２７】本発明は、前述の実施例に限らず種々の変
形が考えられる。例えば実施例では光分割器からの光束
を直接光検出器に導く構成としたが、回折格子のレンズ
作用と、光分割器の端面或いは外部に設けられたレンズ
との組み合せによって光検出器に光束を導くようにして
も良い。また、本発明は光磁気記録を読み取る場合にも
用いることが出来る。 【００２８】 【発明の効果】以上説明したように、本発明は従来の光
ヘッド装置において、光源と対物レンズとの間に、前記
光源から発した光束を平行光束に変換して前記対物レン
ズに入射させるコリメータレンズを設け、かつ、前記コ
リメータレンズから前記対物レンズに向かう前記平行光
束の光路中に、前記回折格子を配置し、前記対物レンズ
を光軸に垂直な方向に動かすことにより、前記情報記録
面に対するオートトラッキングを行うようにしたので、
対物レンズを光軸に垂直な方向に移動した時に、回折格
子への光束の入射角度が変化しないので、回折格子の回
折効率も変化しない。また、前記対物レンズを光軸に垂
直な方向に移動した時に、情報記録面からの反射光束が
入射する回折格子上の領域の大きさも変化しない。その
ため、対物レンズを光軸に垂直な方向に移動した時に、
回折格子により光検出器に導かれる反射光束の光量が変
化しないので、良好なトラッキングエラー信号の検出が
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す概略図である。
【図２】図１の光分割器を半導体レーザ側から見た図で
ある。 【図３】フォーカス誤差による光検出器上の光量分布の
変化を示す図である。 【図４】フォーカス誤差による光検出器上の光量分布の
変化を示す図である。 【図５】フォーカス誤差による光検出器上の光量分布の
変化を示す図である。 【図６】フォーカス誤差検知の電気系を示す図である。 【図７】フォーカスエラー信号を示す図である。 【図８】記録面における光スポットの位置変動を示す図
である。 【図９】記録面における光スポットの位置変動を示す図
である。 【図１０】記録面における光スポットの位置変動を示す
図である。 【図１１】光スポットの位置変動による光検出器上の光
量変化を示す図である。 【図１２】光スポットの位置変動による光検出器上の光
量変化を示す図である。 【図１３】光スポットの位置変動による光検出器上の光
量変化を示す図である。 【図１４】トラッキング誤差検知の電気系を示す図であ
る。 【図１５】トラッキングエラー信号を示す図である。 【図１６】本発明に用いられる回折格子の構成例を示す
略断面図である。 【図１７】本発明に用いられる回折格子の構成例を示す
略断面図である。 【図１８】回折格子の傾斜面の様子を示す斜視図であ
る。 【図１９】回折格子の作製方法の一例を説明する図であ
る。 【図２０】従来の光ヘッド装置の構成を示す概略図であ
る。 【符号の説明】 １１ 半導体レーザ １３ 光分割器 １４ 平行平板 １５ 回折格子 １６ 平行平板 １２ コリメータレンズ １７ λ／４板 １８ 対物レンズ １９ 基板 ２０ 情報記録面 ２３ 光検出器
ある。 【図３】フォーカス誤差による光検出器上の光量分布の
変化を示す図である。 【図４】フォーカス誤差による光検出器上の光量分布の
変化を示す図である。 【図５】フォーカス誤差による光検出器上の光量分布の
変化を示す図である。 【図６】フォーカス誤差検知の電気系を示す図である。 【図７】フォーカスエラー信号を示す図である。 【図８】記録面における光スポットの位置変動を示す図
である。 【図９】記録面における光スポットの位置変動を示す図
である。 【図１０】記録面における光スポットの位置変動を示す
図である。 【図１１】光スポットの位置変動による光検出器上の光
量変化を示す図である。 【図１２】光スポットの位置変動による光検出器上の光
量変化を示す図である。 【図１３】光スポットの位置変動による光検出器上の光
量変化を示す図である。 【図１４】トラッキング誤差検知の電気系を示す図であ
る。 【図１５】トラッキングエラー信号を示す図である。 【図１６】本発明に用いられる回折格子の構成例を示す
略断面図である。 【図１７】本発明に用いられる回折格子の構成例を示す
略断面図である。 【図１８】回折格子の傾斜面の様子を示す斜視図であ
る。 【図１９】回折格子の作製方法の一例を説明する図であ
る。 【図２０】従来の光ヘッド装置の構成を示す概略図であ
る。 【符号の説明】 １１ 半導体レーザ １３ 光分割器 １４ 平行平板 １５ 回折格子 １６ 平行平板 １２ コリメータレンズ １７ λ／４板 １８ 対物レンズ １９ 基板 ２０ 情報記録面 ２３ 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
(72)発明者 大沢 大
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
(56)参考文献 実開 昭60−173134（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．光源から発した光束を対物レンズによって情報記録
面に集光するとともに、前記光源より前記情報記録面に
至る光路中に配設された回折格子により前記情報記録面
からの反射光束を光検出器に導き、トラッキングエラー
信号の検出と情報の検出又は記録を行なう光ヘッド装置
において、 前記光源と前記対物レンズとの間に、前記光源から発し
た光束を平行光束に変換して前記対物レンズに入射させ
るコリメータレンズを設け、かつ、前記コリメータレン
ズから前記対物レンズに向かう前記平行光束の光路中
に、前記回折格子を配置し、 前記対物レンズを光軸に垂直な方向に動かすことによ
り、前記情報記録面に対するオートトラッキングを行う
事を特徴とする光ヘッド装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7038421A JP2667962B2 (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | 光ヘッド装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7038421A JP2667962B2 (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | 光ヘッド装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4312090A Division JP2660140B2 (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 光ヘッド装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07282459A JPH07282459A (ja) | 1995-10-27 |
| JP2667962B2 true JP2667962B2 (ja) | 1997-10-27 |
Family
ID=12524860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7038421A Expired - Lifetime JP2667962B2 (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | 光ヘッド装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2667962B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006330431A (ja) * | 2005-05-27 | 2006-12-07 | Victor Co Of Japan Ltd | フレネルレンズ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0713060Y2 (ja) * | 1984-04-26 | 1995-03-29 | パイオニア株式会社 | 光学式ピツクアツプ装置 |
-
1995
- 1995-02-27 JP JP7038421A patent/JP2667962B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07282459A (ja) | 1995-10-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |