JP2684822B2 - 光ピックアップヘッド装置 - Google Patents
光ピックアップヘッド装置Info
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/125—Optical beam sources therefor, e.g. laser control circuitry specially adapted for optical storage devices; Modulators, e.g. means for controlling the size or intensity of optical spots or optical traces
- G11B7/127—Lasers; Multiple laser arrays
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- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/123—Integrated head arrangements, e.g. with source and detectors mounted on the same substrate
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- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/13—Optical detectors therefor
- G11B7/131—Arrangement of detectors in a multiple array
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- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1353—Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
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- Optical Head (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光ディスクあるいは光カードなど、光記憶
媒体上にピット列で記憶される光学情報を再生可能な光
ピックアップヘッド装置に関するものである。
媒体上にピット列で記憶される光学情報を再生可能な光
ピックアップヘッド装置に関するものである。
従来の技術 高密度・大容量の記憶媒体として、ピット状パターン
を有する光ディスクを用いる光メモリ技術は、ディジタ
ルオーディオディスク，ビデオディスク，文書ファイル
ディスク，さらにはデータファイルと用途を拡張しつ
つ、実用化されてきている。ミクロンオーダに絞られた
光ビームを介して光ディスクへの情報の記録再生が高い
信頼性のもとに首尾よく遂行されるメカニズムは、ひと
えにその光学系に因っている。その光学系の主要部であ
る光ピックアップヘッド装置の基本的な機能は、（Ｉ）
回折限界の微小スポットを形成する集光性、（II）前記
光学系の焦点制御とピット信号検出、および（III）同
トラッキング制御の３種類に大別される。これらは、目
的、用途に応じて、各種の光学系ならびに光電変換検出
方式の組合せによって実現されており、特に近年、光学
系を簡素化，小型化するために、１枚のホログラム素子
にフォーカスおよびトラッキング制御用の所定波面を記
録しておき、光ピックアップヘッド装置の読み取りビー
ムで再生される各波面を光検出器に導く技術が開示され
ている。1)〜4) １）特開昭64−55745号，倉田，小形，西原，戸村 ２）USPatent 4,358,200 11/1982“Optical Focussing
−error Detection Method" ３）USPatent 4,665,310 5/1987“Apparatus for opti
cally scanning an information plane where in a di
ffraction grating splits the beam into two−beams" ４）USPatent 4,731,772 5/1988“Optical Head using
Hologram Lens for both Beam Splitting and Focus E
rror Detection Function" 例えば第７図（ａ）に、特開昭64−55745号において
開示された光ピックアップヘッド装置の構成を、同図
（ｂ）〜（ｄ）に前記光ピックアップヘッド装置におけ
る６分割フォトディテクタを構成するフォトディテクタ
A,B,C,D,E,F上の光スポットの様子をそれぞれ示す。同
図（ａ）において、半導体レーザ光源１より出射される
レーザ光９は、回折素子（ホログラム素子）２の回折格
子面４の回折格子部4aに入射し、ディスク７上のピット
信号及びフォーカスのずれを読むための０次回折光9a
と、トラッキングのずれを読むための１対の１次回折光
10a,11aに分けられる。これら３本の光束9a,10a,11aの
ホログラフィックグレーティング面３で発生される０次
回折光がコリメートレンズ５によって平行にされ、対物
レンズ６に入射して、ディスク７の情報信号面上に３つ
の光スポット9b,10b,11bを形成する。ホログラフィック
グレーティング面３で形成される３本の光束9a,10a,11a
の１次回折光は上記ディスク７上ではスポットを形成せ
ず、信号には影響を与えないようになっている。また、
光スポット10b,11bは０次光9aの光スポット9bを挾ん
で，ディスク７のタンジェンシャル方向で先行または後
行する光スポットになっている。
を有する光ディスクを用いる光メモリ技術は、ディジタ
ルオーディオディスク，ビデオディスク，文書ファイル
ディスク，さらにはデータファイルと用途を拡張しつ
つ、実用化されてきている。ミクロンオーダに絞られた
光ビームを介して光ディスクへの情報の記録再生が高い
信頼性のもとに首尾よく遂行されるメカニズムは、ひと
えにその光学系に因っている。その光学系の主要部であ
る光ピックアップヘッド装置の基本的な機能は、（Ｉ）
回折限界の微小スポットを形成する集光性、（II）前記
光学系の焦点制御とピット信号検出、および（III）同
トラッキング制御の３種類に大別される。これらは、目
的、用途に応じて、各種の光学系ならびに光電変換検出
方式の組合せによって実現されており、特に近年、光学
系を簡素化，小型化するために、１枚のホログラム素子
にフォーカスおよびトラッキング制御用の所定波面を記
録しておき、光ピックアップヘッド装置の読み取りビー
ムで再生される各波面を光検出器に導く技術が開示され
ている。1)〜4) １）特開昭64−55745号，倉田，小形，西原，戸村 ２）USPatent 4,358,200 11/1982“Optical Focussing
−error Detection Method" ３）USPatent 4,665,310 5/1987“Apparatus for opti
cally scanning an information plane where in a di
ffraction grating splits the beam into two−beams" ４）USPatent 4,731,772 5/1988“Optical Head using
Hologram Lens for both Beam Splitting and Focus E
rror Detection Function" 例えば第７図（ａ）に、特開昭64−55745号において
開示された光ピックアップヘッド装置の構成を、同図
（ｂ）〜（ｄ）に前記光ピックアップヘッド装置におけ
る６分割フォトディテクタを構成するフォトディテクタ
A,B,C,D,E,F上の光スポットの様子をそれぞれ示す。同
図（ａ）において、半導体レーザ光源１より出射される
レーザ光９は、回折素子（ホログラム素子）２の回折格
子面４の回折格子部4aに入射し、ディスク７上のピット
信号及びフォーカスのずれを読むための０次回折光9a
と、トラッキングのずれを読むための１対の１次回折光
10a,11aに分けられる。これら３本の光束9a,10a,11aの
ホログラフィックグレーティング面３で発生される０次
回折光がコリメートレンズ５によって平行にされ、対物
レンズ６に入射して、ディスク７の情報信号面上に３つ
の光スポット9b,10b,11bを形成する。ホログラフィック
グレーティング面３で形成される３本の光束9a,10a,11a
の１次回折光は上記ディスク７上ではスポットを形成せ
ず、信号には影響を与えないようになっている。また、
光スポット10b,11bは０次光9aの光スポット9bを挾ん
で，ディスク７のタンジェンシャル方向で先行または後
行する光スポットになっている。
ディスク７の情報信号面で反射される反射光は、再び
対物レンズ６及びコリメートレンズ５を介して、回折素
子２のホログラフィックグレーティング面３に入射す
る。このとき、該ホログラフィックグレーティング面３
では、異なる方向に回折光を発生させる２つのホログラ
フィックグレーティング部3a,3bにより、０次回折光と
２組の１次回折光9c,10c,11cと9d,10d,11dが形成され、
０次回折光は半導体レーザ光源１への戻り光となり、２
組の１次回折光9c,10c,11cと9d,10d,11dは、非回折格子
部4bを通り、６分割フォトディテタ８に入射し、光スポ
ット9e,10e,11eと9f,10f,11fを形成する。同図（ｃ）
は、光束９（ａ）がディスク７上で焦点を結んでいる場
合，同図（ｂ）（ｄ）はそれぞれ逆相でデフォーカスし
ている場合の６分割フォトディテクタ８上のスポット9
e,10e,11e,9f,10f,11fの様子を表わしている。FE信号は
ダブルナイフエッジ法により、TE信号は３ビーム法によ
って検出するこの方式では以下の演算によりFE,TE信号
を得る。
対物レンズ６及びコリメートレンズ５を介して、回折素
子２のホログラフィックグレーティング面３に入射す
る。このとき、該ホログラフィックグレーティング面３
では、異なる方向に回折光を発生させる２つのホログラ
フィックグレーティング部3a,3bにより、０次回折光と
２組の１次回折光9c,10c,11cと9d,10d,11dが形成され、
０次回折光は半導体レーザ光源１への戻り光となり、２
組の１次回折光9c,10c,11cと9d,10d,11dは、非回折格子
部4bを通り、６分割フォトディテタ８に入射し、光スポ
ット9e,10e,11eと9f,10f,11fを形成する。同図（ｃ）
は、光束９（ａ）がディスク７上で焦点を結んでいる場
合，同図（ｂ）（ｄ）はそれぞれ逆相でデフォーカスし
ている場合の６分割フォトディテクタ８上のスポット9
e,10e,11e,9f,10f,11fの様子を表わしている。FE信号は
ダブルナイフエッジ法により、TE信号は３ビーム法によ
って検出するこの方式では以下の演算によりFE,TE信号
を得る。
FE＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ） TE＝Ｅ−Ｆ また、ディスク７のピット信号であるRF信号は次式の
演算を行うことにより得られる。
演算を行うことにより得られる。
RF＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ 発明が解決しようとする課題 従来のホログラム素子を用いた光ピックアップヘッド
装置は、以上のように構成されている。しかしながら、
上記の従来例として示した光ピックアップヘッド装置で
は、光ディスク７から反射，回折したビームをホログラ
フィックグレーティング面３で回折させ受光素子に導い
ているが、このとき、ホログラフィックグレーティング
面３で回折したビーム9c,9d,10c,10d,11c,11dが回折格
子面４で再び回折されないようにホログラム素子２を構
成する基板を厚く、また、回折格子面４の回折格子部4a
の面積を小さくしなければならない。例えば、従来例に
示した光ピックアップヘッド装置の具体的な例として、
シャープ社が製造販売を行っているホログラムレーザユ
ニットLT0H30Pではホログラム素子の基板の厚さが3mm,
回折格子部の面積は約1mmΦ程度の大きさとなってい
る。この結果、光ピックアップヘッド装置の重さは重く
なり、また、光ピックアップヘッド装置を組み立てる
際、ホログラム素子２の設定位置にミクロンオーダーの
高い精度を必要とするという欠点があった。
装置は、以上のように構成されている。しかしながら、
上記の従来例として示した光ピックアップヘッド装置で
は、光ディスク７から反射，回折したビームをホログラ
フィックグレーティング面３で回折させ受光素子に導い
ているが、このとき、ホログラフィックグレーティング
面３で回折したビーム9c,9d,10c,10d,11c,11dが回折格
子面４で再び回折されないようにホログラム素子２を構
成する基板を厚く、また、回折格子面４の回折格子部4a
の面積を小さくしなければならない。例えば、従来例に
示した光ピックアップヘッド装置の具体的な例として、
シャープ社が製造販売を行っているホログラムレーザユ
ニットLT0H30Pではホログラム素子の基板の厚さが3mm,
回折格子部の面積は約1mmΦ程度の大きさとなってい
る。この結果、光ピックアップヘッド装置の重さは重く
なり、また、光ピックアップヘッド装置を組み立てる
際、ホログラム素子２の設定位置にミクロンオーダーの
高い精度を必要とするという欠点があった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもの
で、ホログラム素子に薄い基板を用いて軽量化を実現
し、さらに、ホログラム素子の設定位置を精度を大きく
緩和し、生産性に優れた光ピックアップヘッド装置を提
供することを目的とする。
で、ホログラム素子に薄い基板を用いて軽量化を実現
し、さらに、ホログラム素子の設定位置を精度を大きく
緩和し、生産性に優れた光ピックアップヘッド装置を提
供することを目的とする。
課題を解決するための手段 前記課題を解決するために、 本発明においては、コヒーレントビームを発するレー
ザ光源と、レーザ光源からのレーザ光を受け光記憶媒体
に集光する集光レンズと、光記憶媒体から反射，回折さ
れて戻る光束を受けて回折光を発生させるホログラム素
子と、ホログラム素子から発生する回折光を受けて光電
流を出力する複数のフォトディテクタからなるフォトデ
ィテクタユニットから構成された光ピックアップヘッド
装置において、ホログラム素子にはフォーカス誤差信号
の検出を可能にする回折光を発生させるホログラフィッ
クパターンを記録し、さらに前記ホログラフィックパタ
ーン領域の前記光記憶媒体で反射，回折されたビームを
受ける実質的な中心を原点としてＸ軸をピット列方向す
なわち前記光記憶媒体のタンジェンシャル方向に事実上
延在させ及びＹ軸をピット列を横切る方向すなわち前記
光記憶媒体のラジアル方向に事実上延在させた仮想のＸ
−Ｙ座標系の個々の象限に回折格子を記録し、前記回折
格子は光記憶媒体に記録されているピットで反射，回折
されるビームのファーフィールドパターンの一部分を回
折光として分割してフォトディテクタユニットへ導き、
前記フォトディテクタユニットから出力される光電流の
位相を比較，演算することによりトラッキング誤差信号
を得る位相差法によりトラッキング誤差信号を検出す
る。
ザ光源と、レーザ光源からのレーザ光を受け光記憶媒体
に集光する集光レンズと、光記憶媒体から反射，回折さ
れて戻る光束を受けて回折光を発生させるホログラム素
子と、ホログラム素子から発生する回折光を受けて光電
流を出力する複数のフォトディテクタからなるフォトデ
ィテクタユニットから構成された光ピックアップヘッド
装置において、ホログラム素子にはフォーカス誤差信号
の検出を可能にする回折光を発生させるホログラフィッ
クパターンを記録し、さらに前記ホログラフィックパタ
ーン領域の前記光記憶媒体で反射，回折されたビームを
受ける実質的な中心を原点としてＸ軸をピット列方向す
なわち前記光記憶媒体のタンジェンシャル方向に事実上
延在させ及びＹ軸をピット列を横切る方向すなわち前記
光記憶媒体のラジアル方向に事実上延在させた仮想のＸ
−Ｙ座標系の個々の象限に回折格子を記録し、前記回折
格子は光記憶媒体に記録されているピットで反射，回折
されるビームのファーフィールドパターンの一部分を回
折光として分割してフォトディテクタユニットへ導き、
前記フォトディテクタユニットから出力される光電流の
位相を比較，演算することによりトラッキング誤差信号
を得る位相差法によりトラッキング誤差信号を検出す
る。
作用 本発明の光ピックアップヘッド装置においては、上記
手段を用いてトラッキング誤差信号を検出することによ
り、ホログラム領域を基板の片面にのみ形成すればよい
のでホログラム素子に薄い基板を用いることができその
結果光ピックアップヘッド装置の軽量化を実現すること
ができ、さらに、光ピックアップヘッド装置を組み立て
る際にホログラム素子が正規の位置とは異なる位置に設
定されても位相差法では回折格子からの回折光の強度で
はなく位相を比較してトラッキング誤差信号を得るため
にトラッキング誤差信号に与える影響は極めて少なく安
定にトラッキング誤差信号を検出することが可能とな
る。
手段を用いてトラッキング誤差信号を検出することによ
り、ホログラム領域を基板の片面にのみ形成すればよい
のでホログラム素子に薄い基板を用いることができその
結果光ピックアップヘッド装置の軽量化を実現すること
ができ、さらに、光ピックアップヘッド装置を組み立て
る際にホログラム素子が正規の位置とは異なる位置に設
定されても位相差法では回折格子からの回折光の強度で
はなく位相を比較してトラッキング誤差信号を得るため
にトラッキング誤差信号に与える影響は極めて少なく安
定にトラッキング誤差信号を検出することが可能とな
る。
実施例 第２図は、本発明の一実施例による光ピックアップヘ
ッド装置の概略構成を示す。同図において、100はコヒ
ーレントビームを発する半導体レーザ（例えば波長λ
780nm）、50はフォトディテクタユニット、30は光源100
から発生する熱を放熱するブロック、20は光源100とフ
ォトディテクタユニット50とを収納しているパッケージ
であり、光源100とフォトディテクタユニット50とパッ
ケージ20とでハイブリッドデバイスを構成している。10
1はパッケージ20に収納された光源100及びフォトディテ
クタユニット50を外部回路と接続可能にする接続端子、
80は有限焦点系集光レンズ、910はフォーカス制御用の
アクチュエータ、920はトラッキング制御用のアクチュ
エータ、40は光記憶媒体（光ディスク）であって、光源
100から発したビーム800はレンズ80で光記憶媒体40上に
集光される。このとき60は異なる方向に回折光81,82を
発生させる２種類のホログラフィックグレーティングが
記録されているホログラム素子でさらにこのホログラム
素子60の一部分には異なる４種類の回折格子が形成して
あり、光源100とレンズ80の間に介在して往路ではその
０次回折光800が光記憶媒体40上に集光されることにな
る。光記憶媒体40において、41はピットが形成された基
板、42は保護膜である。光記憶媒体40上で反射，回折さ
れたビームは復路で再びレンズ80を通過した後ホログラ
ム素子60に入射して、光軸方向の回折する０次回折光80
0の他に、その光軸外にFE信号を得るための２つの回折
光波面81,82及びTE信号を得るための波面83,84,85,86を
生成する。ホログラム素子60の詳細については後述す
る。ここでは、回折光81〜86は光源100の発光点102より
もパッケージ20の底部に近い面に受光面が位置している
フォトディテクタユニット50で受光している。パッケー
ジ20の底部にフォトディテクタユニット50を配置するこ
とにより、パケージ20における接続端子101の高さを低
く保った状態でフォトディテクタユニット50と接続端子
101の上部とを同一平面に配置することができ、ボンデ
ィングワイヤを短く、安定に保つことを可能としてい
る。
ッド装置の概略構成を示す。同図において、100はコヒ
ーレントビームを発する半導体レーザ（例えば波長λ
780nm）、50はフォトディテクタユニット、30は光源100
から発生する熱を放熱するブロック、20は光源100とフ
ォトディテクタユニット50とを収納しているパッケージ
であり、光源100とフォトディテクタユニット50とパッ
ケージ20とでハイブリッドデバイスを構成している。10
1はパッケージ20に収納された光源100及びフォトディテ
クタユニット50を外部回路と接続可能にする接続端子、
80は有限焦点系集光レンズ、910はフォーカス制御用の
アクチュエータ、920はトラッキング制御用のアクチュ
エータ、40は光記憶媒体（光ディスク）であって、光源
100から発したビーム800はレンズ80で光記憶媒体40上に
集光される。このとき60は異なる方向に回折光81,82を
発生させる２種類のホログラフィックグレーティングが
記録されているホログラム素子でさらにこのホログラム
素子60の一部分には異なる４種類の回折格子が形成して
あり、光源100とレンズ80の間に介在して往路ではその
０次回折光800が光記憶媒体40上に集光されることにな
る。光記憶媒体40において、41はピットが形成された基
板、42は保護膜である。光記憶媒体40上で反射，回折さ
れたビームは復路で再びレンズ80を通過した後ホログラ
ム素子60に入射して、光軸方向の回折する０次回折光80
0の他に、その光軸外にFE信号を得るための２つの回折
光波面81,82及びTE信号を得るための波面83,84,85,86を
生成する。ホログラム素子60の詳細については後述す
る。ここでは、回折光81〜86は光源100の発光点102より
もパッケージ20の底部に近い面に受光面が位置している
フォトディテクタユニット50で受光している。パッケー
ジ20の底部にフォトディテクタユニット50を配置するこ
とにより、パケージ20における接続端子101の高さを低
く保った状態でフォトディテクタユニット50と接続端子
101の上部とを同一平面に配置することができ、ボンデ
ィングワイヤを短く、安定に保つことを可能としてい
る。
第３図は本発明の実施例における光源とフォトディテ
クタユニットを含むパッケージの構造をさらに詳しく説
明するものであり、光源100とフォトディテクタユニッ
ト50とパッケージ20から構成されるハイブリッドデバイ
スのパッケージ20の上部から眺めた様子を示している。
23は光源100及びフォトディテクタユニット50を外部回
路に接続することを可能にする接続端子101と結線して
いるボンディングワイヤである。ホログラム素子60の設
計は次のように行う。光源100から発したビーム800が光
記憶媒体40に対して合焦点にあるとき、FE信号を検出す
るために用いるホログラム素子60からの回折光81はフォ
トディテクタユニット50を構成するフォトディテクタ50
2,503の分割線上で及び回折光82はフォトディテクタユ
ニット50を構成するフォトディテクタ504,505の分割線
上で各々合焦点となるようにフォトディテクタユニット
50の表面に焦点P1及びP2を決定する。一方、TE信号を検
出するために用いるホログラム素子60からの回折光83,8
4,85,86はフォトディテクタユニット50を構成するフォ
トディテクタ501及び506からはみ出さない程度のビーム
サイズとなるように焦点を決定し、例えばこれらの回折
光83〜86もフォトディテクタユニット50の表面に焦点
P3,P4,P5,P6を設定すればよい。ホログラム素子60上の
格子パターンは、光源100の発光点102を参照光の光源、
点P1〜P6を物体光の光源として、これらの光源から発す
るビームがホログラム素子60の位置で重なり合うことに
よって生じる干渉縞をホログラム素子60の所望の領域に
記録することにより得られる。ホログラム素子60を記録
する手段としては二光束干渉法やComputer Generated
Hologram（CGH）があり、これらの技術は従来からよ
く知られている技術なので詳細な説明は省略する。な
お、本実施例において、ハイブリッドデバイスを構成す
るフォトディテクタユニット50の位置は接続端子101と
のボンディングワイヤー23を安定に保つために接続端子
101の上部と同じ高さにした例を示しているが、あくま
でも一実施例であり、フォトディテクタユニット50の位
置が本発明に制約を与えないことはホログラム素子60の
設計方法により明白である。
クタユニットを含むパッケージの構造をさらに詳しく説
明するものであり、光源100とフォトディテクタユニッ
ト50とパッケージ20から構成されるハイブリッドデバイ
スのパッケージ20の上部から眺めた様子を示している。
23は光源100及びフォトディテクタユニット50を外部回
路に接続することを可能にする接続端子101と結線して
いるボンディングワイヤである。ホログラム素子60の設
計は次のように行う。光源100から発したビーム800が光
記憶媒体40に対して合焦点にあるとき、FE信号を検出す
るために用いるホログラム素子60からの回折光81はフォ
トディテクタユニット50を構成するフォトディテクタ50
2,503の分割線上で及び回折光82はフォトディテクタユ
ニット50を構成するフォトディテクタ504,505の分割線
上で各々合焦点となるようにフォトディテクタユニット
50の表面に焦点P1及びP2を決定する。一方、TE信号を検
出するために用いるホログラム素子60からの回折光83,8
4,85,86はフォトディテクタユニット50を構成するフォ
トディテクタ501及び506からはみ出さない程度のビーム
サイズとなるように焦点を決定し、例えばこれらの回折
光83〜86もフォトディテクタユニット50の表面に焦点
P3,P4,P5,P6を設定すればよい。ホログラム素子60上の
格子パターンは、光源100の発光点102を参照光の光源、
点P1〜P6を物体光の光源として、これらの光源から発す
るビームがホログラム素子60の位置で重なり合うことに
よって生じる干渉縞をホログラム素子60の所望の領域に
記録することにより得られる。ホログラム素子60を記録
する手段としては二光束干渉法やComputer Generated
Hologram（CGH）があり、これらの技術は従来からよ
く知られている技術なので詳細な説明は省略する。な
お、本実施例において、ハイブリッドデバイスを構成す
るフォトディテクタユニット50の位置は接続端子101と
のボンディングワイヤー23を安定に保つために接続端子
101の上部と同じ高さにした例を示しているが、あくま
でも一実施例であり、フォトディテクタユニット50の位
置が本発明に制約を与えないことはホログラム素子60の
設計方法により明白である。
第１図（ａ）に、ホログラム素子60に記録されたパタ
ーンの一例を、同図（ｂ）にホログラム素子60からの回
折光のフォトディテクタユニット50上での様子をそれぞ
れ示す。同図（ａ）は、ホログラム素子60の機能領域区
分を模式的に示している。ホログラム素子60は、FE信号
検出用として異なる方向に回折する２つの波面を再生可
能なホログラフィックグレーティング領域641,642とTE
信号検出用として格子状パターンを各々他と異なる方向
に記録した領域643,644,645,646とからなる。このホロ
グラム素子60においてＸは光記憶媒体40で反射，回折さ
れたビームを受けるホログラフィックパターン領域の実
質的な中心を原点としてピット列方向すなわち光記憶媒
体40のタンジエンシャル方向に事実上延在させ、Ｙはピ
ット列を横切る方向すなわち光記憶媒体40のラジアル方
向に事実上延在させた仮想のＸ−Ｙ座標系の座標軸を表
わしており、TE信号検出用の格子状パターン643〜646は
それぞれ個々の象限に形成している。ホログラム素子60
から再生される波面は同図（ｂ）に示すように、回折光
81はホログラム素子60の機能領域642から、回折光82は
ホログラム素子60の機能領域641から、回折光83はホロ
グラム素子60の機能領域643から、回折光84はホログラ
ム素子60の機能領域646から、回折光85はホログラム素
子60の機能領域645から、回折光86はホログラム素子60
の機能領域644からそれぞれ得られる。
ーンの一例を、同図（ｂ）にホログラム素子60からの回
折光のフォトディテクタユニット50上での様子をそれぞ
れ示す。同図（ａ）は、ホログラム素子60の機能領域区
分を模式的に示している。ホログラム素子60は、FE信号
検出用として異なる方向に回折する２つの波面を再生可
能なホログラフィックグレーティング領域641,642とTE
信号検出用として格子状パターンを各々他と異なる方向
に記録した領域643,644,645,646とからなる。このホロ
グラム素子60においてＸは光記憶媒体40で反射，回折さ
れたビームを受けるホログラフィックパターン領域の実
質的な中心を原点としてピット列方向すなわち光記憶媒
体40のタンジエンシャル方向に事実上延在させ、Ｙはピ
ット列を横切る方向すなわち光記憶媒体40のラジアル方
向に事実上延在させた仮想のＸ−Ｙ座標系の座標軸を表
わしており、TE信号検出用の格子状パターン643〜646は
それぞれ個々の象限に形成している。ホログラム素子60
から再生される波面は同図（ｂ）に示すように、回折光
81はホログラム素子60の機能領域642から、回折光82は
ホログラム素子60の機能領域641から、回折光83はホロ
グラム素子60の機能領域643から、回折光84はホログラ
ム素子60の機能領域646から、回折光85はホログラム素
子60の機能領域645から、回折光86はホログラム素子60
の機能領域644からそれぞれ得られる。
次に、実施例における信号検出方法を詳しく説明す
る。第４図は、第２図で示したハイブリッドデバイスに
おけるフォトディテクタユニット50の各フォトディテク
タ領域501〜506で検出される回折光81〜86の関係を模式
的にかつ一般的に表している。同図（ｂ）は光源100か
ら発したビーム800が光記憶媒体40上で焦点を結んでい
る場合であり、同図（ａ）及び（ｃ）は各々逆位相での
デフォーカス状態を示す。FE信号はフォトディテタ503
と504の出力の和からフォトディテクタ502と505の出力
の和を減算することにより得られる。このFE信号の検出
方式はダブルナイフエッジ法と呼ばれており衆知の技術
である。一方、TE信号はフォトディテクタ501と506の出
力の位相を比較，演算することにより得られ、このTE信
号の検出法は位相差法と呼ばれており、この検出方式も
衆知の技術であり、例えば“ナショナルテクニカルレポ
ート（National Technical Report）Vol.32 No.4 p
p72〜で詳しく述べられている。また、RF信号はフォト
ディテクタ501〜506の出力を総和することにより得られ
る。本発明における重要な点はホログラム素子60の一部
領域に記録した回折格子643〜646により光記憶媒体40で
反射，回折されたビームを回折光として分割して位相差
法によりTE信号を検出可能にしたことである。位相差法
でTE信号を得ることにより、ホログラム素子には一面に
のみホログラフィックグレーティングもしくは単純な回
折格子を形成すれば良好な信号検出が行えるので３ビー
ム法によるトラッキング誤差信号検出方法のようにホロ
グラム素子に３〜5mmの厚い基板を用いる必要はなくな
り（例えばシャープ社製ET0H30Pでは3mm）、ホログラム
素子60を構成する基板には例えば0.1〜1mm程度の非常に
薄いものが使用でき、ホログラム素子を構成要素とする
光ピックアップヘッド装置を軽量，小型にすることがで
きる。また、ホログラム素子の仮想のＸ−Ｙ軸の各象限
に回折格子を形成することによってホログラム素子の設
定位置が正規の位置とは異なる場合でも、位相差法では
回折格子からの回折光の強度ではなく位相を比較してト
ラッキング誤差信号を得るためにトラッキング誤差信号
に与える影響は極めて少なく、オフセットの生じない安
定なTE信号を得ることができ、さらに、３ビーム法で必
要とされる光記憶媒体上でのスポットを所望の位置関係
となるように合わせる調整は不要となるので光ピックア
ップヘッド装置の生産性が向上する。
る。第４図は、第２図で示したハイブリッドデバイスに
おけるフォトディテクタユニット50の各フォトディテク
タ領域501〜506で検出される回折光81〜86の関係を模式
的にかつ一般的に表している。同図（ｂ）は光源100か
ら発したビーム800が光記憶媒体40上で焦点を結んでい
る場合であり、同図（ａ）及び（ｃ）は各々逆位相での
デフォーカス状態を示す。FE信号はフォトディテタ503
と504の出力の和からフォトディテクタ502と505の出力
の和を減算することにより得られる。このFE信号の検出
方式はダブルナイフエッジ法と呼ばれており衆知の技術
である。一方、TE信号はフォトディテクタ501と506の出
力の位相を比較，演算することにより得られ、このTE信
号の検出法は位相差法と呼ばれており、この検出方式も
衆知の技術であり、例えば“ナショナルテクニカルレポ
ート（National Technical Report）Vol.32 No.4 p
p72〜で詳しく述べられている。また、RF信号はフォト
ディテクタ501〜506の出力を総和することにより得られ
る。本発明における重要な点はホログラム素子60の一部
領域に記録した回折格子643〜646により光記憶媒体40で
反射，回折されたビームを回折光として分割して位相差
法によりTE信号を検出可能にしたことである。位相差法
でTE信号を得ることにより、ホログラム素子には一面に
のみホログラフィックグレーティングもしくは単純な回
折格子を形成すれば良好な信号検出が行えるので３ビー
ム法によるトラッキング誤差信号検出方法のようにホロ
グラム素子に３〜5mmの厚い基板を用いる必要はなくな
り（例えばシャープ社製ET0H30Pでは3mm）、ホログラム
素子60を構成する基板には例えば0.1〜1mm程度の非常に
薄いものが使用でき、ホログラム素子を構成要素とする
光ピックアップヘッド装置を軽量，小型にすることがで
きる。また、ホログラム素子の仮想のＸ−Ｙ軸の各象限
に回折格子を形成することによってホログラム素子の設
定位置が正規の位置とは異なる場合でも、位相差法では
回折格子からの回折光の強度ではなく位相を比較してト
ラッキング誤差信号を得るためにトラッキング誤差信号
に与える影響は極めて少なく、オフセットの生じない安
定なTE信号を得ることができ、さらに、３ビーム法で必
要とされる光記憶媒体上でのスポットを所望の位置関係
となるように合わせる調整は不要となるので光ピックア
ップヘッド装置の生産性が向上する。
第５図は、本発明の別の実施例を示す概念図である。
同図（ａ）は、ホログラム素子61の機能領域区分を模式
的に示しており、ホログラム素子61はFE信号検出用とし
て２つの異なる焦点を有する波面を再生可能なホログラ
フィックグレーティング領域647とTE信号検出用として
形成された４つの回折格子領域648,649,650,651とから
なる。ここでＸ−Ｙ軸の方向は第３図で示したホログラ
ム素子60と同様に定義されている。このホログラム素子
61を用いた場合のFE信号の検出方法もスポットサイズデ
ィテクション法という衆知の事実である。同図（ｂ）
は、例えば第２図に示したようなハイブリッドデバイス
におけるフォトディテクタユニット50代わりにフォトデ
ィテクタユニット51を、第１図に示したような光ピック
アップヘッド装置におけるホログラム素子60の代わりに
ホログラム素子61をそれぞれ用いた場合に得られるフォ
トディテクタユニット51上におけるホログラム素子61か
ら再生される回折光87,88,89,90,91,92の様子を示して
おり、回折光87及び88はホログラム素子61の機能領域64
7から、回折光89はホログラム素子61の機能領域648か
ら、回折光90はホログラム素子61の機能領域651から、
回折光91はホログラム素子61の機能領域650から、回折
光92はホログラム素子61の機能領域649からそれぞれ得
られる。フォトディテクタユニット51は複数のフォトデ
ィテクタ507〜514で構成されており、FE信号は例えばフ
ォトディテクタ509と512の出力の差動をとることにより
得られ、さらに、フォトディテクタ509の出力に511,513
の出力を、512の出力に508,510の出力をそれぞれ加算す
ることにより差動出力は増大する。TE信号はフォトディ
テクタ507と514の出力の位相を比較，演算することによ
り、RF信号はフォトディテクタ507〜514の出力の総和に
より得られる。機能領域647のホログラフィックパター
ンは、光源100から発したビーム800が光記録媒体40上で
合焦点にあるときにホログラム素子61からの回折光87,8
8がそれぞれフォトディテクタユニット51上で同じ大き
さのスポットとなりしかもフォトディテクタユニット51
の前後の面にそれぞれ回折光87,88の焦点があるように
設計する。以上に示したFE信号の検出方式であるスポッ
トサイズディテクション法やダブルナイフエッジ法は、
あくまでも一例にすぎず、勿論他のFE信号検出方式、例
えばシングルナイフエッジ法なども本発明に適用可能で
ある。
同図（ａ）は、ホログラム素子61の機能領域区分を模式
的に示しており、ホログラム素子61はFE信号検出用とし
て２つの異なる焦点を有する波面を再生可能なホログラ
フィックグレーティング領域647とTE信号検出用として
形成された４つの回折格子領域648,649,650,651とから
なる。ここでＸ−Ｙ軸の方向は第３図で示したホログラ
ム素子60と同様に定義されている。このホログラム素子
61を用いた場合のFE信号の検出方法もスポットサイズデ
ィテクション法という衆知の事実である。同図（ｂ）
は、例えば第２図に示したようなハイブリッドデバイス
におけるフォトディテクタユニット50代わりにフォトデ
ィテクタユニット51を、第１図に示したような光ピック
アップヘッド装置におけるホログラム素子60の代わりに
ホログラム素子61をそれぞれ用いた場合に得られるフォ
トディテクタユニット51上におけるホログラム素子61か
ら再生される回折光87,88,89,90,91,92の様子を示して
おり、回折光87及び88はホログラム素子61の機能領域64
7から、回折光89はホログラム素子61の機能領域648か
ら、回折光90はホログラム素子61の機能領域651から、
回折光91はホログラム素子61の機能領域650から、回折
光92はホログラム素子61の機能領域649からそれぞれ得
られる。フォトディテクタユニット51は複数のフォトデ
ィテクタ507〜514で構成されており、FE信号は例えばフ
ォトディテクタ509と512の出力の差動をとることにより
得られ、さらに、フォトディテクタ509の出力に511,513
の出力を、512の出力に508,510の出力をそれぞれ加算す
ることにより差動出力は増大する。TE信号はフォトディ
テクタ507と514の出力の位相を比較，演算することによ
り、RF信号はフォトディテクタ507〜514の出力の総和に
より得られる。機能領域647のホログラフィックパター
ンは、光源100から発したビーム800が光記録媒体40上で
合焦点にあるときにホログラム素子61からの回折光87,8
8がそれぞれフォトディテクタユニット51上で同じ大き
さのスポットとなりしかもフォトディテクタユニット51
の前後の面にそれぞれ回折光87,88の焦点があるように
設計する。以上に示したFE信号の検出方式であるスポッ
トサイズディテクション法やダブルナイフエッジ法は、
あくまでも一例にすぎず、勿論他のFE信号検出方式、例
えばシングルナイフエッジ法なども本発明に適用可能で
ある。
第６図は本発明の更に別の実施例を示す光ピックアッ
プヘッド装置の概念図である。第２図（ａ）に示した光
ピックアップヘッド装置の実施例では透過型ホログラム
素子60を用いているのに対し、本実施例では反射型ホロ
グラム素子62を使って光軸を折り曲げている。本実施例
の構成により光ピックアップヘッド装置の厚さを薄くで
きるので、本発明による光ピックアップヘッド装置を用
いた光情報装置も薄型化できる。
プヘッド装置の概念図である。第２図（ａ）に示した光
ピックアップヘッド装置の実施例では透過型ホログラム
素子60を用いているのに対し、本実施例では反射型ホロ
グラム素子62を使って光軸を折り曲げている。本実施例
の構成により光ピックアップヘッド装置の厚さを薄くで
きるので、本発明による光ピックアップヘッド装置を用
いた光情報装置も薄型化できる。
発明の効果 以上に述べた詳細な説明から明らかなように、本発明
による光ピックアップヘッド装置では、コヒーレントビ
ームを発するレーザ光源と、レーザ光源からのレーザ光
を受け光記憶媒体に集光する集光レンズと、光記憶媒体
から反射，回折されて戻る光束を受けて回折光を発生さ
せるホログラム素子と、ホログラム素子から発生する回
折光を受けて光電流を出力する複数のフォトディテクタ
からなるフォトディテクタユニットから構成された光ピ
ックアップヘッド装置において、ホログラム素子にはフ
ォーカス誤差信号の検出を可能にする回折光を発生させ
るホログラフィックパターンを記録し、さらに前記ホロ
グラフィックパターン領域の前記光記憶対で反射，回折
されたビームを受ける実質的な中心を原点としてＸ軸を
ピット列方向応すなわち前記光記憶媒体のタンジェンシ
ャル方向に事実上延在させ及びＹ軸をピット列を横切る
方向すなわち前記光記憶媒体のラジアル方向に事実上延
在させた仮想のＸ−Ｙ座標系の個々の象限に回折格子を
記録し、前記回折格子は光記憶媒体に記録されているピ
ットで反射，回折されるビームのファーフィールドパタ
ーンの一部分を回折光として分割してフォトディテクタ
ユニットへ導き、前記フォトディテクタユニットから出
力される光電流の位相を比較，演算することによりトラ
ッキング誤差信号を検出することにより、以下に示す効
果を有する。
による光ピックアップヘッド装置では、コヒーレントビ
ームを発するレーザ光源と、レーザ光源からのレーザ光
を受け光記憶媒体に集光する集光レンズと、光記憶媒体
から反射，回折されて戻る光束を受けて回折光を発生さ
せるホログラム素子と、ホログラム素子から発生する回
折光を受けて光電流を出力する複数のフォトディテクタ
からなるフォトディテクタユニットから構成された光ピ
ックアップヘッド装置において、ホログラム素子にはフ
ォーカス誤差信号の検出を可能にする回折光を発生させ
るホログラフィックパターンを記録し、さらに前記ホロ
グラフィックパターン領域の前記光記憶対で反射，回折
されたビームを受ける実質的な中心を原点としてＸ軸を
ピット列方向応すなわち前記光記憶媒体のタンジェンシ
ャル方向に事実上延在させ及びＹ軸をピット列を横切る
方向すなわち前記光記憶媒体のラジアル方向に事実上延
在させた仮想のＸ−Ｙ座標系の個々の象限に回折格子を
記録し、前記回折格子は光記憶媒体に記録されているピ
ットで反射，回折されるビームのファーフィールドパタ
ーンの一部分を回折光として分割してフォトディテクタ
ユニットへ導き、前記フォトディテクタユニットから出
力される光電流の位相を比較，演算することによりトラ
ッキング誤差信号を検出することにより、以下に示す効
果を有する。
（１）位相差法ではTE信号を得ることにより、ホログラ
ム素子には一面にのみホログラフィックグレーティング
もしくは単純な回折格子を形成すれば良好な信号検出が
行えるので、ホログラム素子を構成する基板には非常に
薄いものが使用でき、ホログラム素子を構成要素とする
光ピックアップヘッド装置を軽量，小型にすることがで
きる。
ム素子には一面にのみホログラフィックグレーティング
もしくは単純な回折格子を形成すれば良好な信号検出が
行えるので、ホログラム素子を構成する基板には非常に
薄いものが使用でき、ホログラム素子を構成要素とする
光ピックアップヘッド装置を軽量，小型にすることがで
きる。
（２）ホログラム素子の仮想のＸ−Ｙ軸の各象限に回折
格子を形成して位相差法でTE信号を検出することによ
り、ホログラム素子が設定位置が正規の位置とは異なる
場合でもオフセットの生じない安定なTE信号を得ること
ができる。
格子を形成して位相差法でTE信号を検出することによ
り、ホログラム素子が設定位置が正規の位置とは異なる
場合でもオフセットの生じない安定なTE信号を得ること
ができる。
（３）位相差法でTE信号を検出することにより、３ビー
ム法で必要とされる光記憶媒体上でのスポットを所望の
位置関係となるように合わせる調整は不要となるので光
ピックアップヘッド装置の生産性が向上する。
ム法で必要とされる光記憶媒体上でのスポットを所望の
位置関係となるように合わせる調整は不要となるので光
ピックアップヘッド装置の生産性が向上する。
第１図（ａ）は第１図に示す本発明の一実施例の光ピッ
クアップヘッド装置を構成するホログラム素子の模式
図、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すホログラム素子を用
いた光ピックアップヘッド装置における回折光とフォト
ディテクタの関係図、第２図は本発明の一実施例を示す
光ピックアップヘッド装置の概略構成図、第３図は第１
図に示す光ピックアップヘッド装置を構成するハイブリ
ッドデバイスの上面図、第４図（ａ），（ｂ），（ｃ）
は信号の検出方法を説明する一般的原理図、第５図
（ａ）は他の実施例を説明するホログラム素子の構成
図、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すホログラム素子を用
いた光ピックアップヘッド装置における回折光とフォト
ディテクタの関係図、第６図は本発明の別の実施例を説
明する光ピックアップヘッド装置の構成図、第７図
（ａ）は従来の光ピックアップヘッド装置の一例を示す
構成図、同図（ｂ），（ｃ），（ｄ）は信号の検出方法
を説明する回折光とフォトディテクタの関係図である。 20……パッケージ、30……ブロック、40……光記憶媒体
（光ディスク）、41……基板、42……保護膜、50……フ
ォトディテクタユニット、60……ホログラム素子、80…
…レンズ、81〜86……１次回折光、100……半導体レー
ザもしくは相当のコヒーレント光源、102……発光点、5
01〜506……フォトディテクタ、641,642……ホログラム
領域、643〜646……回折格子領域、800……レーザビー
ム、910……フォーカス制御用アクチュエータ、920……
トラッキング制御用アクチュエータ。
クアップヘッド装置を構成するホログラム素子の模式
図、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すホログラム素子を用
いた光ピックアップヘッド装置における回折光とフォト
ディテクタの関係図、第２図は本発明の一実施例を示す
光ピックアップヘッド装置の概略構成図、第３図は第１
図に示す光ピックアップヘッド装置を構成するハイブリ
ッドデバイスの上面図、第４図（ａ），（ｂ），（ｃ）
は信号の検出方法を説明する一般的原理図、第５図
（ａ）は他の実施例を説明するホログラム素子の構成
図、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すホログラム素子を用
いた光ピックアップヘッド装置における回折光とフォト
ディテクタの関係図、第６図は本発明の別の実施例を説
明する光ピックアップヘッド装置の構成図、第７図
（ａ）は従来の光ピックアップヘッド装置の一例を示す
構成図、同図（ｂ），（ｃ），（ｄ）は信号の検出方法
を説明する回折光とフォトディテクタの関係図である。 20……パッケージ、30……ブロック、40……光記憶媒体
（光ディスク）、41……基板、42……保護膜、50……フ
ォトディテクタユニット、60……ホログラム素子、80…
…レンズ、81〜86……１次回折光、100……半導体レー
ザもしくは相当のコヒーレント光源、102……発光点、5
01〜506……フォトディテクタ、641,642……ホログラム
領域、643〜646……回折格子領域、800……レーザビー
ム、910……フォーカス制御用アクチュエータ、920……
トラッキング制御用アクチュエータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−42648（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−55745（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−263636（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−225930（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】コヒーレントビームもしくは準単色のビー
ムを発する半導体レーザ光源と、前記光源からのビーム
を受け光記憶媒体上へ微小スポットに収束する集光光学
系と、光記憶媒体で反射，回折したビームを受け回折光
を発生させるホログラム素子と、前記ホログラム素子か
らの回折光を受光して光電流を出力する複数のフォトデ
ィテクタからなるフォトディテクタユニットとを具備し
た光ピックアップヘッド装置において、前記ホログラム
素子はフォーカス誤差信号の検出を可能にする回折光を
発生させるホログラフィックパターンが記録されてお
り、さらに前記ホログラフィックパターン領域の前記光
記憶媒体で反射，回折されたビームを受ける実質的な中
心を原点としてＸ軸をピット列方向すなわち前記光記憶
媒体のタンジェンシャル方向に事実上延在させ及びＹ軸
をピット列を横切る方向すなわち光記憶媒体のラジアル
方向に事実上延在させた仮想のＸ−Ｙ座標系の個々の象
限に回折格子が記録され、前記回折格子は光記憶媒体に
記録されているピットで反射，回折されるビームのファ
ーフィールドパターンの一部分を回折光として分割して
フォトディテクタユニットへ導き、前記回折格子で発生
される回折光を受けるフォトディテクタユニットから出
力される光電流の位相を比較，演算することによりトラ
ッキング誤差信号を検出することを特徴とする光ピック
アップヘッド装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2147805A JP2684822B2 (ja) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | 光ピックアップヘッド装置 |
| US07/669,548 US5293367A (en) | 1990-06-06 | 1991-03-14 | Optical pickup head wherein an error signal is produced by detecting a phase difference in diffraction beams from a holographic optical element |
| DE69116605T DE69116605T2 (de) | 1990-06-06 | 1991-03-26 | Optischer Abtastkopf |
| EP91104801A EP0460368B1 (en) | 1990-06-06 | 1991-03-26 | Optical pickup head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2147805A JP2684822B2 (ja) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | 光ピックアップヘッド装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0440634A JPH0440634A (ja) | 1992-02-12 |
| JP2684822B2 true JP2684822B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=15438615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2147805A Expired - Lifetime JP2684822B2 (ja) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | 光ピックアップヘッド装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5293367A (ja) |
| EP (1) | EP0460368B1 (ja) |
| JP (1) | JP2684822B2 (ja) |
| DE (1) | DE69116605T2 (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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