JP2778296B2 - 光ヘッド装置 - Google Patents

光ヘッド装置

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JP2778296B2
JP2778296B2 JP3180638A JP18063891A JP2778296B2 JP 2778296 B2 JP2778296 B2 JP 2778296B2 JP 3180638 A JP3180638 A JP 3180638A JP 18063891 A JP18063891 A JP 18063891A JP 2778296 B2 JP2778296 B2 JP 2778296B2
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聡 福久
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】光を利用して情報の記録再生を行
う情報入出力装置の用いる光ヘッド装置、特に遮光要素
を使った超解像光学系で回折格子を用い、3ビーム法に
よりトラックエラーを検出する光学系を組み合わせた光
ヘッド装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の超解像光ヘッドの光学系について
図面を用いて詳細に説明する。図4は従来の超解像光学
系の構成を示す図である。この光ヘッド装置は発光デバ
イスとして半導体レーザ1、その放射光を平行光にする
コリメートレンズ2、平行光束の一部を遮光する遮光帯
27、二分割ディテクタ29aに光を導くための偏光ビ
ームスプリッタ4b、二分割ディテクタ29bに光を導
くための偏光ビームスプリッタ4b、結晶の光軸方向に
振動する波とこれに垂直に振動する波の間に90度の位
相差を生じさせる1/4波長板5、対物レンズ6、光デ
ィスク7からの戻り光の光束を一旦絞るための検出レン
ズ11、メインローブを取り出すためのスリット28、
光束を二分割ディテクタ29bに集めるための再検出レ
ンズ14、偏光ビームスプリッタ4aからの戻り光を絞
るための検出レンズ30、戻り光光束を2分割するナイ
フエッジ31、フォーカスエラーを検出する二分割ディ
テクタ29a、信号とトラックエラーを検出する二分割
ディテクタ29bより構成される。
【0003】半導体レーザ1は放射状に単一波長の光を
発し、これを光ディスク7上で絞るためにコリメートレ
ンズ2によって一旦平行光にし、対物レンズ6において
光ディスク盤面上で集光スポットを結ぶ構成になってい
る。コリメートレンズ2を通過した平行光は遮光帯27
を通過して偏光ビームスプリッタ4aに入る。遮光帯2
7を通過した平行光は、2つの偏光ビームスプリッタ4
a、4b、1/4波長板5を透過した後対物レンズ6に
よって絞られ、光ディスク7盤面上に集光スポットを結
ぶ。1/4波長板は入射光の偏光面に対して結晶の光軸
を45度傾けて設定され、偏光ビームスプリッタ4bを
通過してきた直線偏光は円偏光になって対物レンズ6に
入る。
【0004】図5はディスク径方向に挿入された遮光帯
27によって平行光22が遮られる様子を示す。
【0005】図6は遮光帯によって遮られた光束断面の
強度分布32を示すものである。
【0006】図7は対物レンズ6によって絞られる光デ
ィスク7盤面上での集光スポット点における強度分布を
示すもので、遮光帯を入れる前のビーム形状34が線速
方向に絞られてメインローブ33とサイドローブ35が
発生する。
【0007】図4において、光ディスク7で反射した光
束は、行きの光学系を逆進して1/4波長板5で円偏光
は行きのコリメート光の偏光面に垂直に振動する直線偏
光になり、対物レンズ側の偏光ビームスプリッタ4bで
一部が反射して検出レンズ11へ、残りは透過してコリ
メートレンズ側偏光ビームスプリッタ4aで全部が反射
して検出レンズ30に至る。検出レンズ11に入射した
光束は絞られて焦点近傍に設けられたスリット28によ
ってサイドローブを遮られた後、再検出レンズ14によ
って収束光になりファーフィールドで2分割ディテクタ
29bによって受光され、信号とプッシュプル法による
トラックエラーが検出される。一方、検出レンズ30に
入射した光束は集光されナイフエッジ31によって半分
が遮られて、焦点で二分割ディテクタ29aによってフ
ォーカスエラーが検出される。
【0008】以上のように従来の光学系では遮光帯によ
り一部遮光された光束が対物レンズでディスク盤面上で
回折限界以下に絞られることによって、ディスク記録密
度の向上やC/Nの向上が可能であった。
【0009】図8は従来の回折格子を用いた3ビーム法
によりトラックエラーを検出する方式の光学系を説明す
る構成図である。半導体レーザ1から発するレーザ光は
コリメートレンズ2、回折格子36、偏光ビームスプリ
ッタ4aを透過し、1/4波長板5によって円偏光にな
り、対物レンズ6によって集光され光ディスク7上で集
光スポットが形成される。光ディスク7で反射したレー
ザ光は行きの光学系を逆進し、1/4波長板で円偏光か
ら入射光の偏光面に対して垂直な振動する直線偏光にな
り、偏光ビームスプリッタ4aで反射して円筒レンズ1
3で非天収差を持った後に検出レンズ14によって絞ら
れ、ディテクタ15によってフォーカスエラー、トラッ
クエラー、信号が検出される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】プッシュプル法を用い
たトラックエラーの検出は、レンズの移動によってトラ
ックオフセットが生じ、トラックサーボ特性は3ビーム
法に比べれば良好とは言えない。一方、図8に示す3ビ
ーム法に遮光帯を使い、回折格子36と偏光ビームスプ
リッタ4aの間に遮光帯を挿入して超解像を実現する
と、遮光帯によって蹴られる光量があり、光利用率が低
下した。そのため光学系における良好な再生信号特性を
得るには、遮光帯を入れない光学系に比べより高出力の
光源を用意する必要があった。 本発明は3ビーム法で
安定したトラック検出を行い、超解像によってディスク
盤面上の集光ビームスポットを回折限界以下に絞りなが
ら、光ヘッドの高利用率の低下を制御するためのもので
あり、その目的は超解像光ヘッドの長所を引出しなが
ら、その短所を補うことにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、光源さらの出射光を収束光学系によって
微小スポットとして光ディスク盤面上に集光し、この集
光点から反射光を光検出器に導いて情報の再生を行う光
ヘッド装置において、前記光源からの出射光の光路中
に、前記出射光を前記光ディスクの半径方向に帯状に遮
る回折格子が設けられており、前記回折格子およびその
外側を透過した後、前記光ディスクで反射した光束を再
受光するレンズと、前記レンズによる前記光束の集光点
の近傍に、前記回折格子を光束が通過する事によって発
生した±1次回折光を通過させるとともに、0次光をト
ラック方向について中心部分を通して外側を遮光するス
リットを備え、前記スリットの通過光によってフォーカ
スエラー、トラックエラー、再生信号を検出する構成を
有している。
【0012】
【作用】本発明の光ヘッド装置においては、光源さらの
光束中央部にディスク半径方向へ回折格子を挿入し、前
記光束を回折させ、回折格子によって回折される±1次
光は光ディスク盤面上でトラックエラーを検出し、回折
格子の外側を通過して対物レンズに達する光束は超解像
の効果により、ディスク盤面上において回折限界以下に
集光ビームスポットが絞られる。従って3ビーム法によ
るトラック検出と遮光帯を用いた超解像による再生が可
能である。
【0013】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。図1(A)は、本発明の一実施例の
光学系構成図である。この実施例の光ヘッド装置は、発
光デバイスとして半導体レーザ1、その放射光を平行光
にするコリメートレンズ2、平行光束の一部を回折させ
る回折格子3、信号検出ディテクタ15に光を導くため
の偏光ビームスプリッタ4a,結晶の光軸方向に振動す
る波とこれに垂直に振動する波の間に90度の位相差を
生じさせる1/4波長板5、光ディスク7に光束を絞る
対物レンズ6、戻り光の光束を絞るための検出レンズ1
1、メインローブと±1次回折光を取り出すためのスリ
ット12、フォーカス検出のために非点収差を発生させ
る円筒レンズ13、光束の信号検出ディテクタ15に絞
る再検出レンズ14、そして信号検出ディテクタ15に
よって構成される。
【0014】半導体レーザ1は放射状に単一波長の光を
発し、これを光ディスク7上で絞るために本実施例では
コリメートレンズ2によって一旦平行光にし、対物レン
ズ6において光ディスク盤面上で集光スポットを結ぶ構
成になっている。コリメートレンズ2を通過した平行光
は回折格子3を通過して偏光ビームスプリッタ4aに入
る。
【0015】図2は回折格子3によって平行光22が遮
られる様子を示す。回折格子3はディスク径方向に挿入
され、入射してきた光束の約40%をそれぞれ±1次回
折光として回折し、その格子方向はディスク径方向に対
し若干角度をつけて設計される。
【0016】偏光ビームスプリッタ4aを通過した平行
光は入射光の偏光面に対して結晶の光軸を45度傾けて
設定された1/4波長板5を通過して直線偏光状態から
円偏光状態になり、対物レンズ6によって絞られ、光デ
ィスク7盤面上で集光スポットは光ディスク7盤面上
で、サブビーム10a、10bとメインローブ8、サイ
ドローブ9a,9bによって構成される。回折格子3が
ディスク径方向に対して若干角度をつけて設計してある
ためサブビーム10a,10bがランドとグループ境界
線に当たってトラックエラー信号を検出することができ
る。またメインビーム内には、サイドローブ9a,9b
が発生するが、信号読み出しに用いるメインローブ8は
ディスク線速方向に径が絞られる。
【0017】図3は集光スポットにおける強度分布を示
したもので、回折格子3の外側を透過した平行光はスポ
ットにおける強度分布を示したもので、回折格子3の外
側を透過した平行光は超解像効果を得て回折限界以下に
ビームが絞られる。即ちメインローブ24は、回折格子
3をいれなかった場合の強度分布25に比しレディスク
線速方向に径が細くなり、一方サイドローブ26が発生
する。回折格子3回折した±1次光はサブビーム23
a、23bとなって発生する。
【0018】図1(A)において、レーザ光は光ディス
クで反射した後に、行きの光学系を逆進し、1/4波長
板によって円偏光から直線偏光になり、行きの光学系に
おける振動と垂直な振動を行う。これによって偏光ビー
ムスプリッタ4aで全部反射されて検出レンズ11に至
る。検出レンズ11で一旦光束は絞られスリット12に
よってサイドローブは遮られる。断面A−A(図1
(B))に示すようにスリット12によってサイドロー
ブ17a,17Bは遮られ、メインローブ16とサブビ
ーム18a,18bがスリット12を通過し、円筒レン
ズ13で非点収差を持って再検出レンズ14に至る。再
検出レンズ14によって光束は絞られ、検出ディテクタ
15上に集光される。断面B−B(図1(C))は検出
ディテクタ15上での集光スポットの配置を示すもの
で、サブビームはディテクタ20,21に、メインロー
ブは4分割ディテクタ19上に配置される。トラックエ
ラーはディテクタ20,21によってe−fで検出さ
れ、フォーカスエラーはディテクタ19で(a+c)−
(b+d)で検出される。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の回折格子
を用いた超解像光ヘッドにおいては従来の3ビーム法に
よるトラック検出と遮光帯による超解像手段を用いた場
合に比べ、遮光帯によって蹴られていた光量を利用する
ため、従来の超解像光ヘッド同様にディスク盤面上の集
光ビームスポットを回折限界以下に絞ることが可能であ
りながら、光利用効率を高くとることが可能である。従
って安定なトラック検出法である3ビーム法と超解像方
法を用いた時の光ヘッドに必要な光源のパワーの負担が
少なくて済み、また再生信号光量が従来の3ビーム法を
用いた超解像光ヘッドに比べ大であるため、再生信号特
性を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の超解像光ヘッドの光学系を用いた一実
施例の模式図である。
【図2】本発明の超解像光ヘッドの超解像実現手段を示
す図である。
【図3】本発明の超解像光ヘッドの集光ビームスポット
における強度分布を示す図である。
【図4】通常の超解像光ヘッドの光学系の構成説明図で
ある。
【図5】通常の超解像光ヘッドの超解像実現手段を示す
図である。
【図6】通常の超解像光ヘッドの対物レンズに入射する
光束の強度分布を示す図である。
【図7】通常の超解像光ヘッドの集光ビームスポットに
おける強度分布を示す図である。
【図8】通常の3ビーム法を用いた光ヘッドの光学系の
構成説明図である。
【符号の説明】
1 半導体レーザ 2 コリメートレンズ 3 回折格子 4a 偏光ビームスプリッタ 4b 偏光ビームスプリッタ 5 1/4波長板 6 対物レンズ 7 光ディスク 8 メインローブ 9a サイドローブ 9b サイドローブ 10a サブビーム 10b サブビーム 11 検出レンズ 12 スリット 13 円筒レンズ 14 再検出レンズ 15 信号検出ディテクタ 16 メインローブ 17a サイドローブ 17b サイドローブ 18a サブビーム 18b サブビーム 19 4分割ディテクタ 20 ディテクタ 21 ディテクタ 22 光束 23a サブビーム 23b サブビーム 24 メインローブ 25 通常のビーム形状 26 サイドローブ 27 遮光帯 28 検出スリット 29a 二分割ディテクタ 29b 二分割ディテクタ 30 検出レンズ 31 ナイフエッジ 32 対物レンズ入射前のコリメート光の強度分布 33 メインローブ 34 通常のビーム形状 35 サイドローブ 36 回折格子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11B 7/09 - 7/095 G11B 7/135

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源からの出射光を収束光学系によって
    微小スポットとして光ディスク盤面上に集光し、この集
    光点からの反射光を光検出器に導いて情報の再生を行う
    光ヘッド装置において、前記光源からの出射光の光路中
    に、前記光ディスクの半径方向に帯状に前記出射光を
    切る回折格子を設けて、前記出射光を、前記回折格子の
    外側を通過した光と、前記回折格子により回折された+
    1次回折光と、−1次回折光との3本の光束に分け、対
    物レンズで集光され、前記光ディスクで反射した前記3
    本の光束を再受光するレンズと、前記レンズによる前記
    3本の光束の集光点の近傍に、前記回折格子を通過する
    事によって発生した+1次回折光と−1次回折光とを通
    過させるとともに、前記回折格子の外側を通過した光の
    トラック方向について中心部分を通して外側を遮光する
    スリットを備え、前記スリットの通過光によって、フォ
    ーカスエラー、トラックエラー、再生信号を検出するこ
    とを特徴とする光ヘッド装置。
JP3180638A 1991-07-22 1991-07-22 光ヘッド装置 Expired - Lifetime JP2778296B2 (ja)

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US6181667B1 (en) * 1997-03-14 2001-01-30 Sanyo Electric Co., Ltd. Optical pickup apparatus capable of suppressing offset of a tracking error signal
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JP2504524Y2 (ja) * 1989-03-17 1996-07-10 日本電気ホームエレクトロニクス株式会社 光ヘッド

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