JP4059190B2 - Optical head device - Google Patents
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Description
本発明は、光記録媒体に対して記録や再生を行うための光ヘッド装置、特に、位相差法によるトラック誤差信号とプッシュプル法によるトラック誤差信号の両方を検出することが可能な光ヘッド装置に関するものである。 The present invention relates to an optical head device for performing recording and reproduction on an optical recording medium, and in particular, an optical head device capable of detecting both a track error signal by a phase difference method and a track error signal by a push-pull method. It is about.
DVD−ROM等の再生専用型の光記録媒体に対しては、トラック誤差信号の検出方法として位相差法が一般的に用いられる。一方、DVD−RAM等の書換可能型の光記録媒体に対しては、トラック誤差信号の検出方法としてプッシュプル法が一般的に用いられる。従って、単一の光ヘッド装置で再生専用型の光記録媒体と書換可能型の光記録媒体の両方に対応するには、位相差法によるトラック誤差信号とプッシュプル法によるトラック誤差信号の両方を検出することが必要である。また、フォーカス誤差信号の検出方法としてはフーコー法(またはダブルナイフエッジ法)、非点収差法、およびスポットサイズ法が一般的に用いられるが、フーコー法は非点収差法、スポットサイズ法に比べ、トラック横断時のフォーカス誤差信号の雑音が小さいという特徴を有する。特許文献1および特許文献2には、位相差法によるトラック誤差信号とプッシュプル法によるトラック誤差信号の両方を検出することが可能であり、かつフーコー法によるフォーカス誤差信号を検出することが可能な光ヘッド装置が開示されている。
図18に、特許文献1に開示されている従来の第一の光ヘッド装置の構成を示す。半導体レーザ1からの出射光はコリメータレンズ2で平行光化され、偏光ビームスプリッタ3にP偏光として入射してほぼ100%透過し、1/4波長板4で直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ5でディスク6上に集光される。ディスク6からの反射光は対物レンズ5を逆向きに透過し、1/4波長板4で円偏光から直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ3にS偏光として入射してほぼ100%反射され、ホログラム光学素子158で回折され、レンズ8を透過して光検出器159で受光される。
図19はホログラム光学素子158の平面図である。ホログラム光学素子158は、ディスク6の半径方向および接線方向に平行な2本の分割線で、領域160〜領域163の4つに分割されている。
図20に光検出器159のパタンと光検出器159上の光スポットを示す。光検出器159は受光部164〜受光部171を有する。ホログラム光学素子158の領域160からの+1次回折光は受光部164と受光部165の境界線上に光スポット173を形成し、−1次回折光は受光部170上に光スポット178を形成する。ホログラム光学素子158の領域161からの+1次回折光は受光部外に光スポット172を形成し、−1次回折光は受光部171上に光スポット179を形成する。ホログラム光学素子158の領域162からの+1次回折光は受光部166と受光部167の境界線上に光スポット174を形成し、−1次回折光は受光部169上に光スポット177を形成する。ホログラム光学素子158の領域163からの+1次回折光は受光部外に光スポット175を形成し、−1次回折光は受光部168上に光スポット176を形成する。受光部164〜受光部171からの出力をそれぞれV164〜V171で表わすと、フーコー法によるフォーカス誤差信号は(V164+V167)−(V165+V166)の演算から得られる。位相差法によるトラック誤差信号はV168+V170とV169+V171の位相差から得られる。プッシュプル法によるトラック誤差信号は(V168+V171)−(V169+V170)の演算から得られる。また、ディスク6に記録された情報信号はV168+V169+V170+V171またはV164+V165+V166+V167+V168+V169+V170+V171の演算から得られる。
図21に、特許文献2に開示されている従来の第二の光ヘッド装置の主要部であるモジュール180の構成を示す。モジュール180の内部には半導体レーザ181、光検出器182が設置されており、モジュール180の窓部にはホログラム光学素子183が設置されている。半導体レーザ181からの出射光はホログラム光学素子183を一部が透過してディスクに向かう。ディスクからの反射光はホログラム光学素子183で一部が回折されて光検出器182で受光される。
図22はホログラム光学素子183の平面図である。ホログラム光学素子183は、ディスクの半径方向および接線方向に平行な2本の分割線で、領域184〜領域187の4つに分割されている。
図23に光検出器182のパタンと光検出器182上の光スポットを示す。光検出器182は受光部188〜受光部193を有する。ホログラム光学素子183の領域184からの+1次回折光は受光部189と受光部190の境界線上に光スポット195を形成する。ホログラム光学素子183の領域185からの+1次回折光は受光部188上に光スポット194を形成する。ホログラム光学素子183の領域186からの+1次回折光は受光部193上に光スポット197を形成する。ホログラム光学素子183の領域187からの+1次回折光は受光部191と受光部192の境界線上に光スポット196を形成する。受光部188〜受光部193からの出力をそれぞれV188〜V193で表わすと、フーコー法によるフォーカス誤差信号は(V189+V192)−(V190+V191)の演算から得られる。位相差法によるトラック誤差信号はV189+V190+V191+V192とV188+V193の位相差から得られる。プッシュプル法によるトラック誤差信号は(V189+V190+V193)−(V188+V191+V192)の演算から得られる。また、ディスクに記録された情報信号はV188+V189+V190+V191+V192+V193の演算から得られる。
図24はホログラム光学素子183の断面図である。ホログラム光学素子183は、ガラス基板14上に誘電体膜198が形成された構成である。半導体レーザ181からの出射光はホログラム光学素子183に入射光199として入射し、透過光200として透過してディスクに向かう。ディスクからの反射光はホログラム光学素子183に入射光201として入射し、+1次回折光202として回折されて光検出器182で受光される。誘電体膜198の断面形状を鋸歯状にすることにより、+1次回折光の回折効率を高めると共に、−1次回折光を殆んど発生させないようにしている。
FIG. 18 shows a configuration of a conventional first optical head device disclosed in Patent Document 1. The light emitted from the semiconductor laser 1 is collimated by the
FIG. 19 is a plan view of the hologram
FIG. 20 shows a pattern of the
FIG. 21 shows a configuration of a
FIG. 22 is a plan view of the hologram
FIG. 23 shows a pattern of the
FIG. 24 is a sectional view of the hologram
従来の第一の光ヘッド装置においては、ディスク6に記録された情報信号はV168+V169+V170+V171またはV164+V165+V166+V167+V168+V169+V170+V171の演算から得られる。後者の場合、受光部164と受光部165の境界線上に形成される光スポット173、および受光部166と受光部167の境界線上に形成される光スポット174を情報信号の検出に用いることになる。しかし、境界線上は受光部上に比べて光検出器としての周波数特性が低いため、境界線上に形成される光スポットは高周波の信号である情報信号の検出には実質的に寄与しない。そこで、ディスク6に記録された情報信号をV168+V169+V170+V171の演算から得る場合のみについて考える。
ディスク6に記録された情報信号および位相差法によるトラック誤差信号には、共に高周波の信号であるため高いS/Nが要求される。高いS/Nを得るには、ディスク6からの反射光の光量に対するこれらの信号の検出に用いられる光量の比Aをできるだけ大きくする必要がある。ホログラム光学素子158の断面形状は矩形状であるため、+1次回折光の回折効率と−1次回折光の回折効率は等しい。この場合、±1次回折光の回折効率の最大値はそれぞれ約40.5%である。すなわち、前記のAの最大値は0.405となる。この値は必ずしも十分に大きいとは言えない。
従来の第二の光ヘッド装置においては、ディスクに記録された情報信号はV188+V189+V190+V191+V192+V193の演算から得られる。この場合、受光部189と受光部190の境界線上に形成される光スポット195、および受光部191と受光部192の境界線上に形成される光スポット196を情報信号の検出に用いることになる。しかし、境界線上は受光部上に比べて光検出器としての周波数特性が低いため、境界線上に形成される光スポットは高周波の信号である情報信号の検出には実質的に寄与しない。すなわち、ディスクからの反射光の断面内の半分に相当する光スポット194および光スポット197のみを用いて情報信号を検出することと等価であるため、情報信号の分解能や隣接トラック間クロストークが悪く、情報信号の検出を正しく行うことができない。また、ディスクからの反射光の断面内の半分に相当する光スポット195および光スポット196のみを用いてフォーカス誤差信号を検出するため、トラック横断時のフォーカス誤差信号の雑音が大きく、フォーカス誤差信号の検出を正しく行うことができない。
従来の第一の光ヘッド装置におけるホログラム光学素子158の代わりに従来の第二の光ヘッド装置におけるホログラム光学素子183を用い、−1次回折光からフォーカス誤差信号を検出し、+1次回折光から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、およびディスク6に記録された情報信号を検出する構成も考えられる。しかし、この場合、+1次回折光の回折効率が高いため、前記のAの値を大きくすることができるが、−1次回折光が殆んど発生しないため、実際にはフォーカス誤差信号の検出を行うことができなくなる。
本発明の目的は、従来の光ヘッド装置における上に述べた課題を解決し、ディスクからの反射光の光量に対する、ディスクに記録された情報信号および位相差法によるトラック誤差信号の検出に用いられる光量の比Aが大きく、これらの信号に関して高いS/Nが得られる光ヘッド装置を提供することにある。
In the first conventional optical head device, the information signal recorded on the
The information signal recorded on the
In the second conventional optical head device, the information signal recorded on the disk is obtained from the calculation of V188 + V189 + V190 + V191 + V192 + V193. In this case, the
Instead of the hologram
An object of the present invention is to solve the above-described problems in a conventional optical head device and to be used for detection of an information signal recorded on a disk and a track error signal by a phase difference method with respect to the amount of reflected light from the disk. An object of the present invention is to provide an optical head device which has a large light quantity ratio A and can obtain a high S / N ratio for these signals.
本発明の請求項1記載の光ヘッド装置は、光源と、該光源からの出射光を光記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光源と前記対物レンズの間に設けられた、前記光記録媒体からの反射光の光路を前記光源からの出射光の光路から分離する第一の光分離手段と、該第一の光分離手段を経た前記光記録媒体からの反射光をさらに第一群の光と第二群の光に分離する第二の光分離手段と、前記第一群の光と前記第二群の光を受光する光検出器を有する光ヘッド装置において、前記第一群の光の光量が前記第二群の光の光量に比べて大きく、前記第一群の光から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、および前記光記録媒体に記録された情報信号を検出し、前記第二群の光からフーコー法によるフォーカス誤差信号を検出し、前記第二の光分離手段はホログラム光学素子であって、前記第一群の光は前記ホログラム光学素子の+1次回折光であり、前記第二群の光は前記ホログラム光学素子の−1次回折光であることを特徴としている。
このように、ディスクからの反射光が第一群の光と第二群の光とに分割されると、第一群の光の光量は第二群の光の光量に比べて大きいため、前記の光量の比Aの値が大きく、ディスクに記録された情報信号および位相差法によるトラック誤差信号に関して高いS/Nを得ることができる。
The optical head device according to claim 1 of the present invention is a light source, an objective lens for condensing light emitted from the light source on an optical recording medium, and the light provided between the light source and the objective lens. A first light separating means for separating an optical path of reflected light from the recording medium from an optical path of light emitted from the light source; and a first group of reflected light from the optical recording medium that has passed through the first light separating means. In the optical head device having a second light separating means for separating the first light and the second group light, and a photodetector for receiving the first group light and the second group light, The amount of light is larger than the amount of light of the second group of light, the track error signal by the phase difference method from the light of the first group, the track error signal by the push-pull method, and the information recorded on the optical recording medium A signal is detected and the focus error is detected by the Foucault method from the second group of lights. A signal is detected, the second light separating means is a hologram optical element, the light of the first group is + 1st order diffracted light of the hologram optical element, and the light of the second group is of the hologram optical element It is characterized by −1st order diffracted light.
As described above, when the reflected light from the disk is divided into the first group of light and the second group of light, the amount of light of the first group is larger than the amount of light of the second group. The ratio A of the light quantity is large, and a high S / N can be obtained for the information signal recorded on the disk and the track error signal by the phase difference method.
本発明の請求項2記載の光ヘッド装置は、請求項1に記載のものに関し、前記ホログラム光学素子は、前記光記録媒体の半径方向および接線方向に平行な2本の分割線で4つの領域に分割されており、該4つの領域は、格子の方向または格子のピッチが互いに異なることを特徴としている。 An optical head device according to a second aspect of the present invention relates to the optical head device according to the first aspect, wherein the hologram optical element is divided into four regions by two dividing lines parallel to a radial direction and a tangential direction of the optical recording medium. The four regions are characterized by different lattice directions or different lattice pitches.
本発明の請求項3記載の光ヘッド装置は、請求項1または2のいずれか一項記載のものに関して、前記ホログラム光学素子における格子の位相分布は4レベルの階段状であり、隣接する2つのレベルを透過する光の位相差をφ、1段目〜4段目の格子の幅をそれぞれp/2−w、w、p/2−w、wとするとき、φは略π/2であると共に、w/pの範囲は0<w/p<0.25または0.25<w/p<0.5であることを特徴としている。 An optical head device according to a third aspect of the present invention relates to the optical head device according to any one of the first or second aspects, wherein the phase distribution of the grating in the hologram optical element is a four-level step, and two adjacent When the phase difference of light passing through the level is φ, and the widths of the first to fourth stage gratings are p / 2-w, w, p / 2-w, and w, respectively, φ is approximately π / 2. In addition, the range of w / p is characterized by 0 <w / p <0.25 or 0.25 <w / p <0.5.
本発明の請求項4記載の光ヘッド装置は、光源と、該光源からの出射光を光記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光源と前記対物レンズの間に設けられた、前記光記録媒体からの反射光の光路を前記光源からの出射光の光路から分離する第一の光分離手段と、該第一の光分離手段を経た前記光記録媒体からの反射光をさらに第一群の光と第二群の光に分離する第二の光分離手段と、前記第一群の光と前記第二群の光を受光する光検出器を有する光ヘッド装置において、前記第一群の光の光量が前記第二群の光の光量に比べて大きく、前記第一群の光から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、および前記光記録媒体に記録された情報信号を検出し、前記第二群の光からフーコー法によるフォーカス誤差信号を検出し、前記第一の光分離手段および前記第二の光分離手段は一体化された偏光性ホログラム光学素子であって、該偏光性ホログラム光学素子は前記光源からの出射光を透過させると共に前記光記録媒体からの反射光を回折させ、かつ、前記第一群の光は前記偏光性ホログラム光学素子の+1次回折光であり、前記第二群の光は前記偏光性ホログラム光学素子の−1次回折光であることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an optical head device comprising: a light source; an objective lens that condenses light emitted from the light source on an optical recording medium; and the light provided between the light source and the objective lens. A first light separating means for separating an optical path of reflected light from the recording medium from an optical path of light emitted from the light source; and a first group of reflected light from the optical recording medium that has passed through the first light separating means. In the optical head device having a second light separating means for separating the first light and the second group light, and a photodetector for receiving the first group light and the second group light, The amount of light is larger than the amount of light of the second group of light, the track error signal by the phase difference method from the light of the first group, the track error signal by the push-pull method, and the information recorded on the optical recording medium A signal is detected and the focus error is detected by the Foucault method from the second group of lights. A signal is detected, and the first light separating means and the second light separating means are an integrated polarizing hologram optical element, and the polarizing hologram optical element transmits light emitted from the light source. And diffracted reflected light from the optical recording medium, and the first group of light is + 1st order diffracted light of the polarizing hologram optical element, and the second group of light is − It is characterized by first-order diffracted light.
本発明の請求項5記載の光ヘッド装置は、請求項4に記載のものに関して、前記偏光性ホログラム光学素子は、前記光記録媒体の半径方向および接線方向に平行な2本の分割線で4つの領域に分割されており、該4つの領域は、格子の方向または格子のピッチが互いに異なることを特徴としている。 An optical head device according to a fifth aspect of the present invention is the optical head device according to the fourth aspect, wherein the polarizing holographic optical element has four dividing lines parallel to a radial direction and a tangential direction of the optical recording medium. The four regions are characterized by different lattice directions or lattice pitches.
本発明の請求項6記載の光ヘッド装置は、請求項4または5のいずれか一項記載のものに関して、前記偏光性ホログラム光学素子における格子の位相分布は4レベルの階段状であり、常光、異常光に対する隣接する2つのレベルを透過する光の位相差をφo、φe、1段目〜4段目の格子の幅をそれぞれp/2−w、w、p/2−w、wとするとき、φoは略0、φeは略π/2であると共に、w/pの範囲は0<w/p<0.25または0.25<w/p<0.5であり、かつ、前記光源からの出射光を前記偏光性ホログラム光学素子に常光として入射させ、前記光記録媒体からの反射光を前記偏光性ホログラム光学素子に異常光として入射させることを特徴としている。 An optical head device according to a sixth aspect of the present invention relates to the optical head device according to any one of the fourth or fifth aspect, wherein the phase distribution of the grating in the polarizing hologram optical element is a four-level step, The phase differences of light passing through two adjacent levels with respect to extraordinary light are φo, φe, and the first to fourth stage grating widths are p / 2-w, w, p / 2-w, and w, respectively. Φo is approximately 0, φe is approximately π / 2, and the range of w / p is 0 <w / p <0.25 or 0.25 <w / p <0.5, and The light emitted from the light source is incident on the polarizing hologram optical element as ordinary light, and the reflected light from the optical recording medium is incident on the polarizing hologram optical element as abnormal light.
本発明の請求項7記載の光ヘッド装置は、請求項4または5のいずれか一項記載のものに関して、前記偏光性ホログラム光学素子における格子の位相分布は4レベルの階段状であり、常光、異常光に対する隣接する2つのレベルを透過する光の位相差をφo、φe、1段目〜4段目の格子の幅をそれぞれp/2−w、w、p/2−w、wとするとき、φoは略π/2、φeは略0であると共に、w/pの範囲は0<w/p<0.25または0.25<w/p<0.5であり、かつ、前記光源からの出射光を前記偏光性ホログラム光学素子に異常光として入射させ、前記光記録媒体からの反射光を前記偏光性ホログラム光学素子に常光として入射させることを特徴としている。 An optical head device according to a seventh aspect of the present invention relates to the optical head device according to any one of the fourth or fifth aspect, wherein the phase distribution of the grating in the polarizing hologram optical element is a four-level stepped shape, The phase differences of light passing through two adjacent levels with respect to extraordinary light are φo, φe, and the first to fourth stage grating widths are p / 2-w, w, p / 2-w, and w, respectively. Φo is approximately π / 2, φe is approximately 0, and the range of w / p is 0 <w / p <0.25 or 0.25 <w / p <0.5, and The light emitted from the light source is incident on the polarizing hologram optical element as abnormal light, and the reflected light from the optical recording medium is incident on the polarizing hologram optical element as ordinary light.
本発明の請求項8記載の光ヘッド装置は、光源と、該光源からの出射光を光記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光源と前記対物レンズの間に設けられた、前記光記録媒体からの反射光の光路を前記光源からの出射光の光路から分離する第一の光分離手段と、該第一の光分離手段を経た前記光記録媒体からの反射光をさらに第一群の光と第二群の光に分離する第二の光分離手段と、前記第一群の光と前記第二群の光を受光する光検出器を有する光ヘッド装置において、前記第一群の光の光量が前記第二群の光の光量に比べて大きく、前記第一群の光から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、および前記光記録媒体に記録された情報信号を検出し、前記第二群の光からフーコー法によるフォーカス誤差信号を検出し、前記第二の光分離手段はウォラストンプリズムであって、前記第一群の光は前記ウォラストンプリズムの2つの屈折光のうちの一方であり、前記第二群の光は前記ウォラストンプリズムの2つの屈折光のうちの他方であることを特徴としている。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an optical head device comprising: a light source; an objective lens that collects light emitted from the light source on an optical recording medium; and the light provided between the light source and the objective lens. A first light separating means for separating an optical path of reflected light from the recording medium from an optical path of light emitted from the light source; and a first group of reflected light from the optical recording medium that has passed through the first light separating means. In the optical head device having a second light separating means for separating the first light and the second group light, and a photodetector for receiving the first group light and the second group light, The amount of light is larger than the amount of light of the second group of light, the track error signal by the phase difference method from the light of the first group, the track error signal by the push-pull method, and the information recorded on the optical recording medium A signal is detected and the focus error is detected by the Foucault method from the second group of lights. The second light separating means is a Wollaston prism, the first group of light is one of the two refracted lights of the Wollaston prism, and the second group of light is It is the other of the two refracted lights of the Wollaston prism.
本発明の請求項9記載の光ヘッド装置は、請求項8に記載のものに関して、前記ウォラストンプリズムは前記光記録媒体からの反射光の入射側に位置する第一のプリズムと前記光記録媒体からの反射光の出射側に位置する第二のプリズムから構成され、前記第一のプリズムの光学軸は前記光記録媒体からの反射光の偏光方向と平行な方向に対してθだけ傾斜しており、前記第二のプリズムの光学軸は前記光記録媒体からの反射光の偏光方向と垂直な方向に対してθだけ傾斜していると共に、前記第一群の光は前記光記録媒体からの反射光のうち前記第一のプリズムにおいて異常光、前記第二のプリズムにおいて常光となる屈折光であり、前記第二群の光は前記光記録媒体からの反射光のうち前記第一のプリズムにおいて常光、前記第二のプリズムにおいて異常光となる屈折光であり、かつ、前記θの範囲は−45°<θ<0°または0°<θ<45°であることを特徴としている。 An optical head device according to a ninth aspect of the present invention relates to the optical head device according to the eighth aspect, wherein the Wollaston prism is a first prism positioned on an incident side of reflected light from the optical recording medium and the optical recording medium. The optical axis of the first prism is inclined by θ with respect to a direction parallel to the polarization direction of the reflected light from the optical recording medium. And the optical axis of the second prism is inclined by θ with respect to a direction perpendicular to the polarization direction of the reflected light from the optical recording medium, and the first group of light beams from the optical recording medium. Of the reflected light, refracted light that becomes extraordinary light in the first prism and ordinary light in the second prism, and the second group of light is reflected in the first prism out of the reflected light from the optical recording medium. Joko, the second prize Refracted light that becomes extraordinary light, and the range of θ is −45 ° <θ <0 ° or 0 ° <θ <45 °.
本発明の請求項10記載の光ヘッド装置は、請求項8に記載のものに関して、前記ウォラストンプリズムは前記光記録媒体からの反射光の入射側に位置する第一のプリズムと前記光記録媒体からの反射光の出射側に位置する第二のプリズムから構成され、前記第一のプリズムの光学軸は前記光記録媒体からの反射光の偏光方向と平行な方向に対してθだけ傾斜しており、前記第二のプリズムの光学軸は前記光記録媒体からの反射光の偏光方向と垂直な方向に対してθだけ傾斜していると共に、前記第一群の光は前記光記録媒体からの反射光のうち前記第一のプリズムにおいて常光、前記第二のプリズムにおいて異常光となる屈折光であり、前記第二群の光は前記光記録媒体からの反射光のうち前記第一のプリズムにおいて異常光、前記第二のプリズムにおいて常光となる屈折光であり、かつ、前記θの範囲は−90°<θ<−45°または45°<θ<90°であることを特徴としている。 An optical head device according to a tenth aspect of the present invention relates to the optical head device according to the eighth aspect, wherein the Wollaston prism is a first prism positioned on an incident side of reflected light from the optical recording medium and the optical recording medium. The optical axis of the first prism is inclined by θ with respect to a direction parallel to the polarization direction of the reflected light from the optical recording medium. And the optical axis of the second prism is inclined by θ with respect to a direction perpendicular to the polarization direction of the reflected light from the optical recording medium, and the first group of light beams from the optical recording medium. Of the reflected light, refracted light that is ordinary light in the first prism and abnormal light in the second prism, and the second group of light is reflected in the first prism out of reflected light from the optical recording medium. Extraordinary light, the second It is refracted light that becomes ordinary light in the rhythm, and the range of θ is −90 ° <θ <−45 ° or 45 ° <θ <90 °.
本発明の請求項11記載の光ヘッド装置は、請求項8乃至10のいずれか一項記載のものに関して、前記ウォラストンプリズムと前記光検出器の間または前記第一の光分離手段と前記ウォラストンプリズムの間に、前記光記録媒体からの反射光を屈折させる4分割プリズムが設けられており、かつ、該4分割プリズムは、前記光記録媒体の半径方向および接線方向に平行な2本の分割線で4つの領域に分割されており、該4つの領域は、出射面の入射面に対する傾斜の方向または出射面と入射面のなす角度が互いに異なることを特徴としている。 An optical head device according to an eleventh aspect of the present invention relates to the optical head device according to any one of the eighth to tenth aspects, wherein the optical head device is disposed between the Wollaston prism and the photodetector or between the first light separating means and the Wallace. A four-divided prism that refracts the reflected light from the optical recording medium is provided between the two prisms, and the four-divided prism includes two parallel to the radial direction and the tangential direction of the optical recording medium. The four regions are divided by a dividing line, and the four regions are characterized in that the direction of inclination of the exit surface with respect to the entrance surface or the angle formed by the exit surface and the entrance surface are different from each other.
本発明の請求項12記載の光ヘッド装置は、請求項8乃至10のいずれか一項記載のものに関して、前記ウォラストンプリズムと前記光検出器の間または前記第一の光分離手段と前記ウォラストンプリズムの間に、前記光記録媒体からの反射光を+1次回折光として回折させるホログラム光学素子が設けられており、かつ、該ホログラム光学素子は、前記光記録媒体の半径方向および接線方向に平行な2本の分割線で4つの領域に分割されており、該4つの領域は、格子の方向、格子のピッチまたは格子の位相分布が互いに異なることを特徴としている。 An optical head device according to a twelfth aspect of the present invention is the optical head device according to any one of the eighth to tenth aspects, wherein the optical head device is between the Wollaston prism and the photodetector or between the first light separating means and the Wallace. A hologram optical element that diffracts reflected light from the optical recording medium as + 1st order diffracted light is provided between the ton prisms, and the hologram optical element is parallel to the radial direction and the tangential direction of the optical recording medium. The four regions are divided into four regions, and the four regions are characterized by different lattice directions, lattice pitches, or phase distributions of the lattices.
本発明の請求項13記載の光ヘッド装置は、請求項12に記載のものに関して、前記ホログラム光学素子における格子の位相分布はNレベルの階段状であり(Nは3以上の整数)、隣接する2つのレベルを透過する光の位相差をφ、1段目〜N段目の格子の幅を全てp/Nとするとき、φは略2π/Nであることを特徴としている。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the optical head device according to the twelfth aspect, the phase distribution of the grating in the hologram optical element is an N-level stepped shape (N is an integer of 3 or more) and adjacent to each other. When the phase difference of the light transmitted through the two levels is φ and the widths of the first to N-th gratings are all p / N, φ is approximately 2π / N.
以上に述べたように、本発明の光ヘッド装置によれば、ディスクからの反射光が第一群の光と第二群の光とに分割されると、第一群の光の光量は第二群の光の光量に比べて大きいため、光量の比Aの値が大きく、ディスクに記録された情報信号および位相差法によるトラック誤差信号に関して高いS/Nを得ることができる。
As described above, according to the optical head device of the present invention, when the reflected light from the disk is divided into the first group of light and the second group of light, the light quantity of the first group of light is Since it is larger than the light intensity of the two groups of light, the value A of the light intensity is large, and a high S / N can be obtained for the information signal recorded on the disk and the track error signal by the phase difference method.
以下に図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1に本発明の光ヘッド装置の第一の実施の形態を示す。半導体レーザ1からの出射光はコリメータレンズ2で平行光化され、偏光ビームスプリッタ3にP偏光として入射してほぼ100%透過し、1/4波長板4で直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ5でディスク6上に集光される。ディスク6からの反射光は対物レンズ5を逆向きに透過し、1/4波長板4で円偏光から直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ3にS偏光として入射してほぼ100%反射され、ホログラム光学素子7で回折され、レンズ8を透過して光検出器9で受光される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a first embodiment of an optical head device of the present invention. The light emitted from the semiconductor laser 1 is collimated by the
図2はホログラム光学素子7の平面図である。ホログラム光学素子7は、ディスク6の半径方向および接線方向に平行な2本の分割線で、領域10〜領域13の4つに分割されている。格子の方向は、領域10〜領域13のいずれにおいてもディスク6の接線方向に平行である。また、格子のピッチは、領域10、領域11、領域12、領域13の順に広くなる。
FIG. 2 is a plan view of the hologram
図3はホログラム光学素子7の断面図である。ホログラム光学素子7は、ガラス基板14上に誘電体膜15が形成された構成である。ディスク6からの反射光はホログラム光学素子7に入射光16として入射し、−1次回折光17および+1次回折光18として回折されて光検出器9で受光される。誘電体膜15の断面形状は4レベルの階段状である。隣接する2つのレベルの高さの差は全て等しい。隣接する2つのレベルを透過する光の位相差をφ、1段目〜4段目の格子の幅をそれぞれp/2−w、w、p/2−w、wとすると、−1次回折光の回折効率η-1および+1次回折光の回折効率η+1はそれぞれ(1)式、(2)式で与えられる。
η-1=(2/π2)(1−cos2φ){1−sin(2πw/p)sinφ} …(1)
η+1=(2/π2)(1−cos2φ){1+sin(2πw/p)sinφ} …(2)
φ=π/2、w/p=0.135またはw/p=0.365とするとη-1=0.10、η+1=0.71となる。従って、−1次回折光17からフォーカス誤差信号を検出し、+1次回折光18から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、およびディスク6に記録された情報信号を検出する構成にすれば、前記のAの値は0.71となり、従来の第一の光ヘッド装置における値に比べて大きくなる。η-1<η+1かつη-1≠0を満たすw/pの範囲は0<w/p<0.25または0.25<w/p<0.5である。
FIG. 3 is a sectional view of the hologram
η-1 = (2 / π2) (1-cos2φ) {1-sin (2πw / p) sinφ} (1)
η + 1 = (2 / π2) (1-cos2φ) {1 + sin (2πw / p) sinφ} (2)
If φ = π / 2, w / p = 0.135 or w / p = 0.365, then η−1 = 0.10 and η + 1 = 0.71. Accordingly, the focus error signal is detected from the −1st order diffracted light 17, and the track error signal by the phase difference method, the track error signal by the push-pull method, and the information signal recorded on the
誘電体膜15の隣接する2つのレベルの高さの差をh/4、誘電体膜15の屈折率をn、入射光16の波長をλとすると、φは(3)式で与えられる。
φ=(2π/λ)(n−1)h/4 …(3)
λ=660nmの場合、誘電体膜15としてSiO2を用いるとn=1.46であるから、φ=π/2とするためにはh=1.43μmであればよい。
When the difference in height between two adjacent levels of the
φ = (2π / λ) (n−1) h / 4 (3)
In the case of λ = 660 nm, if
図4に光検出器9のパタンと光検出器9上の光スポットを示す。光検出器9は受光部19〜受光部26を有する。ホログラム光学素子7の領域10からの−1次回折光は受光部19と受光部20の境界線上に光スポット27を形成し、+1次回折光は受光部26上に光スポット34を形成する。ホログラム光学素子7の領域11からの−1次回折光は受光部19と受光部20の境界線上に光スポット28を形成し、+1次回折光は受光部25上に光スポット33を形成する。ホログラム光学素子7の領域12からの−1次回折光は受光部21と受光部22の境界線上に光スポット29を形成し、+1次回折光は受光部24上に光スポット32を形成する。ホログラム光学素子7の領域13からの−1次回折光は受光部21と受光部22の境界線上に光スポット30を形成し、+1次回折光は受光部23上に光スポット31を形成する。受光部19〜受光部26からの出力をそれぞれV19〜V26で表わすと、フーコー法によるフォーカス誤差信号は(V19+V22)−(V20+V21)の演算から得られる。位相差法によるトラック誤差信号はV23+V26とV24+V25の位相差から得られる。プッシュプル法によるトラック誤差信号は(V23+V25)−(V24+V26)の演算から得られる。また、ディスク6に記録された情報信号はV23+V24+V25+V26の演算から得られる。
FIG. 4 shows the pattern of the
本発明の光ヘッド装置の第二の実施の形態について説明する。本発明の光ヘッド装置の第二の実施の形態は、図1に示す本発明の光ヘッド装置の第一の実施の形態におけるホログラム光学素子7および光検出器9を、それぞれホログラム光学素子35および光検出器48で置き換えた構成である。
A second embodiment of the optical head device of the present invention will be described. In the second embodiment of the optical head device of the present invention, the hologram
図5はホログラム光学素子35の平面図である。ホログラム光学素子35は、ディスク6の半径方向および接線方向に平行な2本の分割線で、領域36〜領域39の4つに分割されている。格子の方向は、領域36、領域37においてはディスク6の接線方向に対して−方向に所定の角度だけ傾斜しており、領域38、領域39においてはディスク6の接線方向に対して+方向に所定の角度だけ傾斜している。また、格子のピッチは、領域36と領域39、領域37と領域38ではそれぞれ等しく、後者では前者に比べて広い。
FIG. 5 is a plan view of the hologram
図6はホログラム光学素子35の断面図である。図6(a)は領域36および領域37の部分の断面図、図6(b)は領域38および領域39の部分の断面図である。図6(a)においては、ホログラム光学素子35は、ガラス基板14上に誘電体膜40が形成された構成である。ディスク6からの反射光はホログラム光学素子35に入射光42として入射し、−1次回折光43および+1次回折光44として回折されて光検出器48で受光される。一方、図6(b)においては、ホログラム光学素子35は、ガラス基板14上に誘電体膜41が形成された構成である。ディスク6からの反射光はホログラム光学素子35に入射光45として入射し、−1次回折光46および+1次回折光47として回折されて光検出器48で受光される。誘電体膜40および誘電体膜41の断面形状は、図3に示すホログラム光学素子7における誘電体膜15の断面形状と同じである。従って、−1次回折光43および−1次回折光46からフォーカス誤差信号を検出し、+1次回折光44および+1次回折光47から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、およびディスク6に記録された情報信号を検出する構成にすれば、前記のAの値は0.71となり、従来の第一の光ヘッド装置における値に比べて大きくなる。
FIG. 6 is a sectional view of the hologram
図7に光検出器48のパタンと光検出器48上の光スポットを示す。光検出器48は受光部49〜受光部56を有する。ホログラム光学素子35の領域36からの−1次回折光は受光部49と受光部50の境界線上に光スポット57を形成し、+1次回折光は受光部56上に光スポット64を形成する。ホログラム光学素子35の領域37からの−1次回折光は受光部49と受光部50の境界線上に光スポット58を形成し、+1次回折光は受光部55上に光スポット63を形成する。ホログラム光学素子35の領域38からの−1次回折光は受光部51と受光部52の境界線上に光スポット59を形成し、+1次回折光は受光部54上に光スポット62を形成する。ホログラム光学素子35の領域39からの−1次回折光は受光部51と受光部52の境界線上に光スポット60を形成し、+1次回折光は受光部53上に光スポット61を形成する。受光部49〜受光部56からの出力をそれぞれV49〜V56で表わすと、フーコー法によるフォーカス誤差信号は(V49+V52)−(V50+V51)の演算から得られる。位相差法によるトラック誤差信号はV53+V56とV54+V55の位相差から得られる。プッシュプル法によるトラック誤差信号は(V53+V55)−(V54+V56)の演算から得られる。また、ディスク6に記録された情報信号はV53+V54+V55+V56の演算から得られる。
FIG. 7 shows a pattern of the
図8に本発明の光ヘッド装置の第三の実施の形態を示す。モジュール65の内部には半導体レーザ66、光検出器67が設置されている。半導体レーザ66からの出射光はコリメータレンズ2で平行光化され、偏光性ホログラム光学素子68をほぼ完全に透過し、1/4波長板4で直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ5でディスク6上に集光される。ディスク6からの反射光は対物レンズ5を逆向きに透過し、1/4波長板4で円偏光から直線偏光に変換され、偏光性ホログラム光学素子68でほぼ完全に回折され、コリメータレンズ2を透過して光検出器67で受光される。
FIG. 8 shows a third embodiment of the optical head device of the present invention. Inside the
偏光性ホログラム光学素子68の平面図は、図2に示すホログラム光学素子7の平面図と同じである。偏光性ホログラム光学素子68は、ディスク6の半径方向および接線方向に平行な2本の分割線で、領域10〜領域13の4つに分割されている。格子の方向は、領域10〜領域13のいずれにおいてもディスク6の接線方向に平行である。また、格子のピッチは、領域10、領域11、領域12、領域13の順に広くなる。
The plan view of the polarizing hologram
図9は偏光性ホログラム光学素子68の断面図である。偏光性ホログラム光学素子68は、複屈折性を有するニオブ酸リチウム基板69の基板内にプロトン交換領域70、基板上に誘電体膜71がそれぞれ形成された構成である。半導体レーザ66からの出射光は偏光性ホログラム光学素子68に入射光72として入射し、透過光73として透過してディスク6に向かう。ディスク6からの反射光は偏光性ホログラム光学素子68に入射光74として入射し、−1次回折光75および+1次回折光76として回折されて光検出器67で受光される。プロトン交換領域70および誘電体膜71の断面形状は4レベルの階段状である。プロトン交換領域70における隣接する2つのレベルの深さの差は全て等しく、誘電体膜71における隣接する2つのレベルの高さの差は全て等しい。常光、異常光に対する隣接する2つのレベルを透過する光の位相差をφo、φe、1段目〜4段目の格子の幅をそれぞれp/2−w、w、p/2−w、wとすると、常光、異常光に対する透過率ηo0、ηe0、常光、異常光に対する−1次回折光の回折効率ηo-1、ηe-1および常光、異常光に対する+1次回折光の回折効率ηo+1、ηe+1はそれぞれ(4)式〜(9)式で与えられる。
ηo0=(1/2)(1+cos2φo)
×{1−4w/p(1−2w/p)(1−cosφo)} …(4)
ηe0=(1/2)(1+cos2φe)
×{1−4w/p(1−2w/p)(1−cosφe)} …(5)
ηo-1=(2/π2)(1−cos2φo){1−sin(2πw/p)sinφo} …(6)
ηe-1=(2/π2)(1−cos2φe){1−sin(2πw/p)sinφe} …(7)
ηo+1=(2/π2)(1−cos2φo){1+sin(2πw/p)sinφo} …(8)
ηe+1=(2/π2)(1−cos2φe){1+sin(2πw/p)sinφe} …(9)
φo=0、φe=π/2、w/p=0.135またはw/p=0.365とするとηo0=1、ηo-1=0、ηo+1=0、ηe0=0、ηe-1=0.10、ηe+1=0.71となる。すなわち、半導体レーザ66からの出射光を偏光性ホログラム光学素子68に常光として入射させると、透過光として100%が透過し、ディスク6からの反射光を偏光性ホログラム光学素子68に異常光として入射させると、−1次回折光として10%、+1次回折光として71%がそれぞれ回折される。従って、−1次回折光17からフォーカス誤差信号を検出し、+1次回折光18から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、およびディスク6に記録された情報信号を検出する構成にすれば、前記のAの値は0.71となり、従来の第一の光ヘッド装置における値に比べて大きくなる。ηe-1<ηe+1かつηe-1≠0を満たすw/pの範囲は0<w/p<0.25または0.25<w/p<0.5である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the polarization hologram
ηo0 = (1/2) (1 + cos2φo)
X {1-4 w / p (1-2 w / p) (1-cos φo)} (4)
ηe0 = (1/2) (1 + cos2φe)
X {1-4 w / p (1-2 w / p) (1-cos φe)} (5)
ηo-1 = (2 / π2) (1-cos2φo) {1-sin (2πw / p) sinφo} (6)
ηe-1 = (2 / π2) (1-cos2φe) {1-sin (2πw / p) sinφe} (7)
ηo + 1 = (2 / π2) (1-cos2φo) {1 + sin (2πw / p) sinφo} (8)
ηe + 1 = (2 / π2) (1-cos2φe) {1 + sin (2πw / p) sinφe} (9)
If φo = 0, φe = π / 2, w / p = 0.135 or w / p = 0.365, then ηo0 = 1, ηo-1 = 0, ηo + 1 = 0, ηe0 = 0, ηe-1 = 0.10 and ηe + 1 = 0.71. That is, when the outgoing light from the
プロトン交換領域70の隣接する2つのレベルの深さの差をd/4、誘電体膜71の隣接する2つのレベルの高さの差をh/4、プロトン交換による常光、異常光に対する屈折率変化をΔno、Δne、誘電体膜71の屈折率をn、入射光72および入射光74の波長をλとすると、φo、φeはそれぞれ(10)式、(11)式で与えられる。
The difference in depth between two adjacent levels in the
φo=(2π/λ){Δnod/4+(n−1)h/4} …(10)
φe=(2π/λ){Δned/4+(n−1)h/4} …(11)
λ=660nmの場合、Δno=−0.04、Δne=0.12であり、誘電体膜71としてNb2O5を用いるとn=2.2であるから、φo=0、φe=π/2とするためにはd=4.13μm、h=138nmであればよい。
φo = (2π / λ) {Δnod / 4 + (n−1) h / 4} (10)
φe = (2π / λ) {Δned / 4 + (n−1) h / 4} (11)
When λ = 660 nm, Δno = −0.04 and Δne = 0.12. When Nb2O5 is used as the
図10に光検出器67のパタンと光検出器67上の光スポットを示す。光検出器67上には半導体レーザ66およびミラー77が設置されており、光検出器67は受光部78〜受光部85を有する。半導体レーザ66からの出射光はミラー77で反射されてディスク6に向かう。偏光性ホログラム光学素子68の領域10からの−1次回折光は受光部78と受光部79の境界線上に光スポット86を形成し、+1次回折光は受光部85上に光スポット93を形成する。偏光性ホログラム光学素子68の領域11からの−1次回折光は受光部78と受光部79の境界線上に光スポット87を形成し、+1次回折光は受光部84上に光スポット92を形成する。偏光性ホログラム光学素子68の領域12からの−1次回折光は受光部80と受光部81の境界線上に光スポット88を形成し、+1次回折光は受光部83上に光スポット91を形成する。偏光性ホログラム光学素子68の領域13からの−1次回折光は受光部80と受光部81の境界線上に光スポット89を形成し、+1次回折光は受光部82上に光スポット90を形成する。受光部78〜受光部85からの出力をそれぞれV78〜V85で表わすと、フーコー法によるフォーカス誤差信号は(V78+V81)−(V79+V80)の演算から得られる。位相差法によるトラック誤差信号はV82+V85とV83+V84の位相差から得られる。プッシュプル法によるトラック誤差信号は(V82+V84)−(V83+V85)の演算から得られる。また、ディスク6に記録された情報信号はV82+V83+V84+V85の演算から得られる。
FIG. 10 shows the pattern of the
本発明の光ヘッド装置の第四の実施の形態について説明する。本発明の光ヘッド装置の第四の実施の形態は、図8に示す本発明の光ヘッド装置の第三の実施の形態における偏光性ホログラム光学素子68および光検出器67を、それぞれ偏光性ホログラム光学素子94および光検出器109で置き換えた構成である。
A fourth embodiment of the optical head device of the present invention will be described. In the fourth embodiment of the optical head device of the present invention, the polarizing hologram
偏光性ホログラム光学素子94の平面図は、図5に示すホログラム光学素子35の平面図と同じである。偏光性ホログラム光学素子94は、ディスク6の半径方向および接線方向に平行な2本の分割線で、領域36〜領域39の4つに分割されている。格子の方向は、領域36、領域37においてはディスク6の接線方向に対して−方向に所定の角度だけ傾斜しており、領域38、領域39においてはディスク6の接線方向に対して+方向に所定の角度だけ傾斜している。また、格子のピッチは、領域36と領域39、領域37と領域38ではそれぞれ等しく、後者では前者に比べて広い。
The plan view of the polarizing hologram
図11は偏光性ホログラム光学素子94の断面図である。図11(a)は領域36および領域37の部分の断面図、図11(b)は領域38および領域39の部分の断面図である。図11(a)においては、偏光性ホログラム光学素子94は、複屈折性を有するニオブ酸リチウム基板69の基板内にプロトン交換領域95、基板上に誘電体膜96がそれぞれ形成された構成である。半導体レーザ66からの出射光は偏光性ホログラム光学素子94に入射光99として入射し、透過光100として透過してディスク6に向かう。ディスク6からの反射光は偏光性ホログラム光学素子94に入射光101として入射し、−1次回折光102および+1次回折光103として回折されて光検出器109で受光される。一方、図11(b)においては、偏光性ホログラム光学素子94は、複屈折性を有するニオブ酸リチウム基板69の基板内にプロトン交換領域97、基板上に誘電体膜98がそれぞれ形成された構成である。半導体レーザ66からの出射光は偏光性ホログラム光学素子94に入射光104として入射し、透過光105として透過してディスク6に向かう。ディスク6からの反射光は偏光性ホログラム光学素子94に入射光106として入射し、−1次回折光107および+1次回折光108として回折されて光検出器109で受光される。プロトン交換領域95およびプロトン交換領域97の断面形状は、図9に示す偏光性ホログラム光学素子68におけるプロトン交換領域70の断面形状と同じであり、誘電体膜96および誘電体膜98の断面形状は、図9に示す偏光性ホログラム光学素子68における誘電体膜71の断面形状と同じである。すなわち、半導体レーザ66からの出射光を偏光性ホログラム光学素子94に常光として入射させると、透過光として100%が透過し、ディスク6からの反射光を偏光性ホログラム光学素子94に異常光として入射させると、−1次回折光として10%、+1次回折光として71%がそれぞれ回折される。従って、−1次回折光102および−1次回折光107からフォーカス誤差信号を検出し、+1次回折光103および+1次回折光108から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、およびディスク6に記録された情報信号を検出する構成にすれば、前記のAの値は0.71となり、従来の第一の光ヘッド装置における値に比べて大きくなる。
FIG. 11 is a sectional view of the polarization hologram
図12に光検出器109のパタンと光検出器109上の光スポットを示す。光検出器109上には半導体レーザ66およびミラー77が設置されており、光検出器109は受光部110〜受光部117を有する。半導体レーザ66からの出射光はミラー77で反射されてディスク6に向かう。偏光性ホログラム光学素子94の領域36からの−1次回折光は受光部110と受光部111の境界線上に光スポット118を形成し、+1次回折光は受光部117上に光スポット125を形成する。偏光性ホログラム光学素子94の領域37からの−1次回折光は受光部110と受光部111の境界線上に光スポット119を形成し、+1次回折光は受光部116上に光スポット124を形成する。偏光性ホログラム光学素子94の領域38からの−1次回折光は受光部112と受光部113の境界線上に光スポット120を形成し、+1次回折光は受光部115上に光スポット123を形成する。偏光性ホログラム光学素子94の領域39からの−1次回折光は受光部112と受光部113の境界線上に光スポット121を形成し、+1次回折光は受光部114上に光スポット122を形成する。受光部110〜受光部117からの出力をそれぞれV110〜V117で表わすと、フーコー法によるフォーカス誤差信号は(V110+V113)−(V111+V112)の演算から得られる。位相差法によるトラック誤差信号はV114+V117とV115+V116の位相差から得られる。プッシュプル法によるトラック誤差信号は(V114+V116)−(V115+V117)の演算から得られる。また、ディスク6に記録された情報信号はV114+V115+V116+V117の演算から得られる。
FIG. 12 shows the pattern of the
本発明の光ヘッド装置の第三および第四の実施の形態は、偏光性ホログラム光学素子68および偏光性ホログラム光学素子94における常光、異常光に対する隣接する2つのレベルを透過する光の位相差をφo、φeとするとき、φo=0、φe=π/2であり、かつ、半導体レーザ66からの出射光を偏光性ホログラム光学素子68または偏光性ホログラム光学素子94に常光として入射させ、ディスク6からの反射光を偏光性ホログラム光学素子68または偏光性ホログラム光学素子94に異常光として入射させる構成である。これに対し、偏光性ホログラム光学素子68および偏光性ホログラム94における常光、異常光に対する隣接する2つのレベルを透過する光の位相差をφo、φeとするとき、φo=π/2、φe=0であり、かつ、半導体レーザ66からの出射光を偏光性ホログラム光学素子68または偏光性ホログラム光学素子94に異常光として入射させ、ディスク6からの反射光を偏光性ホログラム光学素子68または偏光性ホログラム光学素子94に常光として入射させる構成も可能である。
In the third and fourth embodiments of the optical head device of the present invention, the phase difference of light transmitted through two adjacent levels with respect to ordinary light and abnormal light in the polarizing hologram
図13に本発明の光ヘッド装置の第五の実施の形態を示す。半導体レーザ1からの出射光はコリメータレンズ2で平行光化され、偏光ビームスプリッタ3にP偏光として入射してほぼ100%透過し、1/4波長板4で直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ5でディスク6上に集光される。ディスク6からの反射光は対物レンズ5を逆向きに透過し、1/4波長板4で円偏光から直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ3にS偏光として入射してほぼ100%反射され、ウォラストンプリズム126および4分割プリズム127で屈折し、レンズ8を透過して光検出器9で受光される。
FIG. 13 shows a fifth embodiment of the optical head apparatus of the present invention. The light emitted from the semiconductor laser 1 is collimated by the
図14にウォラストンプリズム126の構成を示す。図14(a)は側面図、図14(b)は平面図である。ウォラストンプリズム126は、複屈折性を有するニオブ酸リチウムを材質とするプリズム128とプリズム129を貼り合わせた構成である。ディスク6からの反射光はウォラストンプリズム126に入射光130として入射し、屈折光131および屈折光132として屈折して4分割プリズム127に向かう。入射光130のプリズム128とプリズム129の貼り合わせ面に対する偏光方向はS偏光である。プリズム128の光学軸133はS偏光方向に対してθだけ傾斜しており、プリズム129の光学軸134はP偏光方向に対してθだけ傾斜している。ニオブ酸リチウムでは常光に対する屈折率が異常光に対する屈折率に比べて大きいため、入射光130のうちプリズム128において常光、プリズム129において異常光となる成分が屈折光131となり、プリズム128において異常光、プリズム129において常光となる成分が屈折光132となる。このとき、入射光130の強度に対する屈折光131および屈折光132の強度の比はそれぞれsin2θ、cos2θで与えられる。θ=−22°またはθ=22°とするとsin2θ=0.14、cos2θ=0.86となる。sin2θ<cos2θかつsin2θ≠0を満たすθの範囲は−45°<θ<0°または0°<θ<45°である。
FIG. 14 shows the configuration of the
図15に4分割プリズム127の構成を示す。図15(a)、図15(b)は断面図、図15(c)は平面図である。4分割プリズム127はプラスチックを材質とし、ディスク6の半径方向および接線方向に平行な2本の分割線で、領域135〜領域138の4つに分割されている。図15(a)は領域135および領域136の部分の断面図、図15(b)は領域137および領域138の部分の断面図である。出射面は入射面に対し、領域135、領域136においてはディスク6の接線方向の回りに+方向に傾斜しており、領域137、領域138においてはディスク6の接線方向の回りに−方向に傾斜している。また、出射面と入射面のなす角度は、領域135と領域138、領域136と領域137ではそれぞれ等しく、前者では後者に比べて大きい。図15(a)においては、ウォラストンプリズム126からの屈折光は4分割プリズム127の領域135、領域136に入射光139、入射光141としてそれぞれ入射し、屈折光140、屈折光142としてそれぞれ屈折して光検出器9で受光される。一方、図15(b)においては、ウォラストンプリズム126からの屈折光は4分割プリズム127の領域137、領域138に入射光143、入射光145としてそれぞれ入射し、屈折光144、屈折光146としてそれぞれ屈折して光検出器9で受光される。
FIG. 15 shows the configuration of the
従って、ウォラストンプリズム126で屈折光131として屈折し、4分割プリズム127で屈折光140、屈折光142、屈折光144、屈折光146として屈折した光からフォーカス誤差信号を検出し、ウォラストンプリズム126で屈折光132として屈折し、4分割プリズム127で屈折光140、屈折光142、屈折光144、屈折光146として屈折した光から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、およびディスク6に記録された情報信号を検出する構成にすれば、前記のAの値は0.86となり、従来の第一の光ヘッド装置における値に比べて大きくなる。
Therefore, a focus error signal is detected from the light refracted as the refracted light 131 by the
光検出器9のパタンと光検出器9上の光スポットは図4に示す通りである。ウォラストンプリズム126で屈折光131として屈折した光のうち、4分割プリズム127の領域135で屈折光140として屈折した光は受光部19と受光部20の境界線上に光スポット27を形成し、4分割プリズム127の領域136で屈折光142として屈折した光は受光部19と受光部20の境界線上に光スポット28を形成し、4分割プリズム127の領域137で屈折光144として屈折した光は受光部21と受光部22の境界線上に光スポット29を形成し、4分割プリズム127の領域138で屈折光146として屈折した光は受光部21と受光部22の境界線上に光スポット30を形成する。ウォラストンプリズム126で屈折光132として屈折した光のうち、4分割プリズム127の領域135で屈折光140として屈折した光は受光部23上に光スポット31を形成し、4分割プリズム127の領域136で屈折光142として屈折した光は受光部24上に光スポット32を形成し、4分割プリズム127の領域137で屈折光144として屈折した光は受光部25上に光スポット33を形成し、4分割プリズム127の領域138で屈折光146として屈折した光は受光部26上に光スポット34を形成する。フーコー法によるフォーカス誤差信号、位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、およびディスク6に記録された情報信号は、本発明の光ヘッド装置の第一の実施の形態における演算と同じ演算から得られる。
The pattern of the
本発明の光ヘッド装置の第五の実施の形態は、4分割プリズム127がウォラストンプリズム126とレンズ8の間に設けられた構成である。これに対し、4分割プリズム127が偏光ビームスプリッタ3とウォラストンプリズム126の間に設けられた構成も可能である。
In the fifth embodiment of the optical head device of the present invention, a four-divided
本発明の光ヘッド装置の第六の実施の形態について説明する。本発明の光ヘッド装置の第六の実施の形態は、図13に示す本発明の光ヘッド装置の第五の実施の形態における4分割プリズム127をホログラム光学素子147で置き換えた構成である。ディスク6からの反射光はウォラストンプリズム126で屈折し、ホログラム光学素子147で回折されて光検出器9で受光される。
A sixth embodiment of the optical head device of the present invention will be described. The sixth embodiment of the optical head device of the present invention has a configuration in which the four-divided
図16はホログラム光学素子147の平面図である。ホログラム光学素子147は、ディスク6の半径方向および接線方向に平行な2本の分割線で、領域148〜領域151の4つに分割されている。格子の方向は、領域148〜領域151のいずれにおいてもディスク6の接線方向に平行である。また、格子のピッチは、領域148と領域151、領域149と領域150ではそれぞれ等しく、後者では前者に比べて広い。
FIG. 16 is a plan view of the hologram
図17はホログラム光学素子147の断面図である。図17(a)は領域148および領域149の部分の断面図、図17(b)は領域150および領域151の部分の断面図である。図17(a)においては、ホログラム光学素子147は、ガラス基板14上に誘電体膜152が形成された構成である。ウォラストンプリズム126からの屈折光はホログラム光学素子147に入射光154として入射し、+1次回折光155として回折されて光検出器9で受光される。一方、図17(b)においては、ホログラム光学素子147は、ガラス基板14上に誘電体膜153が形成された構成である。ウォラストンプリズム126からの屈折光はホログラム光学素子147に入射光156として入射し、+1次回折光157として回折されて光検出器9で受光される。誘電体膜152および誘電体膜153の断面形状は8レベルの階段状である。隣接する2つのレベルの高さの差は全て等しい。隣接する2つのレベルを透過する光の位相差をφ、1段目〜8段目の格子の幅を全てp/8とすると、+1次回折光の回折効率η+1は(12)式で与えられる。
η+1=(4/π2)(1−1/√2){1+cos(φ−π/4)}
×{1+cos(2φ−π/2)}{1+cos(4φ−π)}
…(12)
φ=π/4とするとη+1=0.95となる。
FIG. 17 is a sectional view of the hologram
η + 1 = (4 / π2) (1-1 / √2) {1 + cos (φ−π / 4)}
× {1 + cos (2φ−π / 2)} {1 + cos (4φ−π)}
(12)
If φ = π / 4, then η + 1 = 0.95.
従って、ウォラストンプリズム126で屈折光131として屈折し、ホログラム光学素子147で+1次回折光155および+1次回折光157として回折された光からフォーカス誤差信号を検出し、ウォラストンプリズム126で屈折光132として屈折し、ホログラム光学素子147で+1次回折光155および+1次回折光157として回折された光から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、およびディスク6に記録された情報信号を検出する構成にすれば、前記のAの値は0.86×0.95=0.82となり、従来の第一の光ヘッド装置における値に比べて大きくなる。
Therefore, the focus error signal is detected from the light refracted as the refracted light 131 by the
誘電体膜152および誘電体膜153の隣接する2つのレベルの高さの差をh/8、誘電体膜152および誘電体膜153の屈折率をn、入射光154および入射光156の波長をλとすると、φは(13)式で与えられる。
φ=(2π/λ)(n−1)h/8 …(13)
λ=660nmの場合、誘電体膜152および誘電体膜153としてSiO2を用いるとn=1.46であるから、φ=π/4とするためにはh=1.43μmであればよい。
The height difference between two adjacent levels of the
φ = (2π / λ) (n−1) h / 8 (13)
In the case of λ = 660 nm, if
光検出器9のパタンと光検出器9上の光スポットは図4に示す通りである。ウォラストンプリズム126で屈折光131として屈折した光のうち、ホログラム光学素子147の領域148で+1次回折光155として回折された光は受光部19と受光部20の境界線上に光スポット27を形成し、ホログラム光学素子147の領域149で+1次回折光155として回折された光は受光部19と受光部20の境界線上に光スポット28を形成し、ホログラム光学素子147の領域150で+1次回折光157として回折された光は受光部21と受光部22の境界線上に光スポット29を形成し、ホログラム光学素子147の領域151で+1次回折光157として回折された光は受光部21と受光部22の境界線上に光スポット30を形成する。ウォラストンプリズム126で屈折光132として屈折した光のうち、ホログラム光学素子147の領域148で+1次回折光155として回折された光は受光部23上に光スポット31を形成し、ホログラム光学素子147の領域149で+1次回折光155として回折された光は受光部24上に光スポット32を形成し、ホログラム光学素子147の領域150で+1次回折光157として回折された光は受光部25上に光スポット33を形成し、ホログラム光学素子147の領域151で+1次回折光157として回折された光は受光部26上に光スポット34を形成する。フーコー法によるフォーカス誤差信号、位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、およびディスク6に記録された情報信号は、本発明の光ヘッド装置の第一の実施の形態における演算と同じ演算から得られる。
The pattern of the
本発明の光ヘッド装置の第六の実施の形態は、ホログラム光学素子147がウォラストンプリズム126とレンズ8の間に設けられた構成である。これに対し、ホログラム光学素子147が偏光ビームスプリッタ3とウォラストンプリズム126の間に設けられた構成も可能である。
The sixth embodiment of the optical head device of the present invention has a configuration in which a hologram
本発明の光ヘッド装置の第六の実施の形態は、ホログラム光学素子147における格子の位相分布が8レベルの階段状であり、隣接する2つのレベルを透過する光の位相差をφ、1段目〜8段目の格子の幅を全てp/8とするとき、φ=π/4である構成である。これに対し、一般に、ホログラム光学素子147における格子の位相分布がNレベルの階段状であり(Nは3以上の整数)、隣接する2つのレベルを透過する光の位相差をφ、1段目〜N段目の格子の幅を全てp/Nとするとき、φ=2π/Nである構成も可能である。
In the sixth embodiment of the optical head device of the present invention, the phase distribution of the grating in the hologram
本発明の光ヘッド装置の第五および第六の実施の形態は、プリズム128の光学軸133はS偏光方向に対してθだけ傾斜しており、プリズム129の光学軸134はP偏光方向に対してθだけ傾斜していると共に、入射光130のうちプリズム128において常光、プリズム129において異常光となる成分である屈折光131からフォーカス誤差信号を検出し、プリズム128において異常光、プリズム129において常光となる成分である屈折光132から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、およびディスク6に記録された情報信号を検出し、かつ、θの範囲は−45°<θ<0°または0°<θ<45°である構成である。このとき、入射光130の強度に対する屈折光131および屈折光132の強度の比はそれぞれsin2θ、cos2θで与えられ、sin2θ<cos2θかつsin2θ≠0となる。これに対し、プリズム128の光学軸133はS偏光方向に対してθだけ傾斜しており、プリズム129の光学軸134はP偏光方向に対してθだけ傾斜していると共に、入射光130のうちプリズム128において異常光、プリズム129において常光となる成分である屈折光132からフォーカス誤差信号を検出し、プリズム128において常光、プリズム129において異常光となる成分である屈折光131から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、およびディスク6に記録された情報信号を検出し、かつ、θの範囲は−90°<θ<−45°または45°<θ<90°である構成である。このとき、入射光130の強度に対する屈折光131および屈折光132の強度の比はそれぞれsin2θ、cos2θで与えられ、sin2θ>cos2θかつsin2θ≠0となる。
In the fifth and sixth embodiments of the optical head device of the present invention, the
以上に述べた光ヘッド装置においては、ディスクからの反射光を第一群の光と第二群の光に分割し、第一群の光から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、およびディスクに記録された情報信号を検出し、第二群の光からフォーカス誤差信号を検出する。第一群の光の光量は第二群の光の光量に比べて大きい。
この光ヘッド装置の効果は、ディスクからの反射光の光量に対する、ディスクに記録された情報信号および位相差法によるトラック誤差信号の検出に用いられる光量の比Aが大きく、これらの信号に関して高いS/Nが得られることである。その理由は、第一群の光の光量が大きいためである。
In the optical head device described above, the reflected light from the disk is divided into the first group of light and the second group of light, the track error signal by the phase difference method from the first group of light, the track by the push-pull method An error signal and an information signal recorded on the disc are detected, and a focus error signal is detected from the second group of light. The amount of light of the first group is larger than the amount of light of the second group.
The effect of this optical head device is that the ratio A of the light amount used for detection of the information signal recorded on the disk and the track error signal by the phase difference method with respect to the light amount of the reflected light from the disk is large, and the S is high for these signals. / N is obtained. The reason is that the amount of light of the first group is large.
1 半導体レーザ
2 コリメータレンズ
3 偏光ビームスプリッタ
4 1/4波長板
5 対物レンズ
6 ディスク
7 ホログラム光学素子
8 レンズ
9 光検出器
10、11、12、13 領域
14 ガラス基板
15 誘電体膜
16 入射光
17 −1次回折光
18 +1次回折光
19、20、21、22、23、24、25、26 受光部
27、28、29、30、31、32、33、34 光スポット
35 ホログラム光学素子
36、37、38、39 領域
40、41 誘電体膜
42 入射光
43 −1次回折光
44 +1次回折光
45 入射光
46 −1次回折光
47 +1次回折光
48 光検出器
49、50、51、52、53、54、55、56 受光部
57、58、59、60、61、62、63、64 光スポット
65 モジュール
66 半導体レーザ
67 光検出器
68 偏光性ホログラム光学素子
69 ニオブ酸リチウム基板
70 プロトン交換領域
71 誘電体膜
72 入射光
73 透過光
74 入射光
75 −1次回折光
76 +1次回折光
77 ミラー
78、79、80、81、82、83、84、85 受光部
86、87、88、89、90、91、92、93 光スポット
94 偏光性ホログラム光学素子
95 プロトン交換領域
96 誘電体膜
97 プロトン交換領域
98 誘電体膜
99 入射光
100 透過光
101 入射光
102 −1次回折光
103 +1次回折光
104 入射光
105 透過光
106 入射光
107 −1次回折光
108 +1次回折光
109 光検出器
110、111、112、113、114、115、116、117 受光部
118、119、120、121、122、123、124、125 光スポ
ット
126 ウォラストンプリズム
127 4分割プリズム
128、129 プリズム
130 入射光
131、132 屈折光
133、134 光学軸
135、136、137、138 領域
139 入射光
140 屈折光
141 入射光
142 屈折光
143 入射光
144 屈折光
145 入射光
146 屈折光
147 ホログラム光学素子
148、149、150、151 領域
152、153 誘電体膜
154 入射光
155 +1次回折光
156 入射光
157 +1次回折光
158 ホログラム光学素子
159 光検出器
160、161、162、163 領域
164、165、166、167、168、169、170、171 受光部
172、173、174、175、176、177、178、179 光スポ
ット
180 モジュール
181 半導体レーザ
182 光検出器
183 ホログラム光学素子
184、185、186、187 領域
188、189、190、191、192、193 受光部
194、195、196、197 光スポット
198 誘電体膜
199 入射光
200 透過光
201 入射光
202 +1次回折光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor laser 2 Collimator lens 3 Polarizing beam splitter 4 1/4 wavelength plate 5 Objective lens 6 Disc 7 Hologram optical element 8 Lens 9 Photo detector 10, 11, 12, 13 Area 14 Glass substrate 15 Dielectric film 16 Incident light 17 -1st order diffracted light 18 + 1st order diffracted light 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 Light receiving part 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34 Light spot 35 Hologram optical element 36, 37, 38, 39 Region 40, 41 Dielectric film 42 Incident light 43-1st order diffracted light 44 + 1st order diffracted light 45 Incident light 46-1st order diffracted light 47 + 1st order diffracted light 48 Photo detectors 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56 Light receiving portion 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64 Light spot 65 Module 66 Semiconductor layer Thea 67 Photodetector 68 Polarizing hologram optical element 69 Lithium niobate substrate 70 Proton exchange region 71 Dielectric film 72 Incident light 73 Transmitted light 74 Incident light 75 First-order diffracted light 76 + 1st-order diffracted light 77 Mirror 78, 79, 80 , 81, 82, 83, 84, 85 Light receiving part 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93 Light spot 94 Polarizing hologram optical element 95 Proton exchange region 96 Dielectric film 97 Proton exchange region 98 Dielectric Film 99 Incident light 100 Transmitted light 101 Incident light 102 1st order diffracted light 103 + 1st order diffracted light 104 Incident light 105 Transmitted light 106 Incident light 107 1st order diffracted light 108 + 1st order diffracted light 109 Photodetector 110, 111, 112, 113, 114 , 115, 116, 117 Light receiving part 118, 119, 120, 121 122, 123, 124, 125 Light spot 126 Wollaston prism 127 Quadruple prism 128, 129 Prism 130 Incident light 131, 132 Refracted light 133, 134 Optical axes 135, 136, 137, 138 Region 139 Incident light 140 Refracted light 141 Incident light 142 refracted light 143 incident light 144 refracted light 145 incident light 146 refracted light 147 hologram optical element 148, 149, 150, 151 region 152, 153 dielectric film 154 incident light 155 + 1st order diffracted light 156 incident light 157 + 1st order diffracted light 158 Hologram optical element 159 Photodetector 160, 161, 162, 163 Region 164, 165, 166, 167, 168, 169, 170, 171 Light receiving part 172, 173, 174, 175, 176, 177, 178, 1 9 Light Spot 180 Module 181 Semiconductor Laser 182 Photodetector 183 Hologram Optical Element 184, 185, 186, 187 Region 188, 189, 190, 191, 192, 193 Light Receiving Section 194, 195, 196, 197 Light Spot 198 Dielectric Film 199 Incident light 200 Transmitted light 201 Incident light 202 + 1st order diffracted light
Claims (1)
前記光源からの出射光と前記光記録媒体からの反射光とは偏光方向が互いに直交しており、前記第一の光分離手段は、前記光源からの出射光のほぼ100%を前記光記録媒体の側へ導くと共に前記光記録媒体からの反射光のほぼ100%を前記第二の光分離手段の側へ導き、
前記第一群の光の光量が前記第二群の光の光量に比べて大きく、前記第一群の光から位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、および前記光記録媒体に記録された情報信号を検出し、前記第二群の光からフーコー法によるフォーカス誤差信号を検出することを特徴とする光ヘッド装置。 A light source, an objective lens for condensing the light emitted from the light source on the optical recording medium, and an optical path of reflected light from the optical recording medium provided between the light source and the objective lens from the light source. First light separating means for separating from the optical path of the emitted light, and reflected light from the optical recording medium that has passed through the first light separating means is further divided into a first group of light and a second group of light by a single surface. In an optical head device comprising: a second light separating means for separating the light into a light detector; and a photodetector for receiving the light of the first group and the light of the second group.
The light emitted from the light source and the reflected light from the optical recording medium are polarized in directions orthogonal to each other, and the first light separation means generates almost 100% of the light emitted from the light source as the optical recording medium. And 100% of the reflected light from the optical recording medium is led to the second light separating means side,
The light amount of the first group of light is larger than the light amount of the second group of light, and the track error signal by the phase difference method, the track error signal by the push-pull method, and the optical recording medium An optical head device characterized by detecting an information signal recorded on the second group of light and detecting a focus error signal by the Foucault method from the second group of lights.
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