JPH01144233A - 光ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光ディスクや光磁気ディスク装置等の記録
、再生に用いる光ヘツド装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の光ヘツド装置を第２図に示す。光源である半導体
レーザ１の放射光２は、コリメーティングレンズ３でコ
リメート光４に変換され、ビームスプリッタ５ｆｔ透過
し、全反射プリズム６で全反射されて光路を９００折り
曲げられ、収束レンズ７でディスク面８に収束される。

光デイスク面からの反射光は、逆の経路でビームスプリ
ッタ５で反射される。反射された光は１７２波長板２２
で偏光方向を９０’回転された後レンズ９で収束光に変
換され、偏光ビームスプリッタ１０で互いに直交な偏光
の透過光１１と反射光１２に分割される。

透過光１１は２分割光検出器１３に入射し、２分割光検
出器１３の光検出素子１４と１５との差信号でプッシュ
プル法によるトラック誤差信号を得る。一方、反射光１
２は、円筒レンズ１６によシ非点収差波面となり、４分
割光検出器１７によシ、非点収差法によるフォーカス誤
差信号を得る。すなわち、４分割光検出器１７の光検出
素子１８゜１９　、２０　、２１　Ｏ出力電圧’に各Ａ
Ｖ（１８）　、　Ｖ（１９）、Ｖ（２０）、Ｖ（２１）
　と−ｆ、ｌ：、フォーカス誤差信号はＶ（１８）＋Ｖ
（２０）−Ｖ（１９）−Ｖ（２１）で得られる。几Ｆ信
号は偏光ビームスプリ、りｌＯで分割した直交する偏光
強度の差信号として得られるので、光検出素子１４．１
５の出力１［を各ＡＶ（ｘ４）、Ｖ（１５）、！−する
とＲＦ倍信号Ｖ（１４）　＋Ｖ（１５）　−Ｖ（１ｓ）
　−Ｖ（１９）　−Ｖ（２０）　−、Ｖ（２１）　　と
なる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の・光ヘッド装置は、実用化されているも
のでも大きさが４０　Ｘ　４０　Ｘ　３０　ｍｍ”程度
以上あり、従って重量も重く光デイスク全体の小型化、
軽量化の障害となっていた。

また、トラ、キング誤差検出にプッシュプル法を採用し
ているため、トラック誤差信号にもとづき収束レンズ８
をアクチュエータ（図示せず）で光軸に垂直な方向に動
かした場合、収束レンズの光軸と、トラ、キング誤差検
出用の２分割光検出器の分割線にずれが生じ、光検出素
子１２と１３への入射光量がアンバランスになる。この
結果、トラッキング誤差信号に直流オフセットが発生し
、トラッキング諸差制御の制限範囲が狭くなるという欠
点を有していた。又、几Ｆ信号、フォーカス誤差信号、
トラック誤差信号の間の干渉があり、サーボが不安定に
なるという問題もあった。

さらに、上述した従来の光ヘッドは光学研磨が必要な光
学部品を多数使用することから調整が大変でコスト高に
なるという欠点を有していた。

本発明の目的は、上記欠点を解消して小型かつ低価格な
光ヘツド装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の光ヘツド装置はレーザ光をビームスプリッタを
介して収束光学系でディスク面に収束して、情報の書込
み読出しをする光ヘツド装置において、前記ビームスプ
リッタで前記光学系の光軸外にと９出した前記ディスク
からの反射光を、特定の偏光を主に反射回折する反射型
格子素子で反射光と回折光に分割し、前記反射型格子素
子の反射光から読出し信号を検出し、前記回折光から焦
点誤差信号及びトラッキング誤差信号を検出するように
したことを特徴とする光ヘツド装置である。

〔作用〕

本発明の作用原理は次の通シである。本発明の光ヘッド
装置では受光系月光学系を軽量・簡略化するために反射
型格子レンズを用いる。

本発明でいう反射型格子レンズは、反射表面が導電性を
有する素子である。例えば、格子表面がアルミニウムや
、金のような導電体でコートされた格子である。

反射型格子レンズには、１次回折光の他に格子レンズで
直接反射したＯ次回折光がある。そこでとのＯ次回折光
を受光してＲＦ倍信号得る。ディスクの読取り信号のう
ち、信号偏光成分は非常に小さい。したがって、ＲＦ倍
信号光系に入射する０次回折光には、できるだけ多くの
信号偏光成分が・あることが必要である。つまシ、信号
偏光成分を回折しないような反射格子レンズを用いる必
要がある。そこで、本発明では、波長λに対して格子ピ
ッチｄがλ／ｄ；０．５あるいはλ／ｄ′２．１．２ノ
格子を用いることで、これを実現している。

第３図〜第８図は反射型回折効率のλ／ｄ依存性を示し
たもので、これらは１９７９年発行のアプライド・オブ
テ、り（Ａｐｐｌｉｅｄ　０ｐｔｉｃｓ　）誌第１８巻
第１３号の第２２６２〜２２６６頁所載のローエン（Ｅ
、Ｇ、　Ｌｏｅｗｅｎ　）他著の論文［Ｅｆｆｉｃｉｅ
ｎｃｙｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅｃｔａｎ
ｇｕｌａｒ　ｇｒｏｏｖｅ　ｇｒａ−１＋ｎｇｓ　ｆｏ
ｒ　ｕｒｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｖｉｓｉｂｌｅ　ａｎｄ　
ＩＲｒｏ−ｇｉｏｎｓ　Ｊに発表さ江たものである。い
ずれも矩形断面の反射型回折格子についての結果である
。格子の矩形溝の幅ｔ　ａ　＊深さ６ｈとすると、第３
図〜第６図はａ／ｄ＝α５で深さ逅第３図でｈ／ｄ＝０
．０５．第４図でｈ／ｄ＝０．２２５．第５図でｈ／ｄ
　＝　０．２５　、第６図でｈ／ｄ　＝　０．２　’７
５の場合である。第７図〜第８図は、ｈ／ｄ＝０．２５
で、溝幅ａが第７図でａ／ｄ＝０．３３３．第８図でａ
／ｄ＝　０．６６７の場合である。まず第３図の格子で
は、λ／ａ＞１．２　でｐ偏光の回折効率はほとんどＯ
になる。したがってｐＪＡ、Ｆを信号偏光方向とすれば
４．１・ よい。第４図〜第８図の格子では、λ／ｄ＝０．５の近
傍でＳ偏光の回折効率が０になるので、Ｓ偏光を信号偏
光方向とすればよい。さらに第６図の格子ではλ／ｄ＝
０．４８近傍でｐ偏光の回折効率がほとんどＯになるの
でｐ偏光を信号偏光成分にすることもできる。同様に第
７図の格子でもλ／ｄ＃０．４でｐ偏光が０になるので
、ｐ偏光を信号偏光成分にすることもできる。

さらに本発明では、１次回折光でフォース誤差信号音と
９出すために、反射型格子レンズを特性の異る２領域に
分割することにより、その境界線を従来の光ヘツド装置
におけるナイフェツジと等価な作用をさせている。

また、トラ、キング誤差信号を取り出すためにコリメー
ティングレンズの光軸と格子レンズが交わる点を中心と
してわずかに離れた位置に異なる格子方向を有する２つ
の領域を反射型格子レンズに形成しておくことにより、
この２つの領域からの回折光強度を比較することでプッ
シュプル法の原理によりトラッキング誤差信号を得るこ
とができる・ すなわち、反射型格子レンズに入射光ｉＲＦ信号光とフ
ォーカス誤差信号光とトラッキング誤差検出光とに分割
する反射回折型ビームスプリブタの機能を持たせている
。このため部品点数が少くな夕調整が簡単で、かつ小型
・軽量・低価格の光ヘツド装置が得らｎる。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１の実施例の基本構成を示す斜視図
である。光源１の放射光２は、ビームスプリッタ５を透
過し、コリメーティングレンズ３でコリメート光４に変
換され、全反射プリズム６で全反射さｔて光路を９０″
折り曲げられ、収束レンズ７で光デイスク面（又は光磁
気ディスク面）８に収束される。ディスク面８からの反
射光は、逆の経路でもどシ、コリメーティングレンズ３
で収束光に変換さｎ１ビームスプリ、り５で反射される
。反射された光は反射型格子レンズ２３により回折され
、光検出器２８．２９．３０．３１　。

３２．３３から成る６分割光検出器３４に入射する。Ｏ
次回折光は、偏光プリズム２４によシ直交する２つの偏
光光に分割され、光検出器２５．２６から成る２分割光
検出器２７に入射する。格子レンズ２３には、第５図に
示したλ／ｄ＝０．５　のピッチの格子を用い、又、デ
ィスクからの信号偏光方向は、格子レンズ２３上ではＳ
偏光となるように配置しているので、偏光プリズム２４
と２分割光検出器２７からなる信号受光系へは、信号偏
光光がほぼ１００チ到達するので、高いＳ／Ｎ比が得ら
れる。反射型格子レンズ２３としてｐ偏光音信号成分と
するタイプのものを用いる場合は、ビームスプリ、り５
と反射型格子レンズ２３０間に１７４波長板を配置して
偏光方向を９０’回転すればよい。

第９図は、第１図の反射型格子レンズ２３と６分割光検
出器３４．偏光プリズム２４、及び２分割光検出器２７
との関係を説明するための部分斜視図である。第９図で
は、反射型格子レンズ内の分割領域とトラックとの方向
関係を示すために省路線３５を介し７て、収束レンズ７
とディスク面８を同時に示しである。

反射型格子レンズ２３は、４つの反射型格子レンズ領域
から成夛、コリメーティングレンズ３つの光軸と交わる
線３８を境に焦点距離と回折方向の異なるＡ領域反射型
格子レンズ（第１の領域）３９とＢ領域反射型格子レン
ズ（第２の領域）４０に分けらｎｌさらに分割線３８上
には、Ａ領域反射型格子レンズ３９及びＢ領域反射型格
子レンズ４０と焦点距離、回折方向の異なるＣ領域反射
型格子レンズ（第３の領域）４１、Ｄ領域反射型格子レ
ンズ（第４の領域）４２がそれぞれ形成されている。Ａ
領域反射型格子レンズ３９は格子レンズ面で反射してＯ
次回折光５１の収束点に収束する球面波と６分割光検出
器３４の第１分割１１１４７上の点４３から発散する球
面波との干渉縞に相当する格子パターンを持つている。

Ｂ領域反射型格子レンズ４０は、格子レンズ面で反射し
てＯ次回折光５１の収束点に収束する球面波と６分割光
検吊器３４の分割線上の点４４から発散する球面波との
干渉縞に相当する格子パターンを持っている。

Ｃ領域反射型格子レンズ４１は、格子レンズ面で反射し
てＯ次回新党５１の収束点に収束する球面波と、６分割
光検出器の光検出素子３３上の点４５から発散する球面
波との干渉縞に相当するパターンを持っている。Ｄ領域
反射型格子レンズ４２は格子レンズ面で反射してＯ次回
新党５１の収束点に収束する球面波と、６分割光検出器
の光検出器、子３２上の点４６から発散する球面波との
干渉縞に相当するパターンを持っている。第９図では格
子のピッチは配置をわかシやすくするために実際より大
きく書いである。このような格子レンズ２３を用いてい
るので、ディスク面８から反射して反射型格子レンズに
入射する光は回折光４９，５０゜３６．３７として、６
分割検出器上の点４３，４４゜４５．４６に各々収束到
達する。又、回折を受けなかった０次回折新党５１は、
偏光プリズム２４で直交する２つの偏向光に分割され、
２分割光検出器２７上の光検出器２５．２６に収束到達
する。

ＲＦ倍信号、光検出素子２５．２６の差信号として得ら
れる。

第１０図は、６分割光検出器３４上の回折光の状態を説
明するための図である。第１０図（ａ）はディスク面８
上に光ビームが収束している合焦状態を示す図で、Ａ領
域反射型格子レンズ３９からの回折光４９およびＢ領域
反射型格子レンズ４０からの回折光５０は６分割光検出
器３４の第１分割線４７上に１第２分割線４８をはさん
で各々収束する。第１０図（ｂ）はディスク面８が変位
して収束レンズ７から遠ざかったデフォーカス状態の回
折光を示す図である。回折光４９．５０は６分割光検出
器３４の光検出素子３０および光検出素子２８にそれぞ
れ入射し、光検出素子３１および光検出素子２９には入
射しない。

第１０図（Ｃ）はディスク面８が変位した収束レンズ７
に近づいたデフォーカス状態の回折光を示す図である。

回折光４９．５０は６分割光検出器３４上の光検出素子
３１と光検出素子２９にそれぞれ入射し、光検出素子３
０と光検出素子２８には入射しない。したがって、６分
割光検出器３４の中央の４光検出素子３１．２８．３０
．２９の出力８１　’１８２　＊　８３　ｖ　８４とす
ｎば、焦点誤差信号は、（Ｓｓ　＋　８４　）　−、（
Ｓｔ　＋　ａｓ　）から得られる。

一方、トラッキング誤差信号は、ディスク面８上の絞シ
込みスボ、トがトラックの中心からずれると、もどり光
の強度分布がアンバランスになることを利用する。格子
レンズ２３のＣ領域反射型格子レンズ４１の中心とＤ領
域反射型格子レンズ４２の中心を結ぶ線が収束レンズの
光軸と反射型格子レンズが交わる点を含み、かつ、ディ
スクのトラ、キング誤差方向と平行になるようにしてお
く。トラック誤差が発生するとＣ領域反射型格子レンズ
４１に入射する光量とＤ領域反射型格子レンズ４２に入
射する光量に差が生じる。この光量差は、６分割光検出
器３４の２つの光検出器３２゜３３の出力差として検出
することができ、この信号の正負によシ、トラッキング
誤差方向も検知することができる。

回折素子である反射型格子レンズを用いたフォーカス誤
差検出、トラッキング誤差検出では、半導体レーザの波
長が変動すると回折角が変化し、光検出器上の回折光の
位置ずれが生じるため、光源である半導体レーザの発振
波長変動に対する対策が必要であるが、本発明ではこの
点に関して次のような解決策が講じられている。６分割
光検出器３４上では、第１分割線４７に平行な方向、及
び直交する方向の２方向く分けて考察する。第１分割線
４７に平行な方向の位置変動については第１分割線４７
上に越えるか、又は光検出器からはずれない限９問題は
ない。第１分割線に直交する方向の位置変動については
、６分割光検出器３４の中央の４光検出素子２８，２９
，３０，３１（７）出力が変化するので注意が必要であ
るが、本発明の反射型格子レンズＡ、Ｂ領域は、この方
向の空間周波敷金はとんど持たないので、仁の方向の回
折光の位置変動は無視できる。

トラッキング誤差検出方式としてプッシュプル方式を採
用し、誤差修正のために収束レンズを動かす方法では、
誤差検出側の光学系の光軸とレンズ側の光軸にず詐が生
じ、トラック誤差検出用光検出器への入射光量差が発生
するため誤差信号にオフセットが生じる。この問題点を
解決するために、本発明では次のような対策を講じてい
る。Ｃ領域、Ｄ領域の反射型格子レンズ４１．４２は、
光軸について対称で等しい面積に入射する光を検出する
ように配置されている。したがって、誤差検出系光軸に
対して収束レンズ光軸がトラックに垂直方向にずれた場
合も、Ｃ領域、Ｄ領域の反射型格子レンズ４１．４２に
入射する光量に変化はなく、トラック誤差オフセットの
発生は抑制される。

本実施例では、６分割光検出器３４の第１分割線４７は
ディスクトラック方向と垂直であるが、６分割光検出器
３４の配置は、反射型格子レンズへの入射光の光軸を中
心にして、第１図に示した配置から、反射型格子レンズ
２３の分割線３８と共に任意の角度だけ回転させた配置
も可能である。

又、トラック誤差検出用の光検出器３２．３３の配置は
、Ｃ領域反射型格子レンズ４１からの回折光３７とＤ領
域反射型格子レンズ４２からの回折光３６を分離して独
立に検出できれば任意圧することができる。

第１１図は、本発明の第２の実施例の反射型格子レンズ
５２を示す図で、第１の実施例に対して反射型格子レン
ズの境界［３８に一９０’回転したものである。６分割
光検出器との関係は、第１の実施例と全く同じで第９図
に示すよう〈反射型格子レンズ３９，４０の回折光が６
分割光検出器上の収束点４３．４４に収束し、反射型格
子レンズ４１．４２の回折光が６分割光検出器上の収束
点４５．４６に収束する動作は第１の実施例と全く同じ
である。

第１２図は、本発明の第３の実施例の反射型格子レンズ
を示す図で、反射型格子レンズ５３は２つの境界線５５
．５６により４つの領域に分割されておシ、第１の実施
例のＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ領域に相当するのが、５７，５８，
５９，６０である。

したがってトラ、夕方向を図に示す５４の矢印方向に設
定することで第１の実施例と同じ動作が得られる。

〔発明の効果〕

本発明の光ヘツド装置は、受光系部分の光学部品が反射
型格子レンズと偏光プリズムだけでよく、これまで多数
の部品を使っていた光ヘツド装置の部品を大幅に削減す
ることが可能であシ、これまで光デイスク装置全体の小
型化のネ、りとなっていた光ヘッドのサイズを縮小する
ことが可能となる。また、本発明に用いる反射型格子レ
ンズは表面凹凸型の素子であるので、金型を作製すれば
熱プレス法、あるいはフォトポリマー法等によシ、レプ
リカが容易に得られるので、安価に量産することができ
る。又、本発明では、トラ、キング信号を得るための領
域（Ｃ、Ｄ領域）を設けているので、上で説明したよう
に収束レンズの移動によるトラックオフセットが生じな
い。さらに本発明では、ＲＦ倍信号誤差信号は、反射型
格子レンズヲヒームスプリツタとして分離されているの
で、信号量干渉が小さく、サーボも安定である３、

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す斜視図、第２図は
従来の光ヘッド装置の一例を示す斜視図、第３図〜第８
図は反射型格子のλ／４に対する回折効率を示す図、第
９図は第１図の実施例の部分斜視図、第１０図は６分割
光検出器上の回折光の状態を説明するための図、第１１
図は本発明の第２の実施例の格子レンズを示す図、第１
２図は本発明の第３の実施例の格子レンズを示す図であ
る。 ｌ・・・・・・半導体レーザ、２・・・・・・放射ビー
ム、３・・・・・・コリメーティングレンズ、４・・・
・・−コリメートビーム、５・・・・・・ビームスプリ
、り、６・・・・・・全反射プリズム、７・・・・・・
収束レンズ、８・・・・・・光デイスク面、９・・・・
・・レンズ、１０・・・・・・偏光ビームスプリッタ、
１１・・・・・・透過光、１２−・・・・・反射光、１
３，２７・・・・・・２分割光検出器、１４，１５，１
８，１９，２０゜２１．２５，２６，２８，２９，３０
，３１，３２゜３３・・・・・・光検出素子、１６・・
・・・・円筒レンズ、１７・・・４分割光検出器、２３
，３９，４０，４１，４２゜格子レンズ、２４・・−・
・・偏光プリズム、３４・・・・・・６分割光検出器、
３５・・・・・・省路線、３６，３７，４９゜５ｏ・・
・・・・回折光、３８．５５．５６・・・・・・境界線
、４３．４４，４５，４６・−・・・・収束点、４７・
・・・・・第１分割線、４８・・・・・・第２分割線、
５１・・・・・・Ｏ次回新党、５４・・・・・・トラッ
ク方向を示す矢印。 代理人　弁理士　　内　原　　　晋 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８困 第９図 ２分子ｌｌ尤倹ど器 第１０図 第１１図　　　　　　第１２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ光をビームスプリッタを介して収束光学系でディ
   スク面に収束して、情報の書込み読出しをする光ヘッド
   装置において、特定の偏光を反射・回折して、前記ビー
   ムスプリッタで前記収束光学系の光軸外にとり出した前
   記ディスクからの反射光を反射光と回折光に分割する、
   異なる特性の複数の領域から成る反射型格子素子と、前
   記反射型格子素子の反射光から読出し信号を検出する検
   出系と、前記回折光から焦点誤差信号及びトラッキング
   誤差信号を検出する検出系とを備えていることを特徴と
   する光ヘッド装置。