JPH01150243A - 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 本発明は光ヘッド装置に関し、特に光ディスクあるいは
光カードなど、光もしくは光磁気媒体上に記憶される光
学情報を記録・再生する光ピツクアップへ・ンド装置に
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
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づつ、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、ひとえにその光情報をピックアップする構成
、とりわけその光学系に因っている。光ピ・ツクアップ
ヘッド装置（以下ＯＰＵと略す）の基本的な機能は、（
１）回折限界の微小スポットを形成する集光性、（２）
前記光学系の焦点制御とピット信号検出、および（３）
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いる。第６図は、従来
のＯＰＨの一例を示す模式図である。通常ＴＫｏｏモー
ドで発振する半導体レーザ光源１からの発散波面（電場
：水平偏波）をコリメートレンズ２で平行ビームとし、
偏光ビームスプリフタ３で左方の四分の一波長板（５Ａ
λ板）４に選択反射する。Ａλ板を通過した円偏光波面
は、集光レンズ系６で大略１　μｍ程度のスポットに絞
られ、光記憶媒体面ｅ上に到達し、ピット状パターン６
４０を照射する。媒体面６で反射・回折された光束は、
再び集光レンズ系５を逆に進んで四分の一波長板４を通
過すると垂直偏波の平行ビームとなり、偏光ビームスプ
リッタ３を透過してプリズムハーフミラ−６１２で２方
向に分割される。一方の反射光は集光レンズ６２０、な
らびに非点収差を付与する円柱状レンズ６１３を通って
四分割フォトディテクタ６１４に入射し、焦点制御信号
に変換される。他方の透過光は、ファーフィールドパタ
ーンのまま、トラッキング制御信号検出用の二分割フォ
トディテクタ６０７に入る。

ここで、Ａλ板４は、偏光ビームスプリッタ３と組合わ
せることによって、光景の利用効率を高めることと同時
に１半４体レーザへの戻り光を抑圧して、信号光成分に
不要なノイズが増加しないための工夫である。しかし、
再生専用ディスクのＯＰＵでは、光量設計に余裕があり
、％λ板と偏光ビームスプリ・フタを省くことが可能で
あり、とくに小型化、低価格化のためには部品の省略、
複合化が計られている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、再生専用０Ｐｔｆにおいても、非点収差
あるいはナイフェツジ法などによる焦点制御やトラッキ
ング制御などには多数の光学部品が必要であり、またそ
の組立て、調整も複雑である。

このため、従来の技術は小型化、低価格化、量産性、高
信頼性の面で問題があった。

問題点を解決するための手段 本発明は、赤外領域あるいはこの領域より短波長域の光
を発する光源と、前記光源からの光を微小スポットに収
束する第１の光学系と、前記第１の光学系を介して前記
光源からの光が所定の光記憶媒体によって反射あるいは
回折される光路中に配置され、前記反射あるいは回折さ
れる光の軸外方向に焦点を持つ波面を生成する第２の光
学系と、複数の分割領域を有し前記第２の光学系軸の光
の焦点近傍の略平面で前記軸外方向の光の一部を受光し
、かつ前記軸外方向の一部を透過する第１の光検出器と
、複数の分割領域を有し、前記第１の光検出器を透過し
た光を受光する第２の光検出器を少なくとも具備した光
ヘッド装置である。

さらに本発明は次に示す態様を可能とする１、前記第１
の光検出器および前記第２の光検出器のそれぞれを３個
の領域で分割構成し、フォーカシングならびにトラッキ
ング信号を差動検出する。

さらに前記第１の光検出器と前記第２の光検出器が、前
記光源からの光に対して透明である基板をはさみ配置さ
れている。そして、第１の光検出器がアモルファスシリ
コン又は化合物半導体により形成されている。

作用 本発明は、ビーム制御信号が、複数の分割領域を有し光
の一部を受光し一部を透過する第１の光検出器と、第１
の検出器を透過した光を検出する複数の分割領域を有す
る第２の検出器を用いて検出される２つの異なる位置で
のビーム形状により差動光検出されることを利用するも
のである。

実施例 第１図ａに、本発明の一実施例によるＯＰＵ装置の眼略
構成を、示す。短波長の半導体レーザ１（波長λ＝ｓｏ
ｏｎｍ）からの発散波面（電場：水平偏波）をコリメー
トレンズ２（焦点距離ｆ０Ｔｈ２０課）で平行ビームと
し、偏光ビームスプリワタ３で上方の四分の一波長板（
％λ板）４に選択反射する。％λ板を通過しだ円偏光波
面は集光レンズ５でディスク６上に集光される。ディス
ク上で反射されたビームは復路で再びレンズ５を通過し
てほぼ平行光とされた後、偏光ビームスプリッタ３を透
過し、さらに集光レンズ７により収束される。８は波長
ｓｏｏｎｍに対して半透明な第１図すのように分割され
た光検出器であり、９は半透明光検出器８を透過した光
を受光するための第１図Ｃのように分割された光検出器
である。各光検出器は光軸上へ、焦点面をはさむように
配置している。焦点面からの距離は半透明光検出器がδ
１　、光検出器９がδ２であり、δ１＝δ２＝δと設計
するが、δ、＼δ２となっても信号検出に大きな支障は
生じない。検出器８は３つの領域８０．８１．８２に分
割され、検出器９は９０゜９１．９２の領域に分割され
ている。

さて、以上の実施例における光検出器の構成を詳しく説
明しよう。第２図は第１図すおよびＣで示した光検出器
８および９の各分割領域で検出されるビーム６１．６２
の関係を模式的に表わしている。第２図すはディスク上
に合焦点のスボ・ノドが形成された場合で、両ビーム６
１．６２は等しい径、等しい光パワー密度で光電変換さ
れる。したがって３分割領域の１つ８０および９０から
は等しい出力が検出され、その差動出力はゼロとなる。

すなわち、フォーカス誤差信号ＦＲは各領域ｊからの出
力をＳｊと表わせば ＦＫ　＝Ｓ８０−８９０　”　０ 第２図ａでは、ディスクへの集光スポットがデフォーカ
ス状態となって集光レンズ７への入射光は平面波でなく
、例えば発散波となり、このため集光レンズ７による焦
点は光検出器９側に接近する。

この結果、 Ｆｔ　”　Ｓａｏ　　”９０　＜　０ 光デイスクがもし逆相に移動してデフォーカス状、態と
なると第２図Ｃの如く状態は対称的に逆転しＦ、＝　５
８０−５９０）０ となる。設計例では各領域寸法として、Ｗｏ＝Ｗ１：　
Ｗ２＝＝　Ｑ、Ｑ　５ｊＥｌ　、合焦点時（７）　ヒー
ｂ寸法Ｄ　＝０．１０ａφ、δ１＝δ２　＝　０．４　
ｍ　、ただし、コリメートレンズの焦点距離をｆ、　＝
　２０ＲＢ、レンズ開口径を５騰φとした。

実際のディスク装置では、光デイスク面のデフォーカス
量±５μｍ程度に対応する光検出器面での焦点変移量±
１００μ程度を主たる動作域に設計すればよく、第２図
におけるビーム径は最大１２６μｍφ、最小７５μｍφ
程度の範囲で変化することになる。

トラッキング誤差信号Ｔ８は、第１図でトラックが図面
に平行方向に向いているとすれば（第１図の情報記録面
上の凹凸はトラックに沿った信号ビットの断面を示す）
、 Ｔ筐＝（Ｓ８１＋８９１）−（Ｓ８２＋８９２）を演算
して得られる。

第３図は本実施例の半透明光検出器８の構成例である。

ＳｉＯ、、基板３１上へ、ＣＶＤ法により形成したｎ形
アモルファスシリコン薄膜３２、およびＰ形アモルファ
スシリコン薄膜３３によｔ）ＰＮ接合を形成している。

３４．３４’　　はエツチングにより形成した溝であり
、ＰＮ接合部分を３つの領域に分離している。アモルフ
ァスシリコン３２゜３３は窒素を混入することにより半
透明化しており、厚さおよび窒素混入量により透過率を
ほぼ６０％にしている。

この構成において、￥４′Ｓ４図の様に厚さ２δのＳｉ
Ｏ□基板１の裏面へアモルファスＳ工により光検出器を
形成することも可能であり、光ヘッド組立時の位合わせ
が簡略化できる。

第６図は本実施例の半透明検出器８の第２の構成例であ
る。Ｚｎ５ｅ基板６１上にＰ形Ａ召工Ｇａニー、Ａｓ５
２およびｎ形Ａ＃ｘＧａｚ−＋　ＡＳ　５２を形成し、
エツチングにより３つの領域に分離している。Ｚｎ５ｅ
基板は波長”：８００ｎｍの光源１がらの光に対しては
透明であり、Ｐ形Ａβ工Ｇ＆、−エＡＳ６２、およびｎ
形Ａ／、ＧＪｃ−、Ａｓ　はＡｌおよびＧａの比Ｘによ
り半透明化している。本構成例では上に形成したＺｎＳ
θ基板ム１ｘＧａ　、−エムＳを使用したが、光源１か
らの光に対して透明な基板上に形成した半透過な化合物
半導体ならばすべて実現可能である。

以北の様に本発明の光ヘッドを構成できる。ここでは、
半透明検出器としてアモルファスシリコン、化合物半導
体とした例を述べたが、この他にも光源１からの光に対
して半透明な検出器ならばすべて実現可能である。

発明の効果 以上のように本発明は、半透明な光検出器、およびこの
ディテクタを透過した光を受光する光検出器を設けるこ
とにより、光学部品の少ない、小型化、低価格化、量産
化、高信頼性に優れた光ヘッドを実現できるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明の一実施例を示す光ヘッド装置の概略
構成図、第１図す、ｃは同装置に用いる光検出器の正面
図、＠２図ａ〜ｃ、ａ’〜ｃ１は光検出器の動作を説明
した本発明の原理図、第３図はアモルファスシリコンを
用いた半透明光検出器の斜視図、第４図は半透明光検出
器および光検出器を備えた光検出器の斜視図、第５図は
化合物半導体を用いた半透明光検出器の断面図、第６図
は従来の光ヘッド光学系の構成図である。 １・・・・・・半導体レーザもしくは相当のコヒーレン
ト光源、２・・・・・・コリメートレンズ、３・・・・
・・偏光ビームスプリッタ、４・・・・・・偽波長板、
６・・・・・・集光光学系、６・・・・・・光ディスク
、７・・・・・・集光レンズ、８・・・・・・半透明光
検出器、９・・・・・・光検出器、３１・・・・・・Ｓ
ｉＯ、、基板、３２，３３，４１．４２・・・・・・ア
モルファスシリコン、５１・・・・・・Ｚｎ５ａ　基板
、５２　。 ５３−・・・・−Ａ％Ｇ？Ｌ＋　−、、ｚ　Ａｓ　０代
理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１−−
−−￥４体Ｌ−サ。 ２−−ゴソメーμレジ１ Ｇ−−一光テ′Ｉｚり 第２図 第３図 第　　’　　　”　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　４Ｅ−−’ｌ’ｌ＞７’
ｔ’ｌＬ７？２ｊＬ第５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）コヒーレント光源もしくは準コヒーレント光源と
   、前記光源からの光を微小スポットに収束する第１の光
   学系と、前記第１の光学系を介して前記光源からの光が
   所定の光記憶媒体によって反射あるいは回折される光路
   中に配置され、前記反射あるいは回折される光を収束波
   面に変換する第２の光学系と、複数の分割領域を有し前
   記第２の光学系の焦点近傍の略平面で前記収束波面に変
   換された光の一部を受光し、かつ前記収束波面に変換さ
   れた光の一部を透過する第１の光検出器と、複数の分割
   領域を有し、前記第１の光検出器を透過した光を受光す
   る第２の光検出器を少なくとも具備した光ヘッド装置。
2. （２）第１の光検出器および第２の光検出器のそれぞれ
   を３個の領域で分割構成し、フォーカシングならびにト
   ラッキング信号を差動検出する特許請求の範囲第１項記
   載の光ヘッド装置。
3. （３）第１の光検出器と第２の光検出器が、光源からの
   光に対して透明である基板をはさみ配置されている特許
   請求の範囲第１項から第２項のいずれかに記載の光ヘッ
   ド装置。
4. （４）第１の光検出器がアモルファスシリコン又は化合
   物半導体により形成されている特許請求の範囲第１項か
   ら第３項のいずれかに記載の光ヘッド装置。