JPH03209639A

JPH03209639A - 光ヘッド装置

Info

Publication number: JPH03209639A
Application number: JP2004850A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Kaneuma; 慶明金馬; Shinichi Kadowaki; 愼一門脇; Yoshikazu Hori; 義和堀
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-01-12
Filing date: 1990-01-12
Publication date: 1991-09-12
Anticipated expiration: 2013-08-13
Also published as: JP2786496B2

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、光情報装置において、情報の記録または再
生を行う光ヘッド装置に関するものである。

〔従来の技術〕

ホログラム素子を用いて光ヘッド装置の光学系を簡略化
したものとして、最近では、第８図に示すようなものが
あった（たとえば特開昭６２−９７１４１号公ＩＩり。

第８図において、５０は放射光源である。この放射光源
５０から出射したビームは回折素子であるホログラム素
子５１を透過して集光光学系である対物レンズ５２に入
射し、情報担体５３上に集光される。情報担体５３上で
反射した光はもとの光路を逆にたどってホログラム素子
５１に入射する。ホログラム素子５１は第９図に示すよ
うに第１格子５４と第２格子５５に２分割されていて、
それぞれ、同じピッチＰを持つホログラム素子である。

この時、ホログラム素子５１に入射したビームから、そ
れぞれ第９図に示すディテクタ（光検出器）５６〜５９
の分割ｖＡ６０，６１上に像形成する回折光が生じる。

６２．６３は格子細条を示す。ディテクタ５６〜５９は
回折光を複数の分割領域で分割して受光し、受光した光
量を電気信号に変換するものである。第１０図はディテ
クタ５６〜５９上での回折光６４の光スポットを模式的
に示したもので、同図（ｂｌはジャストフォーカス位置
の場合、同図＋ａ＋および同図価）はジャストフォーカ
ス位置前後の場合を示す、従って、これらのディテクタ
５６〜５９から得られるフォーカスエラー信号ＦＥは、
ディテクタ５６〜５９で得られる出力をそれぞれ３５６
〜３５９として、ＦＥ＝　（Ｓ５６＋３５９）−（Ｓ５
７＋５５８）・・・・・・（１）という演算によって得
られる。

また、フォーカスサーボと、トラッキングサーボが正常
に動作しているとき、情報信号ＲＦはＲＦ　＝　Ｓ５６
＋　Ｓ５７＋　Ｓ５８＋　Ｓ５９　　　　　・・・・・
・（２）という演算によって得られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この光ヘッド装置は、放射光源５０から情報担
体５３までの光路（以下往路と呼ぶ）においてもホログ
ラム素子５１によって回折光が発生し、この往路の回折
光も情報担体５３で反射してディテクタ５６〜５９上に
戻ってくる。

この往路の回折光は、情報担体５３上において往路の透
過光と異なる位置に照射されるため、前記（２）式によ
って得られる情報信号ＲＦに対して雑音を形成してしま
うという問題がある。

さらにまた、ホログラム素子５１が回折光６４に対して
レンズ作用を持つように設計されている場合には、ディ
テクタ５６〜５９上では往路の１次の回折光と、情報担
体５３からディテクタ５６〜５９へ向かう光路（以下帰
路と呼ぶ）において発生する＋１次の回折光がディテク
タ上において重なるために、この２つの共役な回折光が
デフォーカスに対して正反対の形状変化をする。このた
め、フォーカスサーボ信号を劣化させてしまうという問
題もある。

したがって、この発明の目的は、ホログラム素子の往路
の回折光がディテクタに入射するのを防止することがで
きる光ヘッド装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

請求項（１）の光ヘッド装置は、放射光源と、この放射
光源より出射する放射光を情報担体に集光する集光光学
系と、前記放射光源と前記集光光学系との間に介在され
て前記放射光を透過するとともに前記情報担体で反射し
たビームを前記集光光学系を透して受けて帰路の回折光
を発生する回折素子と、前記回折光を受光するディテク
タとを備えた光ヘッド装置において、前記放射光源から
前記回折素子に入射することにより生じた往路の回折光
が、前記情報担体を反射して前記ディテクタに入射する
のを遮蔽する開口制限手段を有することを特徴とするも
のである。

請求項（２）の光ヘッド装置は、請求項［１）において
、前記回折素子がホログラム素子であり、前記開口制限
手段を前記ホログラム素子と同一平面内にしたものであ
る。

請求項（３）の光ヘッド装置は、請求項（２）において
、前記開口制限手段を前記ホログラム素子を形成する材
料に貼付された不透明体により形成したものである。

請求項（４）の光ヘッド装置は、請求項（２）において
、前記開口制限手段を前記ホログラム素子に蒸着された
不透明物質により形成したものである。

請求項（５）の光ヘッド装置は、請求項（１）において
、前記開口制限手段を前記放射光に対して反射率および
透過率が非常に低く、吸収率の高い材質によって形成し
たものである。

請求項（６）の光ヘッド装置は、請求項（２）において
、前記開口制限手段を前記放射光源と、前記回折素子と
、前記ディテクタとを一定の位置関係に保つ支持手段の
一部によって形成したものである。

請求項（７）の光ヘッド装置は、請求項（１）の開口制
限手段に代えて、前記回折素子の２方向の回折光の一方
の回折強度が太き（、かつ他方の回折強度が小さくなる
ように、前記回折素子を形成する格子の断面形状を非対
称に形成したものである。

請求項（８）の光ヘッド装置は、請求項（７）において
、前記放射光源から前記回折素子に入射することにより
生じた往路の回折光が、前記情報担体を反射して前記デ
ィテクタに入射するのを遮蔽する開口制限手段を有する
ものである。

請求項（９）項の光ヘッド装置は、請求項（１）の開口
制限手段に代えて、前記放射光源から前記回折素子に入
射することにより生じた往路の回折光が、前記集光光学
系に入射しないように前記回折素子の回折角を大きく設
定したものである。

〔作用〕

請求項（１）の光ヘッド装置によれば、放射光源より放
射した放射光が回折素子を透して集光光学系により情報
担体に集光され、情報担体の反射光が集光光学系を透し
て回折素子に入射しその帰路の回折光をディテクタで検
出する。また、前記放射光が回折素子を透過する際に生
じる往路の回折光は、開口制限手段によりディテクタに
入射するのを防止される。

請求項（２）の光ヘッド装置によれば、開口制限手段が
回折素子であるホログラム素子と同一平面内にあるため
、往路の回折光を効果的に遮蔽することができる。

請求項（３）の光ヘッド装置によれば、開口制限手段を
ホログラム素子を形成する材料に貼付された不透明体で
形成したため、請求項（２）と同作用があるほか、開口
制限手段を容易に形成することができる。

請求項（４）の光ヘッド装置によれば、開口制限手段を
ホログラム素子に蒸着された不透明物質により形成した
ため、請求項（２）と同作用があるほか、開口制限手段
とホログラム素子との相対位置精度を容易に高めること
ができる。

請求項（５）の光ヘッド装置によれば、開口制限手段を
放射光に対して反射率および透過率が非常に低く、吸収
率の高い材質によって形成しているため、請求項（２）
の作用とともに、開口制限手段に入射した往路の回折光
や、開口制限手段からの反射光がディテクタに入射する
のを防止することができる。

請求項（６）の光ヘッド装置によれば、開口制限手段を
前記放射光源と、前記回折素子と、前記ディテクタとを
一定の位置関係に保つ支持手段の一部によって形成した
ため、請求項（１）の作用のほが、開口制限手段の構成
を簡単にすることができ、部品点数を削減できる。

請求項（７）の光ヘッド装置によれば、請求項（１）の
開口制限手段に代えて、前記回折素子の２方向の回折光
の一方の回折強度が大きく、かつ他方の回折強度が小さ
くなるように、前記回折素子を形成する格子の断面形状
を非対称に形成したため、ディテクタに入射する往路の
回折光の強度を小さくできるとともに、ディテクタに入
射する帰路の回折光の強度を大きくできるので、信号強
度が強くなりＳ／Ｎ比が向上する。

請求項（８）の光ヘッド装置によれば、請求項（７）に
おいて放射光源から回折素子に入射することにより生じ
た往路の回折光が、前記ディテ゛クタに入射するのを遮
蔽する開口制限手段を有するため、ディテクタに入射す
る往路の回折光をより確実に遮蔽できる。

請求項（９）の光ヘッド装置によれば、請求項（１）の
開口制限手段に代えて、放射光源から回折素子に入射す
ることにより生じた往路の回折光が、集光光学系に入射
しないように前記回折素子の回折角を大きく設定したた
め、往路の回折光がディテクタに入射するのを確実に防
止することができるとともに、開口制限手段が不要なた
め構成が簡単になる。

〔実施例〕

この発明の第１の実施例を第１図に基づいて説明する。

第１図は第１の実施例を原理的に説明するための図であ
る。

放射光源１は通常半導体レーザーである。放射光源１を
出射した放射光２は、回折素子であるホログラム素子５
や開口制限手段７を透過後、集光光学系である対物レン
ズ３によって情報担体４の情報記録面上に集光される。

情報担体４の情報記録面上で反射した放射光２は再び対
物レンズ３を透過し、ホログラム素子５に入射する。ホ
ログラム素子５で回折した回折光のうち、＋１次の回折
光８は、ディテクタ６に入射する。

前記開口制限手段７の必要性を、第２図において説明す
る。前述したように放射光源１から出射した放射光２は
、放射光源１から情報担体４へ向かう往路においてもホ
ログラム素子５を通過する。

このときも回折が起こるため、第２図に示すように、往
路の一１次の回折光９が発生する。例えば、放射光源１
から、ホログラム素子５の第２図点ａの付近へ入射する
光線から回折した往路の一１次の回折光９は、第２図に
おいて矢印で示すように対物レンズ３へ入射し、情報担
体４で反射して再びホログラム素子５の点すへ戻ってく
る。そしてホログラム素子５を透過してディテクタ６の
点Ｃに入射する。

なお、この実施例のディテクタ６はホログラム素子５を
回折する帰路の回折光の＋１次の回折光を検出している
ため、往路の＋１次の回折光は情報担体４を反射した後
、放射光源１に対してディテクタ６と反対側に進むため
ディテクタ６に入射しない。

このように、往路の一１次の回折光９も、ディテクタ６
に入射するわけであるが、情報担体４上での集光点が第
１図に示す往路の透過光の集光点とは異なっている。従
って、前記（２）式のようにして情報信号ＲＦを得よう
とした場合に、往路の１次の回折光９は雑音を発生させ
ることになる。

また、例えばフォーカスサーボ信号方式として非点収差
法を用いる場合のように、ホログラム素子５がレンズ作
用を持つように設計されている場合には、往路の一１次
の回折光９は帰路の＋１次の回折光８の共役波となるた
め、フォーカスサーボ信号を劣化させてしまう。

さらに、往路の一１次の回折光９の一部は対物レンズ３
の開口制限を受けて遮断されてしまうので、残りの光量
だけがディテクタ６に入射して、サーボ信号や情報信号
にオフセットを生じさせる。

したがって、往路の一１次の回折光９がディテクタ６に
入射することを避けなければならない。

そこで、開口制限手段７を用いることによって往路の一
１次の回折光９がディテクタ６に入射することを防げら
れることを、第３図を用いて説明する。

まず、第３図のホログラム素子５の点Ａに向かって放射
光源１から出射した放射光は開口制限手段７があるため
に遮断されてしまう。従って往路の一１次の回折光９は
対物レンズ３に到達しない。

次にホログラム素子５の点Ｂに向かって放射光源１から
出射した放射光からは第３図に示すように往路の一１次
の回折光９が対物レンズ３を透過するが、情報担体４で
反射した後、開口制御手段７の点Ｃにおいて遮断される
。従ってディテクタ６に入射することはない。

このように、開口制限手段７を用いることにより往路の
一１次の回折光９の発生量を減少させると共に、発生じ
た往路の一１次の回折光９を帰路において遮断すること
ができる。

もちろん、帰路の回折光を得るための往路の透過光は、
対物レンズ３の全有効面積に入射しなければ実質的に対
物レンズ３のＮ、Ａ、（開口数）が小さくなってしまう
ので、放射光源１に対する対物レンズ３のＮ、Ａ、より
も、開口制限手段７の放射光源１に対するＮ、Ａ、は大
きくなければならない、また、この条件を常に満たすた
めには、組立誤差やトランク追従による対物レンズ３の
動きも考慮して、開口制限手段７の開口は大きめにする
のが望ましい、特にトランク追従によって対物レンズ３
の動く方向の開口径を大きくすることが望ましい。

また第３図に示すように、往路の一１次の回折光９は情
報担体４で反射して対物レンズ３を透過した後、ディテ
クタ６の方向に行くため、開口制限手段７は、放射光源
１に近付けた方が良いことがわかる。但し、開口制限手
段７をホログラム素子５よりも放射光源ｌの側に置くと
、帰路の＋１次の回折光８も遮断されてしまう。よって
開口制限手段７はホログラム素子５の近傍に置けばよい
。

このようにすると、効果的に往路の回折光９を遮蔽する
ことができる。

この発明の第２の実施例を第４図により説明する。すな
わち、この光ヘッド装置は、開口制限手段７をホログラ
ム素子５と同一平面に配置したものである。特にガラス
板のようなホログラム素子形成材料ｌＯの片面にレリー
フ形状を作るなどして複素屈折率変化部１）を作るよう
な場合、複素屈折率変化部１）と同じ面に開口制限手段
７を設ける。

また開口制限手段７は薄いアルミニウム板のような不透
明体を貼付している。これにより開口制限手段７を容易
に形成することができる。

この発明の第３の実施例は、第２の実施例においてＣ「
膜などの不透明物質を蒸着して開口制限手段７を形成す
るものである。この実施例によれば、リソグラフィの手
法を用いることができるため、開口制限手段７とホログ
ラム素子５との相対位置精度を容易に高めることができ
る。

この発明の第４の実施例を第３図により説明する。すな
わち、この光ヘッド装置の開口制限手段７は、放射光１
に対して反射率および透過率が非常に低く、吸収率の高
い材質によって形成されているものである。

放射光源１から出射して点Ａなどの開口制限手段７に向
かった放射光は、開口制限手段７で反射するとディテク
タ６に入射して、本来の信号に対して雑音やオフセット
の原因となることがある。

このような場合、開口制限手段７を黒色アルマイト加工
したり、炭素の蒸着によって形成するなどして、吸収率
を高くすることにより、ディテクタ６に反射光が入射す
るのを防止することができる。

この発明の第５の実施例を第５図に示す、すなわち、こ
の光ヘッド装置は、放射光源１と、回折素子であるホロ
グラム素子５と、ディテクタ６とを一定の位置関係に保
つ支持手段１２の一部によって開口制限手段７を形成し
ている。実施例では支持手段１２は光源ｌおよびホログ
ラム素子５を収納するパッケージを実施例とし、その開
口を開口制限手段７に兼用している。１３は放射光源１
およびディテクタ６を取付けるマウント、１４は外部接
続端子である。

ホログラム素子５はディテクタ６や放射光源ｌと一定の
位置関係を保つように支持しなければならないが、この
実施例によれば、前記支持手段１２の一部を開口制限手
段７に兼用しているため、構成が簡単になり、部品点数
を削減できる。

この発明の第６の実施例を第６図により説明する。すな
わち、この光ヘッド装置は、回折素子であるホログラム
素子５を形成する格子がブレーズ化、すなわち回折素子
の２方向の回折光の一方の回折強度が大きく、かつ他方
の回折強度が小さくなるように、前記回折素子を形成す
る格子の断面形状を非対称に形成したものである。実施
例では、ホログラム素子５の断面形状を左右で非対称に
して、−１次の回折光の回折効率に対して、＋１次の回
折光の回折効率を高くしている。

この実施例によれば、同１）Ｊ（ａｌの帰路においては
＋１次の回折光８が強くなるので信号強度が強くなって
Ｓ／Ｎ比が向上する。また同図Ｔｏｌの往路においては
一１次の回折光９か弱くなるため、ディテクタ６で信号
として検出するのを防止することが可能になるという効
果がある。この図において、１５は往路のホログラム素
子５に入射する入射光、工６はその透過光、１７は同し
く＋１次の回折光、１８は帰路の入射光、１９はその透
過光、２０は同しく一１次の回折光である。

また、この実施例において、第１図に示す開口制限手段
７を設けると、より確実に往路の回折光がディテクタ６
に入射するのを防止することができる。

この発明の第７の実施例を第７図により説明する。すな
わち、この光ヘッド装置は、放射光源１から回折素子で
あるホログラム素子５に入射することにより生じた往路
の回折光が、集光光学系である対物レンズ３に入射しな
いようにホログラム素子５の回折角を大きく設定したも
のである。

実施例では、対物レンズ３上の任意の点とホログラム素
子５の任意の点を結ぶ直線がディテクタ６を含む面と交
わって得られる点の集合として得られる領域外に、＋１
次の回折光８等のすべての回折光があるようにホログラ
ム素子５を設計している。このように、回折角を大きく
設計すると、往路の一１次の回折光９は対物レンズ３に
入射しないため、ディテクタ６にも入射しない。一方、
このようにホログラム素子５を設計すれば、ディテクタ
６と放射光源ｌの距離が長くなったりするが、ことさら
開口制限手段７を設けなくても往路の回折光９がディテ
クタ６に入射することを防ぐことができる利点がある。

〔発明の効果〕

請求項ｆ１＋の光ヘッド装置は、放射光源から回折素子
に入射することにより生じた往路の回折光が、情報担体
で反射してディテクタに入射するのを遮蔽する開口制限
手段を設けたため、放射光の往路の回折光がディテクタ
に入射するのを開口制限手段により防止でき、ディテク
タにおいて雑音やオフセットの少ない良質な情報信号や
サーボ信号を容易に得ることができるという効果がある
。

請求項（２）の光ヘッド装置は、開口制限手段が回折素
子であるホログラム素子と同一平面内にあるため、往路
の回折光を効果的に遮蔽することができる。

請求項（３）の光ヘッド装置は、開口制限手段をホログ
ラム素子を形成する材料に貼付された不透明体で形成し
たため、請求項（２）と同効果があるほか、開口制限手
段を容易に形成することができる。

請求項（４）の光ヘッド装置は、開口制限手段をホログ
ラム素子に蒸着された不透明物質により形成したため、
請求項（２）と同効果があるほか、開口制限手段とホロ
グラム素子との相対位置精度を容易に高めることができ
る。

請求項（５）の光ヘッド装置は、開口制限手段を放射光
に対して反射率および透過率が非常に低く、吸収率の高
い材質によって形成しているため、請求項（２）の効果
を有するとともに、開口制限手段に入射した往路の回折
光や、開口制限手段からの反射光がディテクタに入射す
るのを防止することができる。

請求項（６）の光ヘッド装置は、開口制限手段を前記放
射光源と、前記回折素子と、前記ディテクタとを一定の
位置関係に保つ支持手段の一部によって形成したため、
請求項ｉｌ＋の効果があるほか、開口制限手段の構成を
簡単にすることができ、部品点数を削減できる。

請求項（７）の光ヘッド装置は、請求項（１）の開口制
限手段に代えて、前記回折素子の２方向の回折光の一方
の回折強度が大きく、かつ他方の回折強度が小さくなる
ように、前記回折素子を形成する格子の断面形状を非対
称に形成したため、ディテクタに入射する往路の回折光
の強度を小さくできるとともに、ディテクタに入射する
帰路の回折光の強度を大きくできるので、信号強度が強
くなりＳ／Ｎ比が向上する。

請求項（８）の光ヘッド装置は、請求項（７）において
放射光源から回折素子に入射することにより生じた往路
の回折光が、前記ディテクタに入射するのを遮蔽する開
口制限手段を有するため、ディテクタに入射する往路の
回折光をより確実に遮蔽できる。

請求項（９）の光ヘッド装置は、請求項（１）の開口制
限手段に代えて、放射光源から回折素子に入射すること
により生じた往路の回折光が、集光光学系に入射しない
ように前記回折素子の回折角を大きく設定したため、往
路の回折光がディテクタに入射するのを確実に防止する
ことができるとともに、開口制限手段が不要なため構成
が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例を説明する説明図、第
２図は往路の回折光の経路の説明図、第３図は開口制限
手段の動作を説明する説明図、第４図はこの発明の第２
の実施例を説明するホログラム素子の要部構成図、第５
図はこの発明の第５の実施例を示す説明図、第６図はこ
の発明の第６の実施例の回折光を説明する説明図、第７
図はこの発明の第７の実施例を説明する説明図、第８図
は従来例の説明図、第９図はその要部構成図、第１Ｏ図
はディテクタ上の光スポットを示す説明図である。１・・・放射光源、２・・・放射光、３・・・集光光学
系である対物レンズ、４・・・情報担体、５・・・回折
素子であるホログラム素子、６・・・ディテクタ、７・
・・開口制限手段、８・・・帰路の回折光・・・回折素子であるホログラム素子・・・ディテクタ・・・開口制限手段・・・帰路の回折光図第２図第図第図弘第第６図（ａ）（ｂ）第区

Claims

【特許請求の範囲】

（１）放射光源と、この放射光源より出射する放射光を
情報担体に集光する集光光学系と、前記放射光源と前記
集光光学系との間に介在されて前記放射光を透過すると
ともに前記情報担体で反射したビームを前記集光光学系
を透して受けて帰路の回折光を発生する回折素子と、前
記回折光を受光するディテクタとを備えた光ヘッド装置
において、前記放射光源から前記回折素子に入射するこ
とにより生じた往路の回折光が、前記情報担体を反射し
て前記ディテクタに入射するのを遮蔽する開口制限手段
を有することを特徴とする光ヘッド装置。
（２）前記回折素子はホログラム素子であり、前記開口
制限手段は前記ホログラム素子と同一平面内にあること
を特徴とする請求項（１）記載の光ヘッド装置。
（３）前記開口制限手段は、前記ホログラム素子を形成
する材料に貼付された不透明体であることを特徴とする
請求項（２）記載の光ヘッド装置。
（４）前記開口制限手段は、前記ホログラム素子に蒸着
された不透明物質であることを特徴とする請求項（２）
記載の光ヘッド装置。
（５）前記開口制限手段は、前記放射光に対して反射率
および透過率が非常に低く、吸収率の高い材質によって
形成されていることを特徴とする請求項（１）記載の光
ヘッド装置。
（６）前記開口制限手段は、前記放射光源と、前記回折
素子と、前記ディテクタとを一定の位置関係に保つ支持
手段の一部によって形成されていることを特徴とする請
求項（１）記載の光ヘッド装置。
（７）請求項（１）記載の光ヘッド装置において、前記
開口制限手段に代えて、前記回折素子の２方向の回折光
の一方の回折強度が大きく、かつ他方の回折強度が小さ
くなるように、前記回折素子を形成する格子の断面形状
を非対称に形成したことを特徴とする光ヘッド装置。
（８）前記放射光源から前記回折素子に入射することに
より生じた往路の回折光が、前記情報担体を反射して前
記ディテクタに入射するのを遮蔽する開口制限手段を有
することを特徴とする請求項（７）記載の光ヘッド装置
。
（９）請求項（１）記載の光ヘッド装置において、前記
開口制限手段に代えて、前記放射光源から前記回折素子
に入射することにより生じた往路の回折光が、前記集光
光学系に入射しないように前記回折素子の回折角を大き
く設定したことを特徴とする光ヘッド装置。