JPH0323528A - 光学ヘッド装置 - 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］ 本発明は光学ヘッド装置、特に情報の記録や再生に用い
るレーザ光の非点収差を補正する光学ヘッド装置に関す
る。

［従来の技術］ 近年、情報化社会の到来と共に取扱う情報瓜が飛ｒ的に
増大し、このため高密度、大容量かつランダムアクセス
可能な光ディスクの研究開発が盤んに行われている。光
ディスクには再生専用形、１回だけ記録可能な追記形、
および記録消去可能な書換え可能形光ディスクがあり、
再生専用形はＣＤ（コンパクトディスク）として既に実
用化されている。

これらの光ディスクにおいては、スピンドルにより回転
するディスクにレーザ光を照射して情報の記録あるいは
再生を行なうものであり、レーザ光の光源としてはチッ
プが０．５ｍｒｎ以下と小型でかつ軽量なレーザダイオ
ードが主に用いられている。

第５図に情報の記録や再生に用いられる従来の光学ヘッ
ド装置の一例を示す。図において、レザダイオード等の
レーザ光源（１）から射出した直線偏光レーザ光（１　
０　０）は回折格子（２）に入射し、３本の光束に分割
される。分割されたレーザ光は次に偏光ビームスブリッ
タ（３）、コリメータレンズ（４）に順次人射して平行
光とされた後、反射プリズム（５）を経て集光レンズ（
６）に入射する。集光レンズ（６）は入射した３本のレ
ーザ光を集光し、焦点近傍に配設され不図示のスピンド
ルにより回転する光ディスク等の情報記録担体（７）上
の所定位置に３個の光スポット（１００ａ）、（１００
ｂ）、（１００ｃ）として照射する。

情報記録担体（７）上の所定位置には同図（Ｃ）に示す
ようにビット（７ａ）、ランド（７ｂ）よりなる情報ト
ラックが形成されており、このビッ｝（７ａ）あるいは
ランド（７ｂ）で反射したレザ光は集光レンズ（６）、
反射プリズム（５）、コリメータレンズ（４）を順次経
て偏光ビームスブリッタ（３）に入射し、ここでほぼ直
角方向に変向される。そして、凹レンズ（８）に入射し
て収束角を小さ＜シ、シリンドリカル凹レンズ（９）に
て非点収差を発生した後、３個の検知素子（１０ａ）、
（１０ｂ）、（１０ｃ）を備える光検知器（１０）に３
個のビームとして入射する。

ここで、光検知器（１０）の中央の検知素−ｒ（１０ａ
）は情報記録担体（７）のビット（７ａ）、ランド（７
ｂ）のいずれで光スポット（１００ａ）が反射されたか
をその反射光量の差で検出して電気信号に変換すること
により記録された情報を読取る素子であり、こうして読
み取られた情報は不図示の回路によりオーディオ信号、
ビデオ信号、デジタル信号として利用される。

また、この検知素子（１０ａ）は回転に伴なう情報記録
担体（７）の面振れや振動によって生じる焦点ずれ量も
検出する素子であり、その検出方法は例えば特開昭５８
−１０２３４２号公報に示されているように焦点ずれに
伴なうビーム形状の変化を利用して検出され、この検出
信号は不図示のサーボ回路に供給されて合焦状態の保持
に利用される。

さらに、光検知器（１０）の両端の検知素子（１０ｂ）
、（１０ｃ）は３本のビームの中央ビーム（１００ａ）
が情報記録担体（７）のトラックから外れるトラッキン
グずれを検出する素子であり、その検出方法は例えば前
出の特開昭５８−１０２３４２号公報に示されているよ
うに両端の検知素子（１０ｂ）、（１０ｃ）の出力差よ
り検出し、検出信号は不図示のサーボ回路に供給される
。

かかる構成を有する光学ヘッド装置においては、情報記
紐担体（７）の記録密度を高め、大容量記ね媒体として
利用するために情報記録担体（７）」二のピット長及び
トラック間隔はレーザ光源（１）より集光レンズ（６）
に至る光学系が理想状態にある場合に限界的に読取る事
のできる寸法となっている。すなわち、レーザ波長λ−
７８０ｎｍ，集光レンズ（６）の担体側の開口数ＮＡ−
０．　　５の場合には回折限界にて集光されたスボノト
径は、λ／ＮＡ−１．６μｍ程度となり、これに対応し
てトラック間隔は１．６μｍ，最小ビット長は０．９μ
ｍとなっている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、光学系がこのように回折限界の集光特性
となる理想状態にあるためには、（イ）レーザ光源（１
）より出射したレーザ光が、集光レンズ（６）を経てス
ポットを形成する金光路において無収差に近い状態で導
かれること（ロ）レーザ光源（１）自体が収差を持たな
いこと の２条件が必要となるが、レーザ光源（１）として用い
られるレーザダイオードにはある程度の収差が含まれて
いることが知られている。

以下、第６図及び第７図を用いてレーザダイオドの非点
収差を説明する。第６図において、ダブルへテロ接合型
レーザダイオードの発光領域は通常２μｍＸ０．１μｍ
程度の矩形領域で、ほぼ点光源と見なすことができる。

そして、この矩形領域から出射したレーザ光のビーム幅
は接合而（Ｘ−Ｙ平面）方向とこれに垂直な面（Ｘ−Ｚ
平面）方向とでは異なり、特に図に示したようなゲイン
・ガイディング型のレーザダイオードにおいてこの差違
が大きい。これは、第６図（Ｂ）に示すように垂直面（
Ｘ−Ｚ面）方向では鏡面（１ｂ）に一致する図中Ｐ点が
モードウエストとなっているのに対し、接合面（Ｘ−Ｙ
面）方向では若干レザダイオードの活性層（１ａ）つま
り鏡面（１ｂ）より奥の共振器内に入ったＱ点がモード
ウエストとなっていることに起因するものであり、この
Ｐ点とＱ点の不一致ΔＺ（以下非点隔差という）が光学
−１二の非点収差を生じるのである。

第７図はこの非点隔差と非点収差との関係を説明する図
であり、図中（１１）は半径ａの射出瞳を表わし、瞳座
標を（ｘ，ｙ）で表わす。球欠像点ＰｓでのＸ方向横収
差Ｘａは波面収差Ｗを用いて次式で表わされる。

Ｘａ−Ｒ／ｎ・　（ａＷ／ａｘ）・・・・・・・・・・
・・■ここで、ｎは屈折率である。また、Ｒ》△すなわ
ち非点隔差が十分小さい場合には、図より次式が成立つ
ことがわかる。

Ｘａ−ｘ／Ｒ●△　　　　　　・・・・・・・・・・・
・■上記■、■式よりＸａを消去し波面収差Ｗを求める
と、屈折率ｎ−１として、 Ｗ−　ｆ　（ａＷ／　ａ　ｘ　）　ｄ　ｘ＝１／２　（
ｘ／Ｒ）　２・△　・・・・・・・・・・■ここで、■
式はザイデル形式の非点収差係数を表わし、これを最良
集光点である最小錯乱円（１２）での波面収差の標準偏
差Ｗ　　　に換算するｒ　ｍ　Ｓ と、 Ｗ　　　　−１／４ｖ’丁・Ｎａ２・△ｒ　ｍ　Ｓ ただし、Ｎ　ａ　−　ａ　／　Ｒ　　　　　・・・・・
・・・・・・・■となる。

このように、光学系が理想状態ではなく非点収差が存在
する状態にあると、例えば△−２０μｍ、コリメータレ
ンズのＮａ−Ｑ，１２、レーザ波長λ−７８０ｎｍとす
ると、■式よりＷ　　　−０，ｒ　ｍ　Ｓ ０３８λとなり、このことは回折限界光学系の許容とし
て従来より用いられるマレシャル（Ｍａｒｅｃｈａ　＋
）の規範Ｗ　　　　＜０．０７λの５ｏｒ　ｍ　ｓ ％以上となってしまう場合があることを意味し、結局光
学ヘッドの書き込み、読み出し特性を低下させる要因と
なってしまうのである。

本発明は上把従来の課題に鑑みなされたものであり、そ
の目的はレーザダイオード等の非点隔差をａするレーザ
光源を用いた場合にもこの非点隔差による非点収差の影
響を除去し、最適の合魚状態を実現して書き込み、読み
出し特性を向−ヒさせることが可能な光学ヘッド装置を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は情報記録担体上へ
の情報の記録あるいはこの担体上に記録された情報の再
生を行なうレーザ光を射出するレザ光源と、このレーザ
光源からのレーザ光を複数の光束に分離する回折格子板
と、この回折格子板からの複数の光束を前記情報記録担
体上の所望位置に集光する集光レンズと、前記情報記録
担体からの反財レーザ光を光電変換器に導く光学手段と
を備える光学ヘッド装置において、前記回折格子板の一
面に前記レーザ光源からのレーザ光のａする非点収差量
を最小とする非点収差捕疋而が形成されていることを特
徴としている。

［作用］ 本発明は上述の横成を存し、非点隔差を有するレーザ光
源からのレーザ光が生じる非点収差を同折格子板に形威
された、例えば円筒側而形状の四曲面よりなる非点収差
ｔ｛Ｄ正面により袖正する。

このように、非点収芹を袖正するための千段を回折格子
板の一面に形成することにより、部品Ｊ八数をなんら増
加させる車なく非点収差を除夫し特性向上を図ることが
できる。

［実施例］ 以下、図面を用いながら本発明に係る好適な実施例を説
明する。第１図は本実施例の概略構成図である。図にお
いて、レーザダイオード等のレザ光源（１）から４１出
した直線偏光レーザ光（１００）は回折格子板（１３）
に入射し、３本の光束に分割される。分割されたレーザ
光は次に偏光ビームスブリッタ（３）、コリメータレン
ズ（４）に順次入射して平行光とされた後、反射プリズ
ム（５）を経て集光レンズ（６）に入射する。集光レン
ズ（６）は入射した３本のレーザ光を集光し、黒点近傍
に配設され不図示のスピンドルにより回転する光ディス
ク等の情報記録担体（７〉上の所定位置に３個の光スポ
ットとして照射する。

情報記録担体（７）上の所定位置にはビット（７ａ）、
ランド（７ｂ）よりなる情報トラックが形成されており
、このビット（７ａ）あるいはランド（７ｂ）で反射し
たレーザ光は集光レンズ（６）、反射プリズム（５）、
コリメータレンズ（４）を順次経て偏光ビームスプリッ
タ（３）に入射し、ここでほぼ直角方向に変向される。

そして、従来と同様に２個の凹レンズを経た後、３個の
検知素子（１０ａ）、（１０ｂ）、（１０ｃ）を備える
光検知器（１０）に３個のビームとして入射する構成で
ある。

なお、本実施例では簡略化のため２個の凹レンズ及び光
検知器は図示していない。

ここで、本実施例において特徴的なことは、回折格子板
（１３）の入射而側に非点収差補正面として円筒側面形
状の凹曲面（１　３　ａ）が形成されていることである
。前述したように、レーザダイオード（１）は非点隔差
を有しており、その大きさを２０μｍとすると、非点収
差量は前出の■式よりＷ　　　　−０．０３８λとなる
（Ｎ　ａ　−　０．ｒ　ｍ　Ｓ １２、λ−０．７８μｍ〉。

一方、第２図に示すように回折格子板（１３）の凹曲面
（１３ａ）の円周方向（図中Ｍ方向）及び光軸（１　０
　１）を含む面内での収束点（図中Ａ点）までの距離を
ａ、凹曲面（１　３　ａ）の軸方向（図中Ｓ方向）及び
光軸（１　０　１）を含む而内での収束点（図中Ｂ点）
までの距離をｂ、凹曲面（１３ａ）の焦点距離をｆとし
た時、 △一ａ−ｂ　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・
・・・■１／ａ＋　（−１／ｂ）＝１／ｆ−−■が成立
する。■式を変形すると、 ｂ−ａｆ／（ｆ−ａ）　　　　　　・・・・・・・・・
・・・■となり、■式と■式より、 △一ａ　　ｆｌ−１／　（１−ａ／ｆ）　ｌ　−−−−
−−■となる。

ここで、ｆ》ａ、つまり非点隔差が十分小さい場合には
、 △一ａ　２／　ｆ　　　　　　　　・・・・・・・・・
・・・■となる。

従って、回折格子板（１３）の凹曲面（１３ａ）を適宜
、例えばａ−３．７ｍｍ，ｆ−７００ｍｍとなるように
形或することにより発生する非点隔斧が■式より２０μ
ｍとなり、レーザダイオード（１）の有する非点隔差を
打ち消す、あるいは最小とすることができ、非点収差の
影響を除去することができる。

第３図は他の実施例における回折格子板（１４）を示し
たものであり、この回折格子板１４も第１図に示された
前述の丈施例と同様にレーザ光源（１）と偏光ビームス
ブリッタ（３）との間に配設されるが、本実施例の回折
格子板（１４）の入射而には非点収差補正面として光軸
に対し所定の傾きを有する斜面（１４ａ）を形成して回
折格子板をくさび型として非点収差の影響を除去してい
る。

なお、上記各実施例においては集光レンズ（６）として
無限共役型（平行入射型）のレンズを使用した場合につ
いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、第４図（Ａ）に示すようにレーザ光源（１）からの
レーザ光を集光レンズ（６）で直接集光する有限」（役
型の光学系や第４図（Ｂ）に示すようにビームスブリッ
タ（３）として平板（１５）を用いた光学系にも適用で
きることはいうまでもない。

また、上記各実施例の回折格子板の回折格子面と非点収
差補正面及びこれらを保持する筐体とをプラスチックで
一体成形して形成することもできる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る光学ヘッド装置によ
れば部品点数を増加させる串なく非点収差の影響を除去
して特性向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光学ヘッド装置の一実施例の概略
構成図、 第２図は同実施例の回折格子板の斜視図、第３図は他の
実施例の回折格子板の斜視図、第４図は他の実施例の光
学系の概略構成図、第５図は従来の光学ヘッド装置の概
略構成図、第６図、第７図は非点収差の説明図である。 図において、（１）はレーザ光源、（３）は偏光ビーム
スプリツタ、（４）はコリメータレンズ、（５）は反射
プリズム、（６）は集光レンズ、（７）は情報記録担休
、（８）は凹レンズ、（９）はシリンドリカル凹レンズ
、（１０）は光検知器、（ｌ３）、（１４）は回折格子
板を示す。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 一〇？００Ｎの

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　情報記録担体上への情報の記録あるいはこの担体上に
   記録された情報の再生を行なうレーザ光を射出するレー
   ザ光源と、 このレーザ光源からのレーザ光を複数の光束に分離する
   回折格子板と、 この回折格子板で分離された複数の光束を前記情報記録
   担体上の所望位置に集光する集光レンズと、 この集光レンズで前記情報記録担体上に集光されたレー
   ザ光のうち前記担体で反射されたレーザ光を光電変換器
   に導く光学手段と、 を備える光学ヘッド装置において、 前記回折格子板の一面に前記レーザ光源からのレーザ光
   の有する非点収差量を最小とする非点収差補正面が形成
   されていることを特徴とする光学ヘッド装置。