JPH035935A - 光ヘッドの焦点ずれ検出方式 - 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１ 本発明は、光磁気記録媒体、例えば光磁気ディスクに対
する光へ・／ド、特にその焦点ずれ検出方式に関するも
のである。

［従来の技術］ 従来の光ヘッドは、光磁気ディスク（以下単に光ディス
クという）からの反射光をビームスプリッタを用いて取
り出し、この光束から情報信号及びサーボ信号＜ＡＦ信
号、１゛Ｒ信号）を検出する。

例えば、特開昭６２−２５２５５２号においては、第１
１図に示すように、光ディスク６０からの反射光を第１
のビームスグリツタ６１によって反射させ、シリンドリ
カルレンズ６２を用いた非点収差方式により、ディテク
タ６３からフォーカシングエラー信号を得ている。また
トラッキング信号も同じ光束より得ている。また、光デ
ィスク６０からの反射光を第２のビームスプリッタ６４
によって反射させ、更にビームスプリッタ６５を用いて
２つの光束に分け、それぞれの専用ディテクタ６６．６
７で受光し、この検出信号の和及び差によってアドレス
読み出しと情報信号を得ている。

また、光ファイバを用いた光ヘッドとして、特開昭５９
−５６２３９号には、光ディスクからの反射光を第１の
ビームスプリッタを用いて取り出し、この光束を更に第
２のビームスプリッタで透過光束と反射光束に分け、こ
れらの光束をそれぞれ光ファイバに入射させ、光ファイ
バの曲端よりディテクタに放射することが示されている
。

具体的には、第１２図に示すように、光ディスクからの
反射光を第１のビームスプリッタ７１によって反射させ
、これを集光レンズ７２によって集束光とし、第２のビ
ームスプリッタ７３によって透過光と反射光に分け、こ
れらの光束を第１の光ファイバ７４と第２の光ファイバ
７５に個別に入射させている。ここで、上記第２のビー
ムスプリッタ７３は透過方向と反射方向の大きさが異な
っており、上記第１の光ファイバ７４と第２の光ファイ
バ７５は上記集光レンズの焦点の前後に設定される。こ
の第１及び第２の光ファイバ７４゜７５から出射した光
はそれぞれコリメートレンズ７６．７７で平行光とした
後に偏光ビームスプリッタ７８．７９に入れ、それぞれ
の光束を開光ビームスグリツタ７８．７９で２つに分け
、合計４個のディテクタ８０〜８３で個別に受光し、各
ディテクタの出力を演算することにより焦点ずれ信号を
得ている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、第１１図のような従来の方式では、光ディスク
からの反射光を第１．第２のビームスグリツタ６１．６
４を用いて別光束とし、サーボ信号、情報信号などを得
るため、光ヘッドの小形化が困難である。更に、サーボ
信号検出において同一ディテクタ６３で検出するため、
互いの信号が洩れ込むという問題がある。

また第１２図の方式においても、光ディスクからの反射
光を第１のビームスプリッタ７１を用いて光路を変え、
更に透過方向と反射方向で大きさの異なる第２のビーム
スプリッタ７３を用いて、光フィアバ７４．７５に光デ
ィスクからの反射光を入射させているため、ビームスグ
リツタの位置ずれによって、光ファイバに入射する光量
が大きく変化する。このなめ、焦点ずれ信号に誤差を生
じ易くなる。また光ディスクからの反射光を光ファイバ
に入射させるための調整が微妙であり、難しいという問
題がある。

また第１２図の方式では、光ヘッドを固定部と可動部に
分離し、可動部の光学系を小形・軽量化しているが、レ
ーザ光源８４から光ディスクへの光学系を含めて、ビー
ムスグリツタ２個、レンズ２ｆｌｆ、光フアイバ３本を
有しており、未だ小形化の余地がある。

本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、光
ヘッドの小形化が図れ、更にフォーカシングエラー信号
（焦点ずれ信号）に情報信号、トラッキング信号の漏れ
込みがない光ヘッドの焦点ずれ検出方式を提供すること
にある。

本発明の他の目的は、光ファイバを用いた光ヘッドにお
いて、その光ヘッドの小形化を図ると共に、更に光学部
品の位置ずれに対しても、焦点ずれ信号にオフセットを
生じない光ヘッドの焦点ずれ検出方式を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 第１の発明の光ヘッドの焦点ずれ検出方式は、レーザ光
源からのレーザビームを光磁気記録媒体上にスポットと
して結像し、その光磁気記録媒体上からの反射光をディ
テクタで受光して情報信号を得る光ヘッドにおいて、光
磁気記録媒体上からの反射光を回折格子により０次光、
＋１次光。

１次光に分け、この＋１次光を前記レーザ光源のビーム
出射位置の前後にずらして配置した第１及び第２のディ
テクタで受光し、両ディテクタの出力を演算することに
より焦点ずれ信号を得るものである。

この場合、上記レーザ光源を半導体レーザとし、上記第
１及び第２のディテクタをこの半導体レーザのチップ上
に作成しハイブリット化することが、光ヘッドの小形化
を図る上で好ましい。

第２の発明の焦点ずれ検出方式は、レーザ光源からのレ
ーザビームを方向性結合器に入射させ、その出射光を光
磁気記録媒体上に光スポットとして結像し、光磁気記録
媒体からの反射光を方向性結合器を通してディテクタで
受光して情報信号を得る光ヘッドにおいて、前記レーザ
ビームを回折格子を用いて０次光、＋１次光、−１次光
に分け、この＋１次光を個別の方向性結合器に入射させ
、各方向性結合器の他端の出射光ファイバの出射端を、
光磁気記録媒体への光束の絞込みレンズの位置に対して
、各光束毎に前後にずらして配置し、これらの光ファイ
バから放射された光磁気記録媒体からの反射光を前記方
向性結合器を通して個別にディテクタで受光し、各光束
に対応した前記ディテクタ出力を演算することにより焦
点ずれ信号を得るものである。

［作用］ 第１の発明において、第１及び第２のディテクタはレー
ザ光源のビーム出射位置の前後にずらして配置しである
ため、これらに受光される＋１次光又は−１次光の径は
、光磁気記録媒体が一方向に変位して焦点ずれを起こし
た場合に、その光束径が一方は縮小し他方は増大するよ
うに互いに逆方向に変位する。また、その縮小及び増大
の程度も、焦点ずれの程度に応じて変化する。この結果
、両ディテクタの出力を演算することにより焦点ずれ信
号が得られる。

光ディスクからの反射光をビームスプリッタ等により分
離することなく、そのまま焦点ずれ信号を得るため、光
ヘッドの小形化も実現できる。

第２の発明においても、各方向性結合器の出射光ファイ
バの端は絞込みレンズの位置に対して前後にずらしてあ
り、各ディテクタの受光量は一方は減少し他方は増大す
るため、両ディテクタの出力を演算することにより焦点
ずれ信号か得られる。

そして、光ファイバ出ｎｉｌが光磁気記録媒体に対し位
置ずれしても、光磁気記録媒体の反射光は同じ光フアイ
バ出射端に戻ることになるので、信号にオフセットを生
じない、そして、方向性結合器（光フアイバカプラ）に
より光磁気記録媒体の反射光をディテクタに導くもので
あるため、光ヘッドの小形化を図ることができる。

尚、情報信号、トラッキング信号は、０次光の光磁気記
録媒体からの反射光を別のディテクタで受光し、このデ
ィテクタから得ることができる。

［実施例］ 以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

（１）実施例１ 第１の実施例を第１図〜第５図により説明する。

第１図は本発明の方式により焦点ずれを検出する光磁気
ヘッドの光学系の構成図であり、レーザビームを放射す
る半導体レーザ１と、そのレーザビームを光デイスク９
上にスポットとして結像するための光学的結像手段（４
，７，８＞と、光デイスク９上からの反射光を光学的結
像手段（５゜１１．１２＞を通して受光するディテクタ
１４とを有する。更に、光デイスク９上からの反射光を
０次光、＋１次光、−１次光に分ける回折格子６を有し
、この＋１次光を半導体レーザ１の正面位置の前後にず
らして配置した複数のディテクタ２゜３で受光し、この
ディテクタ２．３の出力を演算することにより焦点ずれ
信号を得るようになっている。

以下、詳述する。

半導体レーザ１から出射したレーザ光をコリメートレン
ズ４を用いて平行光にする。ビームスグリツタ５を透過
したレーザ光は回折格子６によって回折される。そして
ガルバノミラ−７によって光路を変え、絞込みレンズ８
によって光ディスク’ｌ、：３Ｍ）光スボッ）ｌＯａ、
１０ｂ、１０ｃとして絞り込まれる。３つの光スポット
１０ａ。

１０ｂ、１０ｃは回折格子６によって回折されたモノ’
ｒ−，ｉす、Ｏ＆光はｌＯａ、＋１次光Ｊｊ　１０　ｂ
　。

−１次光は１０ｃの光スポットとなる。

光ディスク９で反射された各光スポット１０ａ。

１０ｂ、１０ｃは、元の光路をたどり、回折格子６で再
び回折され、ビームスプリッタ５で透過光と反射光に分
けられる。

ビームス１リツタ５を透過した光ディスク９がらの反射
光のうち、０次光（１０ａ）は回折格子６で回折されて
いるので、更に＋１次光１５と一１次光１６に分かれ、
０次光は半導体レーザ１に戻る。

ここで、第２図に示すように二分割された２つのディテ
クタ２．３を、半導体レーザｌの両側に、半導体レーザ
の正面位置から）［＆に等しい間隔でずらせて配置する
。この例では、第１のディテクタ２はコリメートレンズ
４の焦点位置より前側に、第２のディテクタ３はコリメ
ートレンズ４の焦点位置より後側に、それぞれ等圧＾【
だけずらせて配置している。これより光ディスク９が合
焦点にあるときは、両ディテクタ２．３の光束径が第２
図（ｂ）のように等しくなる。

ここで、光ディスク９が絞込みレンズ８に近づく方向に
ずれた場合、半導体レーザｌより前方に設置した第１の
ディテクタ２の光束径は第２図（ａ）のように大きくな
る。また半導体レーザｌより後方に設置したディテクタ
３の光束径は第２図（ｃ）のように小さくなる。

これに対し、光ディスク９が絞込みレンズ８より遠ざか
る方向にずれた場合、前述したディテクタ９に近づく方
向にずれた場合と光束径の変化が反対となり、ディテク
タ２の光束径は第２図（Ｃ）のように小さくなり、ディ
テクタ３の光束径は第２図（ａ）のように大きくなる。

従って、第１のディテクタ２の受光量から第２のディテ
クタ３の受光量を減算することにより、第３図に示すよ
うな焦点ずれ信号が得られる。

次に、情報信号については、光ディスク９がらの反射光
をビームスプリッタ５を用いて反射させ、更にコーナミ
ラー１１を用いて光路を変え、凸レンズＩ２で絞り込み
光束とし、ウォラストンプリズム１３を用いてＳｆｉ光
成分１７ａとＰ（［光成分１７ｂに分離し、ディテクタ
１４で受光する。尚、コーナミラー１１を使用せず、光
路を変えないで情報信号を検出する系としても良い。

ディテクタ１４は、第４図に示すように、ｓ偏光成分Ｌ
７ａを受光する受光Ｍ　１８　ａと、Ｐ開光成分１７ｂ
を受光する受光部１８ｂとに分離されている。このＳ偏
光受光部１８ａとＰｌｉｌ受光受光８ｂの出力信号を減
算することにより情報信号が得られる。

またトラッキング制御は、公知のサンダルサーボ方式を
用いて行う。

第５図（１）に示すように、トラック１９に沿って両側
に微少にずれた凹凸ビット２０ａと２０ｂがある。光ス
ポット１０ａがトラック１９上を走査する場合、ディテ
クタ１４の受光量は、第５図（２）に示すように、凹凸
ビット２０ａと２０ｂのところで同程度減少する。光ス
ポット１０ａがトラック１９上から第５図の紙面に沿っ
て下方向にずれた場合、第５図（３）に示すように凹凸
ビット２０ａのところでは受光量の減少は小さく、凹凸
ビット２０ｂのところでは受光量の減少が大きくなる。

逆に光スポット１０ａがトラック１つから紙面上方向に
ずれた場合、第５図（４）に示すように凹凸ビット２０
ａのところでは受光量の減少が大きく、凹凸ビット２０
ｂのところでは受光量の減少は小さ（なる。

従って、ディテクタ１４の受光部１８ａとｔａｂの受光
量の和をモニタすることにより、凹凸ビット２０ａと２
０ｂで変調された受光レベルを知ることができ、トラッ
クずれ検出信号が得られる、このトラックずれ検出信号
を用いてトラッキングアクチュエータを作動させること
で、トラッキング制御が達成できる。

上記のように、光ディスクからの反射光を、光路を変え
ることなく焦点ずれ検出を行う方式であり、ビームスプ
リッタの数が減るので光ヘッドの小形化が可能である。

また焦点ずれ検出は債報信号検出と独立して検出するな
め、焦点ずれ検出信号に情報信号が漏れ込むことがない
、更に、情報信号、トラッキング信号は１つの光スポッ
トを１つの受光口で検出するため、ディテクタ調整が大
幅に少なくなり調整が容易となる。

第１図では、ディテクタ２．３を半導体レーザ１と別個
に配置した例となっているが、ディテクタ２．３は半導
体レーザ１のチップ上に作成しハイブリット化して、光
ヘッドを小形化することができる。

（２）実施例２ 次に、光ファイバを用いた実施例を第６図〜第１０図に
より説明する。

第６図は本発明の焦点ずれ検出光学系構成図である。第
７図は第６図で用いられる方向性結合器（光フアイバカ
プラ）の基本図であり、入射Ｐａ　ａに光を入射した場
合は出射端Ｃのみに光が出射し、出射Ｉ）ｉｉｉＣに光
を入射した場合は入射端ａ及びｂに光が出射するという
特性を有する。方向性結合器にはωＩ！：ｎ形、融着形
など種々の構成が知られているが、いずれも使用できる
。

第６図において、２１は光学ヘッドの固定部、２２は可
動部である。半導体レーザ１から出射したレーザ光をコ
リメートレンズ４を用いて平行光にする。平行光となっ
たレーザ光を回折格子６を用いて複数の光束とした後、
集光レンズ２３を用いて方向性結合器３０，３１．３２
の入射端側の光ファイバ３０ａ、３１ａ、３２ａに入射
させる。

ここで、回折格子６による０次光は光ファイバ３０ａに
、＋１次光は光ファイバ３１ａに、−１次光は光ファイ
バ３２ａに入射させる。

（ａ）０次光 光ファイバ３０ａに入射したレーザ光の０次光酸分は、
方向性結合器３０の出射側の光ファイバ３０ｃより出射
される。このとき、方向性結合器３０の特性からして、
光ファイバ３０ａより入射した０次光は、光ファイバ３
０ｂには殆ど進まない。

光ファイバ３０ｃより出射した０次光は、コリメートレ
ンズ３３により平行光になり、絞込みレンズ８によって
光デイスク９上に光スボッ１〜として絞り込まれる。光
ディスク９で反射した光は、上記光路を逆進して再び光
ファイバ３０ｃに戻り、方向性結合器３０により光ファ
イバ３０ａ３０ｂに進む。光ファイバ３０ｂより出射さ
れた光デイスク反射光は、ディテクタ５０によって受光
される。このディテクタ５０により「情報信号」と「ト
ラッキング信号」を得る。

情報信号は、相変化タイプの光ディスク９の場合、記ｊ
ｊ情報により光ディスク９の反射光強度が変化するので
、この反射光強度の変化をディテクタ５０で検知して情
報信号とすることができる。

トララッキング情報は、既知のサンプルサーボ方式を用
いて得ることができる。即ち、光デイスク９上での光ス
ポットのずれに対応して反射光強度が変化するので、こ
の反射光強度の変化をディテクタ５０で検知してトラッ
キング信号とすることができる。

（ｂ）±１次次光−１次光 次に、焦点ずれ信号については、＋１次光。

１次光に基づき、以下の方法で検出する。

集光レンズ２３で集光した十１次光を方向性結合器３１
の光ファイバ３１ａに入射させる。同様に集光レンズ２
３で集光した一１次光を方向性結合器３２の光ファイバ
３２ａに入射させる。

方向性結合器３１の特性によって、光ファイバ３１ａか
ら入射したレーザ光は、光ファイバ３１ｂに進むことは
殆どない、また同様に、光ファイバ３２ａから方向性結
合器３２に入射したレーザ光は、光ファイバ３２ｂに進
むことは殆どない、しかし、厳密には光ファイバ３０ａ
、３１ａ。

３２ａから入射したレーザ光は、それぞれ少し光ファイ
バ３０ｂ、３１ｂ、３２ｂに進むが、その量は知ること
ができるので、後に焦点ずれ信号を得るためディテクタ
５１．５２の出力を演算するときに、補正することがで
きる。

次に、第８図は光デイスク９上の光スポットの結像状態
を示す。

光ファイバ３１ａから方向性結合器３１に入射したレー
ザ光（＋１次光）は、光フイアバ３１ｃから出射される
。このとき光ファイバ３１ｃの出射端は、光ファイバ３
０ｃの出射端よりも手前に設定しであるため、光ディス
ク９の手前で焦点４１を結ぶ。

一方、光ファイバ３２ａから方向性結合器３２に入射し
たレーザ光（−１次光）は、光ファイバ３２ｃから出射
される。このとき光ファイバ３２ｃの出射端は、光ファ
イバ３０ｃの出射端よりもコリメートレンズ３３に近い
方向に設定しであるため、光ディスク９の後方（絞込み
レンズ８より遠ざかる向）に焦点４２を結ぶ。

光ディスクからの反射光はそれぞれ光ファイバ３１ｃ、
３２ｃの出射端に戻り、それぞれ方向性結合器３１．３
２により光ファイバ３１ｂ。

３２ｂに進み、ディテクタ５１．５２によって受光され
る。

第９図は、焦点ずれによるディテクタ５１とディテクタ
５２の受光量の変化を示したものである。

光ディスク９が第８図の紙面上方向にずれるに従って、
光ファイバ３２ｃにより出射したレーザ光の焦点４２に
近づくため、ディテクタ５２の受光量は増加する。これ
に対し、光ファイバ３１ｃより出射したレーザ光の焦点
４１に対しては、遠ざかる方向になるのでディテクタ５
１の受光量は減少する。一方、光ディスク９が紙面下方
にずれた場合は、前記動作と逆になる。この結果、第９
図に示すような焦点ずれ１対受光量特性が得られる。こ
れより、例えば、ディテクタ５１の出力からディテクタ
５２の出力を減算することにより、第１０図に示ず焦点
ずれ信号が得られる。

上記のように、方向性結合器（光フアイバカプラ）を用
いて情報信号、焦点ずれ信号１トラッキング信号を検出
する方式であり、光学ヘッドを可動部と固定部に分離で
きるため可動部の光学系を小形・軽量化できる。また光
フイアバ出射端がずれても、光デイスク反射光は光フア
イバ出射端に戻るので、光学部品ずれに対しても信号に
オフセットを生じにくい光学ヘッドが実現できる。更に
、全光量で焦点ずれ検出信号、トラッキング信号情報信
号を得ているため、ディテクタ調整が殆ど不要であり、
光学ヘッドの調整が大きく簡略化できると共に、各信号
間の漏れ込みも防ぐことができる。

尚、光ファイバ３０ｃとのずらし量は、光フアイバ３１
Ｃ１光フアイバ３２ｃの両者共に同程度とし、ずらず方
向を逆にすれば、どちらを前後にするかは任意でよい、
また光学ヘッドを可動部２１と固定部２３とに分離する
かどうかも自由である。

ディテクタ５０，５１．５２は、第６図に点線で囲って
示すように、１パツケージ３４に納めて小形化を図るこ
とが好ましい。

［発明の効果］ 以上述べたように、第１の発明は光ディスクからの反射
光を、光路を変えることなく焦点ずれ検出を行う方式で
あり、ビームスプリッタの数が減るので光ヘッドの小形
化が可能である。

また焦点ずれ検出は情報信号検出と独立して検出するた
め、焦点ずれ検出信号に情報信号が漏れ込むことがない
。

また、第１及び第２のディテクタを半導体レーザのチッ
プ上に作成しハイブリット化することで、光ヘッドを更
に小形化できる。

また、第２の発明は、方向性結合器を用いて焦点ずれ信
号を検出する方式であり、光フィアバ出射端が光磁気記
録媒体に対し位置ずれしても、光磁気記録媒体の反射光
は同じ光フアイバ出射端に戻るため、信号にオフセット
を生じない、まなこの反射光は方向性結合器によりディ
テクタに導かれるため、小形の光学ヘッドが実現できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す光学系の構成図、第２
図は焦点ずれ検出ディテクタの形状と焦点ずれによる光
束径の変化を示した図、第３図は焦点ずれ検出信号図、
第４図は情報信号及びトラックずれ信号を検出するディ
テクタの形状図、第５図はサンプルサーボ方式の説明図
、第６図は本発明の他の実施例を示す光学系の構成図、
第７図は方向性結合器の基本！ｆ４造図、第８図は光デ
ィスクへの光スボｙトの結像状態図、第９図は焦点ずれ
によるディテクタ受光量の変１ヒ図、第１Ｏ図は焦点ず
れ検出信号を示す図、第１１図及び第１２図は従来の光
ヘッドの構成図である。 図中、１は半導体レーザ、２．３はディテクタ、−１は
コツメートレンズ、５はビームスグリ／り、６は回折格
子、７はガルバノミラ−１８は絞込みレンズ、９は光デ
ィスク、１０ａ。 ｆｏｂ、１０ｃは光スポット、１１はコーナミラー、１
２は凸レンズ、１３はウォラストンプリズム、１４はデ
ィテクタ、１５は±１次光、１６は−１次光、２１は光
学ヘッドの可動部、２２は光学ヘッドの固定部、２３は
集光レンズ、３０．３１．３２は方向性結合器（光ファ
イバカグラ）、３０ａ〜３０ｃ、３１ａ〜３１ｃ３２ａ
〜３２ｃは光ファイバ、３３はコリメートレンズ、５０
．５１．５２はディテクタを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ光源からのレーザビームを光磁気記録媒体上
   にスポットとして結像し、その光磁気記録媒体上からの
   反射光をディテクタで受光して情報信号を得る光ヘッド
   において、光磁気記録媒体上からの反射光を回折格子に
   より０次光、＋１次光、−１次光に分け、この±１次光
   を前記レーザ光源のビーム出射位置の前後にずらして配
   置した第１及び第２のディテクタで受光し、両ディテク
   タの出力を演算することにより焦点ずれ信号を得ること
   を特徴とする光ヘッドの焦点ずれ検出方式。 ２、上記レーザ光源が半導体レーザであり、上記第１及
   び第２のディテクタがこの半導体レーザのチップ上に作
   成されハイブリット化されていることを特徴とする請求
   項１記載の光ヘッドの焦点ずれ検出方式。 ３、レーザ光源からのレーザビームを方向性結合器に入
   射させ、その出射光を光磁気記録媒体上に光スポットと
   して結像し、光磁気記録媒体からの反射光を方向性結合
   器を通してディテクタで受光して情報信号を得る光ヘッ
   ドにおいて、前記レーザビームを回折格子を用いて０次
   光、＋１次光、−１次光に分け、この±１次光を個別の
   方向性結合器に入射させ、各方向性結合器の他端の出射
   光ファイバの出射端を、光磁気記録媒体への光束の絞込
   みレンズの位置に対して、各光束毎に前後にずらして配
   置し、これらの光ファイバから放射された光磁気記録媒
   体からの反射光を前記方向性結合器を通して個別にディ
   テクタで受光し、各光束に対応した前記ディテクタ出力
   を演算することにより焦点ずれ信号を得ることを特徴と
   する光ヘッドの焦点ずれ検出方式。