JPH04205731A - 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、光ヘット装置にかかり、特にレーザー光を記
録媒体に照射しその戻り光を処理する光学回路及びその
検出された信号を処理する手段を有する光ヘッド装置に
関する。

〔従来の技術］ 一般に、光学式情報記録再生装置は、内部のレーザー光
源からのレーザー光を収束させて記録媒体面の微小領域
（スポット）に照射して、記録時には記録媒体面のレー
ザー光の照射された領域に情報を記録し、再生時には記
録媒体面で反射１回折したレーザー光（戻り光）を検出
することにより記録の読み出し及びスポット位置制御を
行なっている。この種の記録方式は、記録媒体面の微小
領域に情報が記録されるので、情報の記録密度が非常に
高く、次世代の記録方式として注目されている。

光学式情報記録再生装置の光ヘッドは、非常に精密に製
作されており、第５図に示すような基本構成となってい
る。レーザー光源どしてレーザーダイオード５と、レー
ザーダイオード５から放射されたレーザー光を平行光線
にするコリメートレンズ４と、コリメートレンズ４を透
過し情報記録媒体１に向かう光と情報記録媒体１からの
戻り光を記録信号検出系（２分割検出器１８など）及び
スポット位置エラー検出系（ビームスプリッタ２０など
）に分離する二つのビームスプリッタ１４゜ビームスプ
リッタ１５と、それらを透過した光を情報記録媒体１に
レーザー光点を作る対物レンズ２を備えている。

光ヘットの記録信号検出系には、ビームスプリッタ１４
により分離された戻り光を収束する収束レンズ１６と、
収束レンズ１６により収束された戻り光を直交する二つ
の偏光成分に分離するウォラストンプリズム１７と、ウ
ォラストンプリズム１７によって分離された二つの戻り
光を独立に検出する２分割検出器１８とを備えている。

光ヘッドのスポット位置エラー検出系には、ビームスプ
リッタ１５により分離された戻り光を収束する収束レン
ズ１９と、収束レンズ１９により収束された戻り光をフ
ォーカスエラー検出用の光とトラックエラー検出用の光
に分離するビームスブリ・ンタ２０と、ビームスツブり
ン夕２０によって分離されたトラックエラー検出用の光
を検出する２分割検出器２１とを備え、ビームスプリッ
タ２０によって分離されたフォーカスエラー検出用の光
をナイフエンシ法によって検出するナイフェツジ２２と
２分割検出器２３とを備えている。

次に、この光ヘッドの光学的動作について説明する。

レーザーダイオード５より放射されたレーザー光は拡散
光で、コリメートレンズ４によって平行なレーザー光と
なる。平行なレーサー光はビームスプリッタ１５．ビー
ムスプリッタ１４を経て、対物レンズ２によって収束さ
れ、情報記録媒体１の表面にスポットを作る。情報記録
媒体１０表面でレーザー光は反射２回折されて対物レン
ズ２の方へ戻る。（以下、この光を戻り光という。）戻
り光は対物レンズ２で平行光線となりビームスプリッタ
１４で記録信号検出系とビームスプリッタ１５へ向かう
光とに分離される。ビームスプリッタ１５への戻り光は
ビームスプリッタ１５で反射され、スポット位置エラー
検出系へ向かう。

記録信号検出系へ向かった光は、収束レンズ１６で収束
され、ウォラストンプリズム１７で方向の異なる二つの
互いに直交する偏光に分離される。

それら二つの光は２分割検出器１８で独立に検出され、
電気信号に変換され、電気信号を処理する装置（図示せ
ず。）へ出力される。

スポット位置エラー検出系へ向かった光は、収束レンズ
１９で収束され、ビームスプリッタ２０で２分割検出器
２１へ向かう光と２分割検出器２３へ向かう光とに分離
される。

２分割検出器２１へ向かった光は、２分割検出器２１で
電気信号に変換され、電気信号を処理する装置（図示せ
ず。）へトランクエラー信号Ｐ２として出力される。

２分割検出器２３へ向かった光は、ナイフェツジ法でフ
ォーカス検出器を構成しているナイフェツジ２２と２分
割検出器２３によって検出され、２分割検出器２３て電
気信号を処理する装置（図示せず。）へフォーカスエラ
ー信号Ｐ１として出力される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の光学式情報記録再生装置の光へノドは、記録信号
検出系とスポット位置エラー検出系が独立した構成とな
っているため、光学回路の部品点数が多く、そのため調
整が困難であり、また小型化が容易ではないという問題
点があった。

さらＱこ、レーザー光や戻り光が、多くのビームスプリ
ッタを通過し、光量を分割しているので、レーザーダイ
オードから情報記録媒体までのレーザー光量（出射効率
）を稼ごうとすると、ビームスプリッタの反則光量が減
少するため、記録信号検出系やスポット位置エラー検出
系への戻り光量が不十分になり、それら検出系への光量
を十分に得ようとすると、出射光率か低くなるという問
題点かあった。

（発明の目的〕 本発明は、かかる従来例の持つ不都合を改善し、光学回
路の部品点数の合理化された小型の光ヘン１′を提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明では、レーザー光源から記録媒体への光路に沿っ
てコリメートレンズ、ビームスプリッタおよび対物レン
ズを順次配置し、そのビームスプリッタにて分離される
反射戻り光を収束する光収束レンズと、反射戻り光を互
いに垂直な偏光面を持つ２つの偏光に分離しかつそれら
の偏光の光路を異なった光路に分離するウォラストンプ
リズムとを有している。

さらに、ウォラストンプリズムによって分離された偏光
をそれぞれ独立に検出し電気信号に変換する光検出器を
備え、その光検出器は反射戻り光のＯ次回折光を検出す
る検出部分と、反射戻り光の０次回折光と１次回折光と
の干渉光を検出する検出部分との少なくとも二つの検出
部分に分割されている。

これによって、前述した目的を達成しようとするもので
ある。

〔作用〕

レーザー光源から記録媒体への光路にあるひとつのビー
ムスプリッタで光検出器の方へ反射戻り光の進路を変え
、収束レンズでその反射戻り光を収束させる。

ウォラストンプリズムでその反射戻り光を、互いに垂直
な偏光面を持つ２つの偏光に分離しかつそれらの偏光の
光路を異なった光路に分離する。

光検出器では、それらの収束した偏光をそれぞれ独立に
検出し電気信号に変換する。分割された検出部分で、反
射戻り光のＯ次回折光と、反則戻り光の０次回折光と１
次回折光との干渉光とを独立して検出している。

〔実施例〕

次に、本発明の一実施例を第１図ないし第５図に基づい
て説明する。ここで前述した従来例と同一なものについ
ては、同一の符号を用いるものとする。

この第１図に示す実施例の光ヘッドの基本構成は、レー
ザー光源としてレーザーダイオード５と、レーザーダイ
オード５から放射されたレーザー光を平行光線にするコ
リメートレンズ４と、コリノー１〜レンズ４を透過し情
報記録媒体１に向かう光と情報記録媒体１からの戻り光
を検出系に進路を曲げるビームスプリッタ３と、それら
を透過した光を情報記録媒体１にレーザー光点を作る対
物レンズ２となっている。

さらに、検出系には、ビームスプリッタ３により進路を
曲げられた戻り光の偏光面を回転させるλ／２板６と、
λ／２板６により偏光面の回転した戻り光を収束する収
束レンズ７、収束レンズ７により収束された戻り光を直
交する二つの偏光成分に分離するウォラストンプリズム
８と、ウォラストンプリズム８によって分離された二つ
の戻り光を独立に検出する光検出器９となっている。

次に、この光ヘッドの光学回路の動作について説明する
。

レーザーダイオード５より放射されたレーザー光は拡散
光で、コリメートレンズ４によって平行なレーザー光と
なる。平行なレーザー光はビームスプリッタ３を経て、
対物レンズ２によって収束され、情報記録媒体１の表面
にスポットを作る。

情報記録媒体１の表面でレーザー光は反射１回折されて
対物レンズ２の方へ戻る。（以下、この光を戻り光とい
う。）戻り光は対物レンズ２で平行光線となりビームス
プリッタ３で検出系に進路を曲げられる。検出系へ向か
った戻り光は、λ／２板６によって偏光面を回転させら
れる。λ／２板６を通った戻り光は収束レンズ７で収束
される。

この戻り光の光軸に垂直な断面は、第２図に示すように
、情報記録媒体１の表面での回折にょる０次回折光と１
次回折光の干渉パターン（ボールシェイプパターン１０
）となっている。

戻り光の光軸方向をｘ軸とし、それに垂直な平面におい
て１次回折光方向をｘ軸とし、ｘ軸に垂直にｙ軸をとる
。ウォラストンプリズム８は、偏光分離方向がｙｚ平面
になるように戻り光の収束光路中に配置されている。そ
のため、ウォラストンプリズム８を通った戻り光は、二
つの互いに直交する偏光成分に分離され、ｙｚ平面上を
ｘ軸に対称に異なった方向へ進み、光検出器９で二つの
収束スポットを作る。光検出器９で検出され、電気信号
に変換される。

実験では、収束レンズ７として硝材ＢＫ７．曲率１曲率
１３淳 の水晶槽のウォラストンプリズム８に張り付けて使用す
ると、ウォラストンプリズム８の後端面より約２０ｍｍ
ｚ軸方向に離れた位置で、ｙｚ平面上においてｘ軸より
約２００μｍ離れた二つのスポットが得られている。

第３図に示すように、光検出器９は四つの検出部分を持
つ４分割検出部１２及びーっの検出部分を持つ検出部１
３の二つの検出部を備えている。

４分割検出部１２と検出部１３はｘｙ平面上の原点に対
称な位置に配置されていて、４分割検出部１２ではウォ
ラストンプリズム８で分離されてｙ軸の正方向に進む光
を検出し、検出部１３ではウォラストンプリズム８で分
離されてｙ軸の負方向に進む光を検出している。

４分割検出部１２の受光面でｙ軸上にある受光面の原点
から遠い方からＡ，Ｃ１残りのうちｘ軸の正の領域にあ
るものをＢ，ｘ軸の負の領域にあるものをＤとし、検出
部１３の受光面をＥとし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅから検出
される検出信号をａ。

ｂ，ｃ，ｄ，ｅとすると、ａ，ｃでＯ次回折光を検出し
、ｂ，ｄで０次回折光と１次回折光の干渉を検出する。

４分割検出部１２全体とｅすなわち検出部１３とでは、
それらの和で戻り光の全光量を、それらの差で戻り光の
偏光面の変化が検出される。これらの検出信号を信号処
理することで各種制御信号及び記録信号が得られる。

ここで、既存の光学式情報記録再生装置内にある電気信
号を処理する装置（図示せず。）等につなぐために従来
例と同様の各種制御信号及び記録信号を再生する方法を
述べる。

フォーカスエラー信号Ｐ１は、０次回折光と１次回折光
の光量差で得られるので、検出信号ａ。

ｂ，　ｃ，　ｄ，　ｅを ’　（ａ＋ｃ）−　（ｂ＋ｄ）Ｊ という信号処理をして得られる。

トラックエラー信号Ｐ２は、０次回折光と１次回折光の
回折による光量差で得られるので、検出信号す，　　ｄ
を ｂ−ｄＪ という信号処理をして得られる。

コンパクトディスクや穴あげタイプ追記型光ディスクな
ど相変化媒体などでの光量の変動から再生される記録信
号Ｐ３は、総光量で得られるので、−　１　　Ａ　− 検出信号ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを ｒ　（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）＋＋ｇ という信号処理をして得られる。

光磁気ディスクなどでの偏光面の変動から再生される記
録信号Ｐ４ば、偏光面の差で得られるので、検出信号ａ
、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを ｒ　（ａ　＋ｂ　＋　ｃ　＋　ｄ　）　−ｅ　Ｊという
信号処理をして得られる。

この信号処理回路５０の実施例をブロック図で第４図に
示す。

第４図はアナログ演算器を用いて構成した例である。ア
ンプ５１．アンプ５２．アンプ５３．アンプ５４．アン
プ５５は、検出信号ａ、ｂ、ｃ。

ｄ、ｅを次段の演算器の入力に適正なレベルまで増幅す
る増幅器である。加算器５６は、ｒａ＋Ｃ」を演算し出
力する。加算器５７は、ｒｂ＋ｄ」を演算し出力する。

減算器５８は、ｒｂ−ｄ」を演算し、トラックエラー信
号Ｐ２を出力する。減算器５９は、加算器５６と加算器
５７の減算、すなわち［（ａ＋ｃ）　−（ｂ＋ｄ）Ｊを
演算し、フォーカスエラー信号Ｐ１を出力する。加算器
６０は、加算器５６と加算器５７の加算、すなわちｒ　
ａ　＋　ｂ　−１−ｃ　−）−ｄ　」を演算し出力する
。加算器６１は、加算器６０とアンプ５５の加算、すな
わちｒ　（ａ＋ｂ十ｃ＋ｄ）＋ｅ」を演算し、光量変動
から再生される記録信号Ｐ３を出力する。減算器６２は
、加算器６０とアンプ５５の減算、すなわちｒ　（ａ＋
ｂ＋ｃ＋ｄ）−ｅ」を演算し、偏光面の変動から再生さ
れる記録信号Ｐ４を出力する。これらの従来例と同様の
各種制御信号及び記録信号は、電気信号を処理する装置
（図示せず。

）へ出力される。

ここで示した実施例と前に述べた従来例を比較すると、
光ヘッドの高精度を要求される光学回路部品が大幅に減
少し、その調整工数が減っている。

また、戻り光がビームスプリッタを一つしか通らないの
で、検出系へ十分な光量が得られるようになった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明では、光ヘッドを構成して
いる精度を要求される光学回路部品が合理化されて、戻
り光がビームスプリッタを一つしか通らないので検出系
へ十分な光量が得られ、また、光検出器が一つしかない
ので、それら光学回路の調整工数が減り、装置は容易に
小型化でき、さらに量産性が大幅に向上されるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図はウォ
ラストンプリズムによる偏光分離のようすを示す図、第
３図は光検出器の構成図、第４図は信号処理回路のブロ
ック図、第５図は従来例を示す構成図。 １・・・・・・情報記録媒体、２・・・・・・対物レン
ズ、３・・・・・・ビームスプリッタ、４・・・・・・
コリメートレンズ、５・・・・・・レーザーダイオード
、７・・・・・・収束レンズ、８・・・・・・ウォラス
トンプリズム、９・・・・・・光検出器、１２・・・・
・・４分割検出部、１３・・・・・・検出部、５０・・
・−１７〜 ・・・信号処理回路、Ｐｌ・・・・・・フォーカスエラ
ー信号、Ｐ２・・・・・・トラックエラー信号、Ｐ３・
・・・・・光量変動から再生される記録信号、Ｐ４・・
・・・・偏光量変動から再生される記録信号。 出願人　　日　本　電　気　株式会社 代理人　　弁理士　　　高　橋　　勇

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、レーザー光源から記録媒体への光路に沿ってコ
   リメートレンズ、ビームスプリッタおよび対物レンズを
   順次配置し、前記ビームスプリッタにて分離される反射
   戻り光を収束する光収束レンズと、反射戻り光を互いに
   垂直な偏光面を持つ２つの偏光に分離しかつそれらの偏
   光の光路を異なった光路に分離するウォラストンプリズ
   ムとを有し、 前記ウォラストンプリズムによって分離された偏光をそ
   れぞれ独立に検出し電気信号に変換する光検出器を備え
   、この光検出器が、反射戻り光の０次回折光を検出する
   検出部分と、反射戻り光の０次回折光と１次回折光との
   干渉光を検出する検出部分との少なくとも二つの検出部
   分に分割された部分を備えていることを特徴とする光ヘ
   ッド装置。
2. （２）、該光検出器は、４つの検出部分を持つ４分割検
   出部と１つの検出部分を持つ他の検出部とからなる二つ
   の検出部を備え、 前記４分割検出部は、前記二つの検出部の中心を結ぶ直
   線上に前記４分割検出部の二つの検出部分が近接し、そ
   れら二つの検出部分の中心を結ぶ直線に対称にかつその
   直線の垂直二等分線上に前記４分割検出部の残り二つの
   検出部分が近接した配置の４分割検出部となっているこ
   とを特徴とした請求項１記載の光ヘッド装置。
3. （３）、前記４分割光検出部にて検出された信号を、前
   記検出器の中心部からの距離が最大の位置を基準として
   右回りにａ、ｂ、ｃ、ｄとするとともに、他の検出部に
   て検出された信号をｅとした場合、 フォーカスエラー信号：Ｐ１＝（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）
   トラックエラー信号：Ｐ２＝ｂ−ｄ 光量変動によって再生される記録信号： Ｐ３＝（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）＋ｅ 偏光量変動によって再生される記録信号： Ｐ４＝（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）−ｅ を算定し出力する手段を有することを特徴とした請求項
   ２記載の光ヘッド装置。