JPH04212742A - 光ヘッド及び光記憶再生装置 - Google Patents

光ヘッド及び光記憶再生装置

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JPH04212742A
JPH04212742A JP3020046A JP2004691A JPH04212742A JP H04212742 A JPH04212742 A JP H04212742A JP 3020046 A JP3020046 A JP 3020046A JP 2004691 A JP2004691 A JP 2004691A JP H04212742 A JPH04212742 A JP H04212742A
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Takashi Takeda
高司 武田
Tetsuya Seki
哲也 関
Shigeru Kogure
木暮 茂
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光を用いて情報を記録
、再生する光記憶の分野における光ヘッド及び光記憶再
生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の光記憶再生装置における光ヘッド
の例として図18に光磁気記憶再生用の光ヘッドの構成
を示す。同図に示すように光源1801から出射した光
はレンズ1802,ビームスプリッタ1803,180
4を通過し、対物レンズ1805により光磁気記憶媒体
1806に集光され、光磁気記憶媒体1806の表面で
、その情報を含んだ光として反射する。その反射光の一
部はビームスプリッタ1804で分岐され、レンズ18
07、ウオラストンプリズム1808、フォトダイオー
ド1809から成る光学系に入射して、これにより光磁
気再生信号が得られる。
【0003】また、反射光の一部はビームスプリッタ1
803で分岐され、レンズ1810、ビームスプリッタ
1811、ナイフエッジ1812、フォトダイオード1
813から成る光学系に入射して、フォーカシングエラ
ー信号が得られ、またビームスプリッタ1811で分岐
してフォトダイオード1814に入射してトラッキング
エラー信号が得られる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光ヘッ
ドでは、特に信号を検出する光学系を構成する光学部品
が多く、光ヘッドが大型でかつ高価になるという問題点
があった。そこで本発明はこのような問題点を解決する
ものであり、その目的とするところは小型で低コストの
光ヘッド及び光記憶再生装置を提供するところにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の光ヘッドの第一の構成は光記憶媒体からの光を四
つの光電変換素子の方向へ分割する二つの不等周期回折
格子領域から成る回折手段と、該回折手段と集光レンズ
とから成る非点収差発生手段と、前記回折手段の0次回
折光の光軸に対して傾斜した面内に位置し、かつ前記光
軸を中心として長辺方向が放射状に配置された帯状の四
つの前記光電変換素子とを有することを特徴とする。
【0006】また、上記目的を達成する本発明の光ヘッ
ドの第二の構成は光磁気記憶媒体からの光を四つの光電
変換素子の方向へ分割する二つの不等周期回折格子領域
から成る回折手段と、該回折手段と集光レンズとから成
る非点収差発生手段と、前記回折手段の0次回折光の光
軸に対して傾斜した面内に位置し、かつ前記光軸を中心
として長辺方向が放射状に配置された帯状の四つの前記
光電変換素子と、該四つの光電変換素子の前方に配置さ
れ、それぞれの透過軸方向が直交した少なくとも2分割
された検光子とを有することを特徴とする。
【0007】ここで、四つの前記光電変換素子の受光領
域が、遮光マスクによって限定されていても良く、また
、四つの前記光電変換素子は、同一のパッケージ内の台
座に、0次回折光の光軸に対して垂直又は傾斜して設置
されることが望ましい。更に、四つの前記光電変換素子
は、光源の実装されるパッケージ内の台座に、0次回折
光の光軸に対して垂直又は傾斜して設置されることが望
ましい。
【0008】また、上記目的を達成する本発明の光記憶
再生装置の第一の構成は請求項1記載の光ヘッドと、前
記二つの不等周期回折格子領域の第1の領域及び第2の
領域からの+1次回折光を受光する光電変換素子の出力
の和と、前記第1の領域及び前記第2の領域からの−1
次回折光を受光する光電変換素子の出力の和との差信号
により焦点合わせを行なうフォーカシングサーボ手段と
、前記第1の領域からの+1次回折光と−1次回折光を
受光する光電変換素子の出力の和と、前記第2の領域か
らの+1次回折光と−1次回折光を受光する光電変換素
子の出力の和との差信号によりトラッキングを行うトラ
ッキングサーボ手段とを有することを特徴とする。
【0009】また、上記目的を達成する本発明の光記憶
再生装置の第二の構成は請求項2記載の光ヘッドと、前
記二つの不等周期回折格子領域の第1の領域及び第2の
領域からの+1次回折光を受光する光電変換素子の出力
の和と、前記第1の領域及び前記第2の領域からの−1
次回折光を受光する光電変換素子の出力の和との差信号
により焦点合わせを行なうフォーカシングサーボ手段と
、前記第1の領域からの+1次回折光と−1次回折光を
受光する光電変換素子の出力の和と、前記第2の領域か
らの+1次回折光と−1次回折光を受光する光電変換素
子の出力の和との差信号によりトラッキングを行うトラ
ッキングサーボ手段と、前記四つの光電変換素子のうち
第1と第2の光電変換素子の前方に配置された前記検光
子の透過軸の方向は、光源の偏光方向と45度をなすと
ともに、第3と第4の光電変換素子の前方に配置された
もう一方の前記検光子の透過軸とは90度をなし、前記
第1と第2の光電変換素子の出力の和と、前記第3と第
4の光電変換素子の出力の和との差信号の高周波成分よ
り光磁気再生信号を得る光磁気信号再生手段とを有する
ことを特徴とする。
【0010】
【実施例】(実施例1) 図1〜図7に本発明の第一の実施例に係る光ヘッド及び
この光ヘッドを使用した光記憶再生装置を示す。図1は
本実施例の光ヘッドの主要断面図である。図中、101
は光源である半導体レーザ、102は集光レンズ、10
3は回折手段、104は対物レンズ、105は光磁気記
憶媒体として用いられる光記憶媒体、106A,106
B,106C,106Dは光電変換素子であり、yは光
記憶媒体105のトラックの方向を示す。
【0011】半導体レーザ101を出射した光束は、集
光レンズ102により平行光となった後、回折手段10
3を透過して対物レンズ104で集光され、光記憶媒体
105上に光スポットを形成する。光記憶媒体105に
よって反射された光は再び対物レンズ104を介して回
折手段103に至る。回折手段103は位相型の回折格
子であって、図2に示す平面的なパターンを有している
。回折手段103は境界線201によって二つの不等周
期回折格子領域103A,103Bに分割されており、
この境界線201は光記憶媒体105のトラック(y方
向)と平行である。それぞれの不等周期回折格子領域1
03A,103Bは、単調に周期が増加あるいは減少す
る直線格子202から成り、これらの直線格子202の
方向は境界線201に対してある角度をなし、二つの領
域103A,103Bで互いに対称になっている。
【0012】ここでは不等周期回折格子103A,10
3Bのパターンとして境界線201に対して対称な直線
格子202を例として挙げたが、同様な機能を果たせば
このパターンに限定されるものではない。不等周期回折
格子領域103Aの格子パターンは、図19に示すよう
に一方向に周期が変化している格子パターン1902を
持つ回折手段1901を、図中時計方向に約10度回転
させたものの右半分のパターンと同じであり、もう一方
の不等周期回折格子領域103Bのパターンは、同図に
示す回折手段1901を図中反時計方向に約10度回転
したものの右半分のパターンと同じである。図19に示
すような回折格子1901は、入射する平行光を、焦線
に収束するような+1次回折光に、また、焦線から発散
するような−1次光に変換する機能を有している。尚、
図中では、角度を誇張して描画した。
【0013】この回折手段103の二つの不等周期回折
格子領域103A,103Bのそれぞれの+1次及び−
1次回折光、合計4本の回折光は四つの光電変換素子1
06A,106B,106C,106Dで受光される。 光電変換素子106A,106B,106C,106D
は、回折手段103から見て図3に示すように半導体レ
ーザ101を中心として配置された帯状のものである。 即ち、光電変換素子106A,106B,106C,1
06Dは回折手段103の0次回折光の光軸に対して長
辺方向が放射状に配置されている。
【0014】更に、この四つの光電変換素子106A,
106B,106C,106Dは、半導体レーザ101
から対物レンズ104に至る光軸に対して一方向に傾斜
した面内に位置している。即ち、不等周期回折格子10
3A,103Bと集光レンズ102の組合せによって回
折光には非点収差が発生するので、回折光の最小錯乱円
の位置に光電変換素子106A〜106Dが配置される
ように前記光軸に沿って光電変換素子106A〜106
Dを言わば段違いに配設したのである。本実施例では、
光電変換素子106A〜106Dの面を、前記光軸に対
して傾斜した面内となるようにそれぞれ傾斜した面とし
ているが、前記光軸に沿った方向に段違いに設けられれ
ば前記光軸に対して垂直な面としても良いものである。
【0015】光電変換素子106A,106B,106
C,106Dの前面には図5に示すように偏光板501
,502が配置されている。偏光板501の透過軸の方
向504は、半導体レーザの光の偏光方向503と45
度をなすとともに、偏光板502の透過軸の方向505
と直交している。本実施例では検光子として偏光板を用
いたが、これに限定されるものではなく、検光機能を有
する他の素子を使用することができる。
【0016】具体的には、半導体レーザ101と光電変
換素子106A〜106Dとは、図7に示すようにウイ
ンドウ702のあるパッケージ701の中に実装されて
いる。即ち、図7に示すように半導体レーザ101はヒ
ートシンク703に取り付けられており、光電変換素子
106A,106Bは同一の基板705上に形成されて
おり、その上に偏光板501が貼付けられている。一方
、光電変換素子106C,106Dは同一の基板706
上に形成されており、その上に偏光板502が貼付けら
れ、それぞれの基板705,706は傾斜した台座70
4に取り付けられている。但し、図7(a) は断面図
で、図7(b) はウィンドウ702側からみた平面図
である。
【0017】光記憶媒体105に焦点が合った状態での
光電変換素子106A〜106Dの光スポット形状を図
4(a) に示すように、これら四つの光スポット40
1A,401B,401C,401Dは光電変換素子1
06A〜106Dの受光領域内に入っている。ここで、
光スポット401Aは回折手段103の一方の不等周期
回折格子領域103Bの+1次回折光、光スポット40
1Dは−1次回折光であり、光スポット401Bは回折
手段103のもう一方の不等周期回折格子領域103A
の+1次回折光、光スポット401Cは−1次回折光で
ある。
【0018】このように光スポット401A,401B
,401C,401Dが光電変換素子106A〜106
Dの受光領域内に入っている状態では、各受光領域の光
量が等しいから、次の等式(1) が成り立つ。 (VA+VB)−(VC+VD)=0        
…(1) 但し、VA,VB,VC,VDはそれぞれ光
電変換素子106A,106B,106C,106Dか
らの出力である。
【0019】光記憶媒体105が対物レンズ104から
遠すぎる場合は図4(b) に示すように、光スポット
401A,401Bは光電変換素子106A,106B
の長辺方向に長くなるが、光電変換素子106A,10
6Bの受光領域内におさまっているのに対し、一方、光
スポット401C,401Dは光電変換素子106C,
106Dの短軸方向に長くなり、光電変換素子106C
,106Dの受光領域には一部の光量しか入らなくなる
。この為、次の不等式(2)が成り立つ。
【0020】 (VA+VB)−(VC+VD)>0        
…(2) 光記憶媒体105が対物レンズ104に近す
ぎる場合は図4(c) に示すように、光スポット40
1C,401Dは光電変換素子106C,106Dの長
辺方向に長くなるが、光電変換素子106C,106D
の受光領域内におさまっているのに対し、一方、光スポ
ット401A,401Bは光電変換素子106A,10
6Bの短軸方向に長くなり、光電変換素子106A,1
06Bの受光領域には一部の光量しか入らなくなる。こ
の為、次の不等式(3) が成り立つ。
【0021】 (VA+VB)−(VC+VD)<0        
…(3) このように、二つの不等周期回折格子領域1
03A,103Bそれぞれからの+1次回折光を受光す
る二つの前記光電変換素子106A,106Bの出力の
和と、−1次回折光を受光する他の二つの前記光電変換
素子106C,106Dの出力の和を比較することによ
り焦点のずれを示すフォーカシングエラー信号を得るこ
とができる。
【0022】引き続き、トラッキングエラー信号を得る
方法を説明する。対物レンズ104によって形成される
光スポットが光記憶媒体105上のトラックからずれる
と、光記憶媒体105上のトラックの方向(y方向)と
境界線201とは平行であるので、二つの不等周期回折
格子領域103A,103Bに入射する光量に差が生じ
る。従って、一方の不等周期回折格子領域103Aの+
1次及び−1次回折光を受光する光電変換素子106B
,106Cの出力の和と、もう一方の不等周期回折格子
領域103Bの+1次及び−1次回折光を受光する光電
変換素子106A,106Dの出力の和とを比較するこ
とによって、光スポットのトラックからのずれを示すト
ラッキングエラー信号を得ることができる。即ち、次に
示す式(4) を求めて、これが0であれば、トラッキ
ングは正常であるし、正又は負である時には、左右にト
ラッキングがずれていることになる。
【0023】 (VB+VC)−(VA+VD)          
  …(4) 一方、光記憶媒体の情報を再生する方法
については二つの方法がある。光記憶媒体が相変化型な
どのように、情報が反射光の強度変化によって再生され
る場合には、四つの光電変換素子の出力の総和を求めれ
ば良い。一方、光記憶媒体が光磁気記憶媒体である場合
は、次のように情報を再生する。即ち、図5に示すよう
に光電変換素子106A,106Bの前に検光子として
配置される偏光板501の透過軸方向504は、光源で
ある半導体レーザ101の光の偏光方向503と45度
をなしている。 一方、光電変換素子106C,106Dの前に検光子と
して配置される偏光板502の透過軸方向505は、偏
光板501の透過軸方向504と直交している。従って
、光電変換素子106A,106Bの出力の和から光電
変換素子106C,106Dの出力の和を引いた差信号
を次式(5) に示すように求めることによって光記憶
媒体105での光の偏光方向の回転を検出することがで
き、情報を再生することができる。
【0024】 (VA+VB)−(VC+VD)      …(5)
 この演算は上述したフォーカシングエラー信号を得る
演算と同じであるが、それぞれの周波数成分の違いから
、この演算出力の低周波成分からフォーカシングエラー
信号を、また高周波成分から情報信号を得ることができ
る。フォーカシングエラー信号及び光磁気再生信号を得
るフォーカシングサーボ手段及び光磁気信号再生手段で
ある信号処理回路は図5に示す構成となっている。即ち
、四つの光電変換素子106A,106B,106C,
106Dからの出力はそれぞれローノイズ広帯域プリア
ンプ506A,506B,506C,506Dにより電
流電圧変換される。光電変換素子106A,106Bか
らの信号は加算器507で加算され、また、光電変換素
子106C,106Dからの信号は加算器508で加算
される。この二つの加算器507,508からの出力は
減算器509に入力され差信号が出力される。この差信
号の高周波成分をハイパスフィルタ510によって取り
出すと光磁気信号512が得られ、低周波成分をローパ
スフィルタ511によって取り出すとフォーカシングエ
ラー信号513が得られる。
【0025】一方、トラッキングエラー信号を得るトラ
ッキングサーボ手段である信号処理回路は図6に示す構
成となっている。即ち、四つの光電変換素子106A,
106B,106C,106Dからの出力はそれぞれロ
ーノイズ広帯域プリアンプ506A,506B,506
C,506Dにより電圧電流変換される。光電変換素子
106B,106Cからの信号は加算器601で加算さ
れ、また、光電変換素子106A,106Dからの信号
は加算器602で加算される。この二つの加算器601
,602からの出力は減算器603に入力され、その差
信号としてラッキングエラー信号604が出力される。
【0026】このようにして得られたフォーカシングエ
ラー信号513及びトラッキングエラー信号604に基
づいて対物レンズアクチュエータを駆動して焦点及びト
ラッキングを調整する。本実施例では光電変換素子10
6Aと106Bの前の偏光板501の透過軸方向504
が共通であり、また、光電変換素子106Cと106D
の前の偏光板502の透過軸方向505が共通であるが
、これに限るものではない。例えば、光電変換素子10
6Aと106Cの前の偏光板の透過軸の方向を同じにし
て、また、光電変換素子106Bと106Dの前の偏光
板の透過軸方向505を同じにし、光電変換素子106
Aと106Cからの信号の和から光電変換素子106B
と106Dからの信号の和を引いた差信号あるいはその
高周波成分から光磁気再生信号を得ることも可能である
【0027】光電変換素子の別の構成例を図8に示す。 同図に示すように四つの光電変換素子106A,106
B,106C,106Dは同一の基板801に形成され
ており、光電変換素子106A,106Bの上には偏光
板501が、また、光電変換素子106C,106Dの
上には偏光板502が貼付けられている。基板801の
中央は基板をエッチングすることによって開口部802
となっており、半導体レーザ101がこの開口部に入る
ように実装される。
【0028】本実施例では、光電変換素子106A〜1
06Dの受光領域は長方形としたが、これに限るもので
はなく、楕円のように1方向に長い帯状の形状でも良い
。又、受光領域は光電変換素子そのものの形状でも良い
し、例えば、図9に示すように遮光マスクで制限しても
良い。即ち、二つの光電変換素子106A,106Bの
上に受光領域の部分だけ開口902を持った遮光マスク
901を載せ、更にその上に偏光板501を載せるよう
にしても良い。二つの光電変換素子106A,106B
は個別に作られていても良いし、同一基板に形成されて
いても良い。また、このような構造をパッケージ701
内に実装しても良い。尚、図9(a) は光電変換素子
と遮光マスクと偏光板の積層構造を示す図で、図9(b
) はその断面図である。
【0029】なお、本実施例では光電変換素子106A
〜106Dを半導体レーザ101と同じパッケージに実
装する例を述べたが、半導体レーザと別のパッケージに
入れて、半導体レーザのパッケージの脇に配置しても良
い。 (実施例2) 図10は本発明の光ヘッドの第2の実施例を示す主要断
面図である。
【0030】同図に示すように光源である半導体レーザ
101を出射した光束は、コリメータレンズ1001に
より平行光となった後、ビームスプリッタ1002を透
過して対物レンズ104で集光され、光磁気記憶媒体で
ある光記憶媒体105上に光スポットを形成する。光記
憶媒体105によって反射された光は再び対物レンズ1
04を介してビームスプリッタ1002で光路を曲げら
れ回折手段1003に至る。
【0031】回折手段1003は位相型の回折格子であ
って、0次回折光をできる限り少なくして±1次回折光
の効率を上げるために格子の光学的な深さは波長のほぼ
半分としてある。この回折手段1003の平面的なパタ
ーンは図2に示す実施例1と同様である。即ち、この回
折手段1003は、光記憶媒体105のトラックに平行
な境界線201で二つの領域に分割されており、図10
ではその境界線201は紙面と平行である。境界線20
1により分割された回折手段1003のそれぞれの領域
には、直線格子202から成り、単調に周期が増加ある
いは減少している不等周期回折格子103A,103B
が形成されている。直線格子202の方向は境界線20
1に対してある角度をなし、二つの領域で互いに対称に
なっている。
【0032】不等周期回折格子103A,103Bのパ
ターンとして境界線201に対して対称な直線格子20
2を例として挙げたが、同様な機能を果たせばこのパタ
ーンに限定されるものではない。この回折手段103の
二つの領域103A,103Bのそれぞれの+1次及び
−1次回折光合わせて4本の回折光は四つの光電変換素
子106A,106B,106C,106Dで受光され
る。
【0033】この四つの光電変換素子106A〜106
Dは、回折手段1003の0次回折光の光軸に対して一
方向に傾斜した面内に位置している。また、四つの光電
変換素子106A〜106Dの配置は図3に示す実施例
1と同様であり、光軸を中心として長方形の光電変換素
子106A〜106Dの長辺が放射状に配置されている
【0034】光電変換素子106A〜106Dの前面に
は図5に示す実施例1と同様に偏光板501,502が
配置されている。偏光板501の透過軸の方向504は
、半導体レーザの光の偏光方向503と45度をなすと
ともに、偏光板502の透過軸の方向505と直交して
いる。四つの光電変換素子106A〜106Dは同一パ
ッケージ内の傾斜した台座に実装され、図7において半
導体レーザ101及びヒートシンク703を除いた構造
である。
【0035】光電変換素子106A〜106Dの構成は
実施例1で説明した図7、図8、図9の構成をとること
ができる。フォーカシングエラー信号、トラッキングエ
ラー信号を得る為の回路構成は図5、図6に示す実施例
1と同様である。 (実施例3) 図11は本発明の光ヘッドの第3の実施例の主要断面図
である。
【0036】光源である半導体レーザ101を出射した
光束は、集光レンズ102により平行光となった後、反
射型の回折手段1101で反射して対物レンズ104で
集光され、光記憶媒体105上に光スポットを形成する
。光記憶媒体105によって反射された光は再び対物レ
ンズ104を介して反射型の回折手段1101に至る。
【0037】反射型の回折手段1101は、光記憶媒体
105のトラックに平行な境界線201で二つの領域に
分割されており、図11ではその境界線201は紙面に
平行である。半導体レーザ101と光電変換素子106
A〜106Dの配置、光磁気信号、エラー信号の検出方
法及び信号処理回路は実施例1と同様である。 (実施例4) 図12は本発明の光ヘッドの第4の実施例の主要断面図
である。ここで、光記憶媒体1201は相変化型の記憶
媒体である。
【0038】光源である半導体レーザ101を出射した
光束は、集光レンズ102により平行光となった後、回
折手段103を通過して対物レンズ104で集光され、
光記憶媒体105上に光スポットを形成する。光記憶媒
体105によって反射された光は再び対物レンズ104
を介して回折手段103に至る。回折手段103は位相
型の回折格子であって、その構造は図2に示す実施例1
と同様のものである。
【0039】この回折手段103の二つの領域103A
,103Bのそれぞれの+1次及び−1次回折光、合計
4本の回折光は四つの光電変換素子106A,106B
,106C,106Dで受光される。この四つの光電変
換素子106A〜106Dは、実施例1と同様に半導体
レーザ101から対物レンズ104に至る光軸に対して
一方向に傾斜した面内にある。また、図3に回折手段の
方から見た光電変換素子の配置を示するように、光軸を
中心として長方形の光電変換素子の長軸が放射状に配置
されている。
【0040】実施例1と異なる点は、光電変換素子10
6A〜106Dの前面の偏光板がないことである。半導
体レーザ101と光電変換素子の実装構造は、図7に示
されている構造において偏光板501,502がない構
造である。偏光板501,502を除けば、図8、図9
に示されている光電変換素子の構造もとることができる
【0041】図13、図14に本実施例の光ヘッドを用
いた光記憶再生装置における信号処理回路を示す。まず
、図13によってフォーカシングエラー信号及び記憶媒
体に記憶されている情報を表わす光強度変調信号を得る
信号処理回路を説明する。同図に示すように四つの光電
変換素子106A,106B,106C,106Dから
の出力はローノイズ広帯域プリアンプ506A.506
B.506C,506Dによりそれぞれ電流電圧変換さ
れる。光電変換素子106A,106Bからの信号は加
算器507で加算され、また、光電変換素子106C,
106Dからの信号は加算器508で加算される。 二つの加算器507,508からの出力は加算器130
1に入力され、四つの光電変換素子106A〜106D
からの信号の全和を取ることにより、光強度変調再生信
号1302を得ることができる。一方、二つの加算器5
07,508からの出力は減算器509に入力され、差
信号としてフォーカシングエラー信号1303が得られ
る。
【0042】続いて、図14にトラッキングエラー信号
を得る信号処理回路を示す。この図は図6から偏光板5
01,502を除いたもので、信号処理回路は実施例1
で説明した図6と同じなので説明は省く。以上により得
られたエラー信号によって対物レンズアクチュエータを
駆動し、光記憶再生装置を構成することができる。
【0043】本実施例では光記憶媒体として相変化型の
記憶媒体を用いたが、記憶媒体の情報が光強度の変調に
よって再生できる記憶媒体であれば本実施例の光ヘッド
及び光記憶再生装置を適用することができる。また、図
10、図11に示すような光ヘッドの構成を取ることも
できる。 (実施例5) 図15は本発明の光ヘッドの第5の実施例の主要断面図
である。
【0044】本実施例の光ヘッドは図1に示されている
実施例1の光ヘッドと基本的には同じ構造であるが、回
折手段1501を構成する不等周期回折格子1501A
,1501Bの格子パターンが実施例1と異なっている
。図16に本実施例における回折手段1501の平面的
な格子パターンを示す。回折手段1501は境界線16
01によって二つの不等周期回折格子領域1501A,
1501Bに分割されており、この境界線1601は光
記憶媒体105の図15中紙面に垂直なトラック(y方
向)と平行である。それぞれの不等周期回折格子領域1
501A,1501Bは、単調に周期が増加あるいは減
少する直線格子1602から成り、これらの直線格子1
602の方向は境界線1601に対してある角度をなし
、二つの領域1501A,1501Bで互いに約20度
回転した状態である。尚、図中では、角度を誇張して描
画した。
【0045】不等周期回折格子領域1501Aの格子パ
ターンは、図19に示すように一方向に周期が変化して
いる格子パターン1902を持つ回折手段1901を図
中時計方向に約10度回転したものの下半分のパターン
と同じであり、もう一方の不等周期回折格子領域150
1Bの格子パターンは、同図に示す回折手段1901を
図中反時計方向に約10度回転させたものの上半分のパ
ターンと同じである。尚、図中では、角度を誇張して描
画した。
【0046】この回折手段1501の二つの領域150
1A,1501Bのそれぞれの+1次及び−1次回折光
合わせて4本の回折光を四つの光電変換素子106A,
106B,106C,106Dで受光する。この四つの
光電変換素子106A〜106Dは、半導体レーザ10
1から対物レンズに至る光軸、及びy軸に対して一方向
に傾斜した面内にある。また、図17に回折手段150
1の方から見た光電変換素子106A〜106Dの配置
を示したが、光軸を中心として長方形の光電変換素子の
長軸が放射状に配置されている。
【0047】光電変換素子の前面には図15に示すよう
に偏光板501,502が配置されている。実施例1と
同様に、偏光板501の透過軸の方向は、半導体レーザ
の光の偏光方向と45度をなすとともに、偏光板502
の透過軸の方向と直交している。光ヘッドの構成として
は、本実施例のように図16の格子パターンの回折手段
を用いて、図10、図11の様な構成も可能である。ま
た、相変化型などの記憶媒体に対しては図12に示すよ
うな構成も可能である。
【0048】光電変換素子の実装、あるいは半導体レー
ザと光電変換素子の実装については、実施例1、実施例
2で述べた構成を適用できる。図5、図6に示す信号処
理回路を用いることによって実施例1と同様に光磁気再
生信号、フォーカシングエラー信号、及びトラッキング
エラー信号を得ることができ、光記憶再生装置を構成す
ることができる。 (実施例6) 図20〜図28は本発明の第6の実施例を示すものであ
る。本実施例は基本的な構成は、前述した実施例1と同
様であるが、光電変換素子106A〜106Dの面の傾
斜及び回折手段103の格子パターンが異なっている。
【0049】即ち、本実施例では、光電変換素子106
A〜106Dは、半導体レーザ101から対物レンズ1
04に至る光軸に対して一方向に傾斜した面内に位置し
ている点は実施例1と同様である。但し、本実施例では
、光電変換素子106A〜106Dの面を、前記光軸に
沿った方向に段違いに設けつつ、前記光軸に対して垂直
な面としたものである。このように本実施例では、光電
変換素子106A〜106Dの面を配置させても、不等
周期回折格子103A,103Bと集光レンズ102の
組合せによる非点収差を発生する回折光回折光の最小錯
乱円の位置に光電変換素子106A〜106Dが配置す
るので、回折手段103の二つの不等周期回折格子領域
103A,103Bのそれぞれの+1次及び−1次回折
光、合計4本の回折光は四つの光電変換素子106A,
106B,106C,106Dで受光されることになる
。特に、このような構成とすると製造が容易となる利点
がある。具体的には、図26に示すように、ウインドウ
702のあるパッケージ701の中に実装されている。 即ち、図26に示すように半導体レーザ101はヒート
シンク703に取り付けられており、光電変換素子10
6A,106Bは同一の基板705上に形成されており
、その上に偏光板501が貼付けられている。一方、光
電変換素子106C,106Dは同一の基板706上に
形成されており、その上に偏光板502が貼付けられ、
それぞれの基板705,706は垂直な台座704aに
取り付けられている。尚、光電変換素子の別の構成とし
ても良い。例えば、図27に示すように四つの光電変換
素子106A,106B,106C,106Dは同一の
基板801に形成されており、光電変換素子106A,
106Bの上には偏光板501が、また、光電変換素子
106C,106Dの上には偏光板502が貼付けられ
ている。基板801の中央には段差2701が設けられ
ると共にその中心には基板をエッチングすることによっ
て開口部802となっており、半導体レーザ101がこ
の開口部に入るように実装される。 (実施例7) 図29は本発明の光ヘッドの第7の実施例における光電
変換素子2901A,2901B,2901C,290
1Dの配置を示している図である。光電変換素子以外の
光学系は、図1、図2と同様であり、また、信号検出系
の構成は、図5、図6と同様である。回折手段によって
回折された光の最小錯乱円の形状を光線追跡法で求める
と、+1次回折光(2902A,2902B)の幅をW
1、−1次回折光(2902C,2902D)の幅をW
2としたときに、+1次回折光の方が大きい。すなわち
、 W1>W2 となる。別な表現をすれば、光ヘッドの対物レンズが記
録媒体に合焦している状態において、光電変換素子上の
+1次回折光の光スポット2902A,2902Bの幅
W1は、−1次回折光の光スポット2902C,290
2Dの幅W2より大きいということである。従って、図
29(a) に示すように、光電変換素子2901A,
2901B,2901C,2901Dそれぞれの幅を、
合焦時に入射する光スポットの幅と同じくすることによ
って、正確で感度の高いエラー信号、光磁気信号を得る
ことが可能になる。例えば、本実施例における光電変換
素子の幅の値を挙げると、 +1次回折光用(2901A,2901B)はW1=9
5μm、 −1次回折光用(2901C,2901D)はW2=8
0μmである。
【0050】図29(b) は、記録媒体が対物レンズ
から遠ざかった場合の光スポットの変化、図29(c)
 は、記録媒体が対物レンズに近づいた場合の光スポッ
トの変化を示している。図29に示すように光電変換素
子の幅を光スポットの幅に応じて変えた場合には図32
に示すフォーカシングエラー信号が得られる。図32に
示すように合焦位置にある時だけ、フォーカスエラー信
号が0となり、合焦位置から記録媒体が対物レンズに近
づく或いは遠ざかると、フォーカスエラー信号は負の値
或いは正の値となる。横軸の「遠」「近」は、記録媒体
が、合焦状態に対して対物レンズより遠ざかる方向ある
いは、対物レンズに近づく方向に変位したことを表わし
、「0」は合焦位置を示している。
【0051】次に、光電変換素子の幅を+1次回折光(
2902A,2902B)、−1次回折光(2902C
,2902D)の幅と異ならせた場合について、図30
、図31、図33、図34を参照して説明する。図30
は、−1次回折光を受光する光電変換素子2901C,
2901Dの幅を、光スポット2902C,2902D
の幅より大きなW1とした場合を示している。図30(
a) は合焦状態である。図30(b) ,(c) は
、記録媒体が対物レンズから遠ざかる方向に変位する場
合の光スポットの変化を示しており、同図(b) は記
録媒体が合焦位置からわずかに遠ざかった場合、同図(
c) は更に遠ざかった場合を示している。記録媒体が
対物レンズから遠ざかる方向に変位すると、図30(b
) (c) に示すように、−1次回折光の光スポット
2902C,2902Dの形状が光電変換素子の幅方向
に引き伸ばされていくように変化する。図30(b) 
では、記録媒体の変位はわずかである。−1次回折光を
受光する光電変換素子2901C,2901Dの幅が、
合焦時の光スポットの大きさより大きいために、記録媒
体のわずかな変位では、−1次回折光の光スポット29
02C,2902Dは光電変換素子からはみ出さない。 一方、フォーカシングエラー信号は、作用の項で説明し
たように、+1次回折光を受ける光電変換素子(290
1A,2901B)の出力の和から、−1次回折光を受
ける光電変換素子(2901C,2901D)の出力の
和を引いたものであるから、図30(b) の状態でも
相変わらずフォーカシングエラー信号は0のままである
【0052】記録媒体が図30(b) の状態からさら
に遠ざかると、光スポットは図30(c) のようにな
り、−1次回折光(2902C,2902D)が光電変
換素子からはみ出すようになり、0でないフォ−カシン
グエラ−信号が得られる。図30に示したような、−1
次回折光を受ける光電変換素子の幅が+1次回折光の光
スポットの大きさと同じ場合に得られるフォ−カシング
エラ−信号を図33に示す。図33の中のa,b,cは
、それぞれ図30の(a) ,(b) ,(c) の状
態に対応している。図33からわかるように、−1次回
折光を受ける光電変換素子2901C,2901Dの幅
を、+1次回折光を受ける光電変換素子2901A,2
901Bの幅と同じにすると、ディスクが変位しても正
しいフォーカシングエラー信号が得られない領域が生じ
てしまう。
【0053】次に、+1次回折光を受ける光電変換素子
2901A,2901Bの幅が、−1次回折光を受ける
光電変換素子2901C,2901Dの幅W2と同じ場
合を考えてみる。合焦時の状態を図31に示す。この場
合、+1次回折光の光スポット2902A,2902B
の大きさは光電変換素子2901A,2901Bの幅W
2より大きいので、この時すでにフォーカシングエラー
信号が生じていることになる。フォーカシングエラー信
号を図34に示す。図34から明らかなように、ディス
ク変位がゼロでも、フォーカスエラー信号はマイナスの
値を持ち、誤ったエラー信号を出している。
【0054】以上説明したように、+1次回折光と−1
次回折光の光スポットの大きさに合わせて光電変換素子
の幅を選ぶことによって、正確なフォーカシングエラー
信号を得ることができる。また、光磁気信号にしても、
光電変換素子で得られる出力の差動信号であるから、光
スポットの大きさに応じて光電変換素子の幅が選ばれる
ことが望ましい。
【0055】以上実施例を述べたが、光源としては、半
導体レーザに限らずコヒーレントな光源あるいは2次高
調波等を利用することができる。
【0056】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、信号
検出に必要な光学部品が回折手段だけで済むので光ヘッ
ドを小型化できるという効果を有する。特に、光磁気記
憶媒体からの信号を検出する場合には回折手段と偏光板
だけで済むので、光学部品が減るとともに高価な偏光光
学部品が不要になり、小型で廉価な光ヘッドを構成でき
るという効果を有する。また、光電変換素子の形状が揃
ってるとともに対称的なので高速信号に対しても良好な
信号再生が行えるという効果を有する。また、記憶媒体
の情報を再生する場合、フォーカシングエラー信号を得
る場合、及びトラッキングエラー信号を得る場合につい
て、四つの光電変換素子全てからの信号を利用するので
、無駄になる光がないという効果を有する。さらに、帯
状の光電変換素子の長辺方向が、回折手段を構成する回
折格子の格子溝の方向に対してほぼ直交しているので、
光源の波長変動がある場合でも回折光スポットは光電変
換素子の長辺方向に移動し、信号検出に影響を与えない
という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における光ヘッドの主要
断面図である。
【図2】本発明の第1の実施例における光ヘッドで用い
られる回折手段の平面図である。
【図3】本発明の第1の実施例における光ヘッドの光電
変換素子及び半導体レーザの配置図である。
【図4】本発明の光ヘッドにおけるエラー信号検出機構
を説明する図である。
【図5】本発明の第1の実施例における光記憶再生装置
の光磁気再生信号およびフォーカシングエラー信号の信
号処理回路の構成図である。
【図6】本発明の第1の実施例における光記憶再生装置
のトラッキングエラー信号の信号処理回路の構成図であ
る。
【図7】本発明の第1の実施例における光ヘッドの光電
変換素子と半導体レーザの実装構造を示す図である。
【図8】本発明の光ヘッドにおける光電変換素子の他の
構造を示す図である。
【図9】本発明の光ヘッドにおける光電変換素子の他の
構造を示す図である。
【図10】本発明の第2の実施例における光ヘッドの主
要断面図である。
【図11】本発明の第3の実施例における光ヘッドの主
要断面図である。
【図12】本発明の第4の実施例における光ヘッドの主
要断面図である。
【図13】本発明の第4の実施例における光記憶再生装
置の光強度変調再生信号およびフォーカシングエラー信
号の信号処理回路の構成図である。
【図14】本発明の第4の実施例における光記憶再生装
置のトラッキングエラー信号の信号処理回路の構成図で
ある。
【図15】本発明の第5の実施例における光ヘッドの主
要断面図である。
【図16】本発明の第5の実施例における光ヘッドで用
いられる回折手段の平面図である。
【図17】本発明の第5の実施例における光ヘッドの光
電変換素子及び半導体レーザの配置図である。
【図18】従来の光ヘッドの構成図である。
【図19】一方向に周期が周期的に変化している格子パ
ターンを有する回折手段を示す説明図である。
【図20】本発明の第6の実施例における光ヘッドの主
要断面図である。
【図21】本発明の第6の実施例における光ヘッドで用
いられる回折手段の平面図である。
【図22】本発明の第6の実施例における光ヘッドの光
電変換素子及び半導体レーザの配置図である。
【図23】本発明の光ヘッドにおけるエラー信号検出機
構を説明する図である。
【図24】本発明の第6の実施例における光記憶再生装
置の光磁気再生信号およびフォーカシングエラー信号の
信号処理回路の構成図である。
【図25】本発明の第6の実施例における光記憶再生装
置のトラッキングエラー信号の信号処理回路の構成図で
ある。
【図26】本発明の第6の実施例における光ヘッドの光
電変換素子と半導体レーザの実装構造を示す図である。
【図27】本発明の光ヘッドにおける光電変換素子の他
の構造を示す図である。
【図28】本発明の光ヘッドにおける光電変換素子の他
の構造を示す図である。
【図29】本発明の第7の実施例に係り、光電変換素子
の幅を、合焦時に入射する光スポットの幅と同じくした
光ヘッドを示す構成図である。
【図30】本発明の比較例に係り、光電変換素子の幅を
、合焦時に入射する光スポットの幅と異ならせた光ヘッ
ドを示す構成図である。
【図31】本発明の比較例に係り、光電変換素子の幅を
、合焦時に入射する光スポットの幅と異ならせた光ヘッ
ドを示す構成図である。
【図32】図29の光ヘッドによるフォーカスエラー信
号と合焦位置の関係を示すグラフである。
【図33】図30の光ヘッドによるフォーカスエラー信
号と合焦位置の関係を示すグラフである。
【図34】図31の光ヘッドによるフォーカスエラー信
号と合焦位置の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
101,1801  半導体レーザ 102,1004  集光レンズ 103,1003,1501  回折手段103A,1
03B,1501A,1501B  不等周期回折格子
領域 104,1805  対物レンズ 105,1201,1806  光記憶媒体106A,
106B,106C,106D  光電変換素子 201,1601  境界線 202,1602  格子パターン 401A,401B,401C,401D  回折光ス
ポット 501,502  偏光板 503  半導体レーザの偏光方向 504,505  偏光板の透過軸方向506A,50
6B,506C,506D  プリアンプ507,50
8,601,602,1301  加算器509,60
3  減算器 510  ハイパスフィルタ 511  ローパスフィルタ 512  光磁気再生信号 513,1303  フォーカシングエラー信号604
  トラッキングエラー信号 701  パッケージ 702  ウィンドウ 703  ヒートシンク 704  傾斜した台座 704a  垂直な台座 705,706,801  光電変換素子基板802 
 開口部 901  遮光マスク 902  開口部 1001,1802  コリメータレンズ1002,1
803,1804,1811  ビームスプリッタ 1101  反射型回折手段 1302  光強度変調再生信号 1807,1810  レンズ 1808  ウオラストンプリズム 1809,1813,1814  フォトダイオード1
812  ナイフエッジ 2901A,2901B,2901C,2901D  
光電変換素子 2902A,2902B,2902C,2902D  
光スポット

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  光記憶媒体からの光を四つの光電変換
    素子の方向へ分割する二つの不等周期回折格子領域から
    成る回折手段と、該回折手段と集光レンズとから成る非
    点収差発生手段と、前記回折手段の0次回折光の光軸に
    対して傾斜した面内に位置し、かつ前記光軸を中心とし
    て長辺方向が放射状に配置された帯状の四つの前記光電
    変換素子とを有することを特徴とする光ヘッド。
  2. 【請求項2】  光磁気記憶媒体からの光を四つの光電
    変換素子の方向へ分割する二つの不等周期回折格子領域
    から成る回折手段と、該回折手段と集光レンズとから成
    る非点収差発生手段と、前記回折手段の0次回折光の光
    軸に対して傾斜した面内に位置し、かつ前記光軸を中心
    として長辺方向が放射状に配置された帯状の四つの前記
    光電変換素子と、該四つの光電変換素子の前方に配置さ
    れ、それぞれの透過軸方向が直交した少なくとも2分割
    された検光子とを有することを特徴とする光ヘッド。
  3. 【請求項3】  四つの前記光電変換素子の受光領域が
    、遮光マスクによって限定されていることを特徴とする
    請求項1あるいは請求項2記載の光ヘッド。
  4. 【請求項4】  四つの前記光電変換素子は、同一のパ
    ッケージ内の台座に、0次回折光の光軸に対して垂直又
    は傾斜して設置されることを特徴とする請求項1あるい
    は請求項2記載の光ヘッド。
  5. 【請求項5】  四つの前記光電変換素子は、光源の実
    装されるパッケージ内の台座に、0次回折光の光軸に対
    して垂直又は傾斜して設置されることを特徴とする請求
    項1あるいは請求項2記載の光ヘッド。
  6. 【請求項6】  請求項1記載の光ヘッドと、前記二つ
    の不等周期回折格子領域の第1の領域及び第2の領域か
    らの+1次回折光を受光する光電変換素子の出力の和と
    、前記第1の領域及び前記第2の領域からの−1次回折
    光を受光する光電変換素子の出力の和との差信号により
    焦点合わせを行なうフォーカシングサーボ手段と、前記
    第1の領域からの+1次回折光と−1次回折光を受光す
    る光電変換素子の出力の和と、前記第2の領域からの+
    1次回折光と−1次回折光を受光する光電変換素子の出
    力の和との差信号によりトラッキングを行うトラッキン
    グサーボ手段とを有することを特徴とする光記憶再生装
    置。
  7. 【請求項7】  請求項2記載の光ヘッドと、前記二つ
    の不等周期回折格子領域の第1の領域及び第2の領域か
    らの+1次回折光を受光する光電変換素子の出力の和と
    、前記第1の領域及び前記第2の領域からの−1次回折
    光を受光する光電変換素子の出力の和との差信号により
    焦点合わせを行なうフォーカシングサーボ手段と、前記
    第1の領域からの+1次回折光と−1次回折光を受光す
    る光電変換素子の出力の和と、前記第2の領域からの+
    1次回折光と−1次回折光を受光する光電変換素子の出
    力の和との差信号によりトラッキングを行うトラッキン
    グサーボ手段と、前記四つの光電変換素子のうち第1と
    第2の光電変換素子の前方に配置された前記検光子の透
    過軸の方向は、光源の偏光方向と45度をなすとともに
    、第3と第4の光電変換素子の前方に配置されたもう一
    方の前記検光子の透過軸とは90度をなし、前記第1と
    第2の光電変換素子の出力の和と、前記第3と第4の光
    電変換素子の出力の和との差信号の高周波成分より光磁
    気再生信号を得る光磁気信号再生手段とを有することを
    特徴とする光記憶再生装置。
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