JPH0792928B2 - 光ピツクアツプ高密度記録情報再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、音響機器やビデオ等の映像機器分野における
光ディスクメモリやディジタルオーディオディスク（DA
D）等の光ディスク装置に使用する光ピックアップ高密
度情報記録媒体ディスクに記憶した情報を再生するため
の光ピックアップ高密度情報再生装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 近年、ディジタル情報や映像情報を高密度情報記録が可
能な光情報記録媒体ディスクに記憶させ、大量のソフト
ウェア再生メモリとして使用する記録装置の開発が進め
られている。

これらの記録装置の中で、記録トラックが形成され、該
記録トラックに光学的に情報を記録する記録面を有する
情報記録媒体円板状ディスクを備えた高密度記録情報媒
体再生装置における重要要素技術として次のような技術
が開発されている。

すなわち、レーザ光ピックアップ結像光学系を用いて光
収束される読み取り用光ビームスポツトをフォーカシン
グ制御し、情報記録媒体から成る回転円板ディスクの情
報トラック溝にその相対位置を常時正確に検知しつつ追
従制御される技術である。

これら技術により、特に光学式ピックアップを用いた非
接触式円板ディスク再生装置において、ピックアップ自
体をトラッキング方向すなわちディスクの半径方向に自
由に移動させ、所望の情報信号を高速選出する検索サー
チ動作を容易に行うことができる。

上記検索サーチ動作は、一般にピックアップ内の信号検
出部として対物レンズ等の収束性結像光学素子をキック
パルスによって所定量移動させるいわゆるレンズキック
によって行われるが、このレンズキックによる検索サー
チ動作終了後、対物レンズ等の光学素子の移動をいかに
急速に停止させ、ビームスポットを所望のトラック上に
いかにすみみやかに収束させるかが重要となるものであ
る。

第12図は、特開昭60−28044号公報に示された上記従来
例に関する光ピックアップ高密度記録再生装置を示す説
明図である。

図において、（１）は半導体レーザ、（２）は射出光、
（３）は第１のガラス基板、（４）はコリメート用オフ
アクシスグレーティングレンズ、（５）は平行光束、
（６）は第２のガラス基板、（７）は光収束用オフアク
シスグレーティングレンズ、（８）は１次回折光、
（９）はディスク、（10）は情報記録面、（11）は光
軸、（12）は零次透過光、（13）は非点収差用グレーテ
ィングレンズ、（14）は４分割光検出器である。

次に従来例の動作について説明する。半導体レーザ
（１）からの射出光（２）は、第１のガラス基板（３）
の１部に形成されたコリメート用オフアクシスグレーテ
ィングレンズ（４）で集められ、この第１のガラス基板
（３）面の法線に対して数10゜の角度をなす平行光束と
なり第２のガラス基板（６）の一部に形成された光収束
用オフアクシスグレーティングレンズ（７）へ入射す
る。

この平行光束（５）の光収束用オフアクシスグレーティ
ングレンズ（７）による１次回折光（８）はディスク
（９）の中の情報記録面（10）上に収束する。この場
合、１次回折光（８）の光軸が情報記録面（10）に対し
て垂直になるようにオフアクシスグレーティングレンズ
（７）が形成されている。

焦点位置におかれたピットの情報を含んだ１次回折光
（８）の反射光は再び収束用のオフアクシスグレーティ
ングレンズ（７）に向うが、この反射光のうちの零次透
過光（12）は単に透過光として後方へ進行し、光収束用
のオフアクシスグレーティングレンズ（７）への入射光
である平行光束（５）の光軸と異なる光軸（11）を有す
ることになる。

従って、半導体レーザ（１）からの射出光（２）あるい
は平行先（５）と情報記録面（10）からのピット情報を
含んだ零次透過光（12）とを分割することができる。こ
のようにして得られた零次透過板（12）からなる反射光
から第１のガラス基板（３）の一部に形成された、例え
ば非点収差光学用グレーティングレンズ（３）と、例え
ば４分割光検出器（14）からなる光電変換受光部光学系
により記録情報信号、フォーカス誤差信号、トラッキン
グ誤差信号を検出する。

［発明が解決しようとする問題点］ 以上説明した従来例に関する光ピックアップ高密度記録
情報再生装置においては、次に説明する問題点を有す
る。

第１に、透過形のオフアクシスグレーティングレンズを
２枚と透過形のインライン形グレーティングレンズを用
いているため光の利用効率が非常に低いという問題点が
ある。例えば上記コリメータ用オフアクシスグレーティ
ングレンズ（４）の１次回折光の回折効率が開口数が0.
1程度であるので比較的高くなるが、それでもたかだか3
0％であり、光収束用オフアクシスグレーティングレン
ズ（７）では、従来は、１次回折光の回折効率は、21％
程度でしかない問題点があった。

また、上記非点収差光学用グレーティングセレンズ（1
3）の１次回折光の回折効率も従来は30％程度でしかな
い問題点があった。

従って、仮に上記光収束用オフアクシスグレーティング
レンズの零次回折光の回折効率を50％、上記光ディスク
の反射率を100％と上限に近いすぐれた光学システムを
採用し得たとしても、上記コリメータ用オフアクシスグ
レーティングレンズ（３）から非点収差用グレーティン
グレンズ（13）に至るまでの総合効率は、0.95％程度に
しか至らない問題点があった。

第２に、光収束用オフアクシスグレーティングレンズ
（７）においては、光ディスク（９）の情報記録面（1
0）に記録されているピット情報を読み出すためには射
出側の開口数としてNA＝0.45〜0.5必要であり、しかも
入射光である上記平行光束（５）は上記光収束用オフア
クシスグレーティングレンズの射出側光軸（11）に対し
て30゜程度傾いているので等価的な回折角度の最大値は
57゜にも達し、波長がλ＝780μｍの半導体レーザ光に
対する最小格子間隔は0.82μｍ程度となるうえ、矩形形
状の回折格子としたときの格子幅は0.41μｍ程度とな
り、サブミクロンの加工精度が要求されるという問題点
がある。さらに、回折効率を上げるためには格子形状を
ブレーズ化しなければならないが、格子間隔0.82μｍで
格子形状を三角形状にするのは先端加工技術を駆使した
としても容易でないという問題点がある。

第３に、半導体レーザ（１）、第１のガラス基板
（３）、第２のガラス基板（６）及び４分割光検出器
（14）は一つの筺体（15）に組み込まれているが、第12
図に示された構成では寸法が大きくなってもオートフォ
ーカス、オートトラッキングを実現するためには上記筺
体（15）全体を一体駆動しなければならず、第12図には
図示せぬアクチュエータの駆動総重量を大きくせねばな
らないという問題点がある。

第４に、情報記録面（10）のピット情報を読み出す回折
限界の光収束スポットを得るために上記光収束用オフア
クシスグレーティングレンズ（７）の１次回折光を用い
ているが、このレンズの開口数は前記のようにNA＝0.45
〜0.5というものであり、その最小格子間隔は0.82μｍ
程度になっており、このような高開口数のグレーティン
グレンズでは光源である半導体レーザの波長の変化に対
して敏感であり、レンズ等光収束素子の焦点距離や回折
角度が大きく変化するとともに収差が大きくなるという
問題点がある。

そして、第５の問題点として従来の装置においては、構
成要素部品点数も多いため仮に部品単体としての加工精
度を出し得たとしても部品相互のアセンブリ上の精度を
部品相互に及ぼし合う位置ズレ等を考え極めて精度良く
位置合せしなければならないという組立上の問題点も有
している。

以上説明したように、本発明は、上記問題点を解決し、
部品点数を減じた簡素な構成である上に薄形化が可能で
しかも製作及びアセンブリ上の位置アジャストを容易に
することにより、量産性が良く安価で特性の良好な光ピ
ックアップ高密度記録情報再生装置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］ 本発明に関する光ピックアップ高密度記録情報再生装置
は、従来の上記コリメータ用オフアクシスレンズ（４）
と光収束用オフアクシスグレーティングレンズ（７）の
両機能を単玉の対物レンズ等の収束性光学素子に置換
し、従来の光収束用オフアクシスグレーティングレンズ
（７）の入射光と反射光の光分割作用と非点収差光学用
グレーティングレンズ（13）の両機能を１枚の反射型回
折格子レンズ系に共有させる形で置換して成るものであ
る。

そして、同時に本発明は、反射型回折格子レンズ系に光
路を折り曲げる反射鏡の機能をも共有させることによ
り、光収束効率が低く、回折格子のアスペクト比が大き
く製作が容易でないという従来の装置における上記第１
及び第２の問題点を解決する手段としてさらに部品点数
が多く低価格化が困難でかつ大型装置となってしまうと
いう従来装置の上記第３及び第５の問題点を解決する手
段として成るものである。

本発明は、さらに、以上説明した構成要素の機能分担に
より光照射光路の回折角度変更要素を反射光路用回折角
度変更要素から分離して被駆動物体を単玉の対物レンズ
等の収束性光学素子に限定する手段により、従来装置に
おける上記第３の問題点を解決して成るものである。

さらに本発明は、光ディスク（９）への照射光を上記は
反射型回折格子レンズ系における０次回折光とする手段
により、半導体レーザ（１）の波長変動に伴う従来装置
における第４の問題点を解決して成るものである。

［作用］ 本発明においては、単玉の対物レンズ等の収束性光学素
子を配することにより従来装置で不可欠であったコリメ
ート用オフアクシスグレーティングレンズ（４）と光収
束用オフアクシスグレーティングレンズ（７）の作用を
１つの単玉の対物レンズで行わせるようにしたものであ
り、さらに、反射型回折格子レンズ系を用いることによ
り、光収束用オフアクシスグレーティングレンズ（７）
の入射光と反射光の分割作用を行わせるとともに、従来
装置で不可欠であった非点収差用インライン系グレーテ
ィングレンズ（13）の作用を１つの反射型回折格子レン
ズ系で行わせるようにするとともに、反射鏡の作用も共
有して光路を曲げるようにし、光ピックアップ高密度記
録情報再生装置の寸法を小さくして薄形化を図ることが
できる。

しかも、ここで用いる反射型回折格子レンズ系の最小格
子間隔は次に述べるように２μｍ程度であり、通常のLS
I等の製造で用いられる微細加工技術を応用したプロセ
スで容易に得られるもので高精度のものを大量にかつ安
価に作製することができ、量産に適したものになってい
る。

また、対物レンズ等の高収束光学素子もプラスチック材
料等を用いた非球面レンズを採用することにより単玉の
レンズ素子とすることでき、これらのレンズ素子も射出
成形等の加工方法により大量生産化が可能となるもので
ある。

［実施例］ 以下、図を参照して本発明の一実施例を説明する。第１
図は本発明の一実施例を示す光ピックアップ装置の光学
系レイアウトを示す斜視図、第2A図及び第2B図はそれぞ
れ第１図に示す光ピックアップ装置一実施例の平面図及
び側面図である。図に示すように、半導体レーザ（１）
と対物レンズ（21）に至る光路の途中に回折格子（16）
と反射型回折格子レンズ系（20）とを配設する。さら
に、６分割光検出器（27）を図示のように上記半導体レ
ーザ（１）の設置位置とは異なる位置に配設する。

次に動作を説明する。半導体レーザ（１）からの発散射
出光（２）は上記回折格子（16）によって０次回折光
（17）と１次回折光（18）及び−１次回折光（19）に分
割され、それぞれ反射型回折格子レンズ系（20）に入射
する。上記反射型回折格子レンズ系（20）は第１図に示
すxy座標のｘ軸に沿って２つの部分に分割された第１の
反射型回折格子レンズ系（20a）と第２の反射型回折格
子レンズ系（20b）とから成っている。

さて、上記反射型回折格子レンズ系（20）に入射した上
記０次回折光（17）、１次回折光（18）及び−１次次折
光（19）のうち、上記反射型回折格子レンズ系（20）の
表面に刻まれた反射型の回折格子による０次回折光がそ
れぞれ対物レンズ（21）に入射する。上記対物レンズ等
の収束性光学素子（21）は半導体レーザ（１）の発光点
を物体面位置とし、ディスク（９）面上の点を像面位置
とするように設定されており、さらに物体面が略1mm程
度移動しても像面における収差が小さくなるように設定
されているので、上記対物レンズ等の収束性光学素子
（21）に入射した上記０次回折光（17）、１次回折光
（18）及び−１次回折光（19）は上記対物レンズ（21）
により上記ディスク（９）上の情報記録面（10）にそれ
ぞれほぼ回折限界の主光収束スポット（22）、第１の副
光収束スポット（23）、第２の副光収束スポット（24）
として光収束される。

第３図は情報記録面（10）上におけるピット（29）と光
収束スポットとの関係を示したものであり、第１の副光
収束スポット（23）と第２の副光収束スポット（24）は
上記ピット（29）に対して互いに光収束スポットの逆の
部分がピット（29）を照射するように配置し、トラッキ
ング誤差信号を得るようにしている。情報記録面（10）
からのピット情報とフォーカス誤差信号を得るための上
記主集光収束スポット（22）の反射光は再び上記対物レ
ンズ等の収束性光学素子（21）に入射し、上記対物レン
ズ等の収束性光学素子（21）により上記半導体レーザ
（１）の発光点を焦点とする収束光に変換され、上記反
射型回折格子レンズ系（20）に入射する。

上記反射型回折格子レンズ系（20）に入射した収束光の
うち、上記反射型回折格子レンズ系（20）によって発生
する０次回折光は光路を曲げられたのち上記回折格子
（16）を通り、上記発散光（２）を逆進する形で上記半
導体レーザ（１）上に光収束されるが、上記反射型回折
格子レンズ系（20）の１次もしくは−１次回折光は上記
第１の反射型回折格子レンズ系（20a）と第２の反射型
回折格子レンズ系（20b）により２分割されたのちそれ
ぞれ上記６分割光検出器（27）に集光する光束（25
a），（26a）に変換される。

次に、情報記録面（10）からのトラック誤差信号を得る
ための上記第１の副集光収束スポット（23）と第２の副
光収束スポット（24）の反射光は再び上記対物レンズ
（21）に入射し上記対物レンズ（21）により上記半導体
レーザ（１）の発光点から少しずれた位置を焦点とする
収束光に変換され、上記反射型回折格子レンズ系（20）
に入射する。上記反射型回折格子レンズ系（20）に入射
する収束光のうち、上記反射型回折格子レンズ系（20）
の１次もしくは−１次回折光は上記第１の反射型回折格
子レンズ系（20a）と第２の反射型回折格子レンズ系（2
0b）により２分割されたのちそれぞれ上記６分割光検出
器（27）に光収束する光束（25b），（26b）及び（25
c），（26c）に変換される。

第2B図に示すように、上記光束（25a），（25b），（25
c）と光束（26a），（26b），（26c）は上記発散射出光
（２）の光路とは重ならず、上記半導体レーザ（１）か
ら上記反射型回折格子レンズ系（20）に至る第１の光軸
（30）とそれぞれ零でない角度θ₁,θ_２をなしているの
で情報記録面（10）のピット情報を有する反射光のみを
上記６分割光検出器（27）に導くことができる。第４図
は上記６分割光検出器（27）の受光面の形状と上記光束
（25a），（25b），（25c）と光束（26a），（26b），
（26c）の上記受光面上における集光スポット形状との
関係を示したものである。上記６分割光検出器（27）の
受光面（PD1），（PD2），（PD3），（PD4），（PD
5），（PD6）からの光電流I₁,I₂,I₃,I₄,I₅,I₆の演算に
より情報信号、フォーカス誤差信号及びトラック誤差信
号を得ることができる。情報信号はI₁＋I₂＋I₃＋I₄の演
算により、フォーカス誤差信号は（I₂＋I₄）−（I₁＋
I₃）の演算により、トラック誤差信号は（I₅−I₆）の演
算により得ることができる。詳細は以下で説明する。

上記第１の反射型回折格子レンズ系（20a）及び第２の
反射型回折格子レンズ系（20b）に刻まれた格子パター
ンは半導体レーザ（１）と６分割光検出器（21）と上記
反射型回折格子レンズ系（20a），（20b）の配設位置関
係と上記半導体レーザ（１）の射出光の波長及び収束光
（25），（26）に付加する収差によってきまるもので正
確には第１式で定義される位相差がπの偶数倍あるいは
奇数倍となる等位相曲線として表現される。

第１式において、φ_LDは上記半導体レーザ（１）を波源
としたときの上記反射型回折格子レンズ系（20）面上で
の位相、φ_PDは上記６分割光検出器（27）の受光面（PD
2），（PD3）の中心の近傍、もしくは受光面（PD1），
（PD4）の中心の近傍を波源とした時の上記反射型回折
格子レンズ系（20）面上での位相、座標（x,y）は第１
図に示す反射型回折格子レンズ系（20）面上にとった座
標である。受光面（PD2），（PD3）の中心近傍を波源と
した場合、上記第１の反射型回折格子レンズ系（20a）
の格子パターンが、受光面（PD1），（PD4）の中心近傍
を波源とした場合、上記第２の反射型回折格子レンズ系
（20b）の格子パターンが得られる。いずれも、第１式
において第３項の係数C_ijの値と次数i,jを選択すること
により種々の収差を発生することができる。

すべての係数を零としたとき、第５図に示すような格子
パターンが得られる。第５図において図化の都合上格子
パターンは100本おきのもののみ描いてある。このよう
に第５図に示したような格子パターンをもつ上記反射型
回折格子レンズ系（20）に第１図に示す構成で光が入射
したときには入射光は上記第１の反射型回折格子レンズ
系（20a）と第２の反射型回折格子レンズ系（20b）によ
り２分割され、第１の反射型回折格子レンズ系（20a）
に入射した部分は光束（25）となり、第２の反射型回折
格子レンズ系（20b）に入射した部分は光束（26）とな
る。第１図において上記６分割光検出器（27）を上記光
束（25），（26）の光収束位置近傍に接地することによ
り以下で説明するごとくフォーカス誤差信号を得ること
ができる。

第6A図、第6B図及び第6C図は、上記対物レンズ等の収束
性光学素子（21）とディスク（９）との距離が変化した
ときの上記第１の反射型回折格子レンズ系（20a）で回
折される１次もしくは−１次回折光である上記光束（25
a）の変化と上記６分割光検出器（27）の受光面（PD
2），（PD3）上での光収束スポットの変化を示したもの
である。第7A図、第7B図及び第7C図は同様に、上記対物
レンズ等の収束性光学素子（21）とディスク（９）との
距離が変化したときの上記第２の反射型回折格子レンズ
系（20b）で回折される１次もしくはもしくは−１次回
折光である上記光束（26a）の変化と上記６分割光検出
器（27）の受光面（PD1），（PD4）上での光収束スポッ
トの変化を示したものである。

第6A図，第6B図，第6C図において、フォーカスずれが無
いときには第6B図に示すように光束（25a）は受光面（P
D2），（PD3）の前方の焦点F₁で一度光収束したのち受
光面（PD2），（PD3）に入射し、そのときの受光面（PD
2），（PD3）における光収束パターンは略半円形となっ
ているが、上記受光面（PD2），（PD3）のおのおのの光
電変換された電流の値I₂,I₃が等しくなるように受光面
（PD2），（PD3）の位置合せをするので差動増幅器（3
4）の出力は零となっている。

次に、上記ディスク（９）が対物レンズ等の収束性光学
素子（21）に近づいたときには第6A図に示すように光束
（25a）は上記受光面（PD2），（PD3）の設置位置より
後の焦点F_1nで集光するような光束となるが第２の光軸
（32）上の光線の位置及び方向の変化はないので同第6A
図に示すように受光面（PD2）に入射するパワーが大き
くなるので上記差動増幅器（34）の出力は正になる。逆
に上記ディスク（９）が対物レンズ等の収束性光学素子
（21）より遠ざかったときには第6C図に示すように光束
（25a）は上記受光面（PD2），（PD3）の設置位置より
手前の点で上記焦点F₁よりもさらに上記第１の反射型回
折格子レンズ系（20a）寄りの焦点E_1fで光収束する光束
になるのでこの場合には上記受光面（PD3）に入射する
パワーの方が上記受光面（PD2）に入射するパワーより
大きくなるので上記差動増幅器（34）の出力は負とな
る。従って、上記差動増幅器（34）の出力により上記デ
ィスク（９）の移動量に応じたフォーカス誤差信号を得
ることができる。第８図はディスク移動量とフォーカス
誤差信号の関係を示したもので、上記第１の反射型回折
格子レンズ系（20a）と上記６分割光検出器（27）上の
受光面（PD2），（PD3）との組合せと上記受光面（PD
2），（PD3）からの光電流の演算により同図の１点鎖線
で示した第１の誤差信号（36）が得られるが、フォーカ
ス誤差信号の感度はディスクが近付くときと、遠ざかる
ときで異なる非対称なものになっている。この非対称性
は以下で説明する第２の反射型回折格子レンズ系（20
a）と上記受光面（PD1），（PD4）との組合せによって
得られるフォーカス誤差信号により補償することができ
る。第7A図、第7B図、第7C図において、フォーカスずれ
が無いときには第7B図に示すように光束（26a）は受光
面（PD1），（PD4）の後方の焦点F₂で光収束するように
なっているので、そのときの受光面（PD1），（PD4）に
おける光収束パターンは図示のように略半円形となって
いるが、上記受光面（PD1），（PD4）のおのおのの光電
流I₁,I₄が等しくなるように受光面（PD1），（PD4）の
位置合せをするので差動増幅器（35）の出力は零となっ
ている。次に、上記ディスク（９）が対物レンズ等の収
束性光学素子（21）に近付いたときは第7A図に示すよう
に光束（26a）は上記焦点F₂よりさらに後方の焦点F_2nで
光収束するような光束となるが第３の光軸（33）上の光
線の位置及び方向の変化はないので、第7A図に示すよう
に受光面（PD4）に入射するパワーが大きくなるので上
記差動増幅器（35）の出力は正になる。逆に上記ディス
ク（９）が対物レンズ等の収束性光学素子（21）より遠
ざかったときには第7C図に示すように光束（26a）は上
記焦点F₂よりも前方の焦点F_2fで光収束する光束となる
のでこの場合には上記受光面（PD1）に入射するパワー
の方が上記受光面（PD4）に入射するパワーより大きく
なるので上記差動増幅器（35）の出力は負となる。従っ
て、上記差動増幅器（35）の出力により上記ディスク
（９）の移動量に応じたフォーカス誤差信号を得ること
ができる。このフォーカス誤差信号は第８図において点
線で示した第２の誤差信号（37）であり、この場合に
は、フォーカス誤差信号の感度はディスクが遠ざかると
きに大きく、近づくときに小さくなっており、上記第１
の誤差信号（36）とは逆の非対称性をもっている。従っ
て上記第１の誤差信号（36）と第２の誤差信号（37）と
の和を本発明装置におけるフォーカス誤差信号とすると
第８図の実線で示した誤差信号（38）のようになり、デ
ィスクが近づく場合でも遠ざかる場合でも感度がかわら
ない対称性の良いフォーカス誤差信号とすることができ
る。さらに上記説明のように、上記６分割光検出器（2
7）を上記光束（25a），（26a）の焦点からデフォーカ
スした位置に設置することにより、上記受光面（PD
1），（PD2），（PD3），（PD4）における光収束スポッ
トの大きさを大きくすることができ上記６分割光検出器
（27）の分割線に伴う光量損失を小さくすることができ
る利点と位置合せが容易になるという利点がある。

次に、トラッキング誤差信号は特公昭53−13123号に示
されているツィンビーム法と同様の方法により得ること
ができる。第9A図、第9B図、第9C図に示したように、ト
ラックずれが有る場合には上記６分割光検出器上の受光
面（PD5）もしくは受光面（PD6）上の光収束スポット
（25c），（26c）と光収束スポット（25b），（26b）の
パワーが異なるため上記受光面（PD5）の光電流出力をI
₅と受光面（PD6）の光電流出力I₆との差を差動増幅器
（39）で演算すれば正もしくは負の信号が出力される。
トラックずれが無い場合には上記差動増幅器（39）の出
力は零である。

次に本発明による装置では光源である上記半導体レーザ
（１）の発振波長が温度変化等により変化したときでも
上記フォーカス誤差信号及びトラック誤差信号にもオフ
セットが生じないという利点と感度も変化しないという
利点があることを説明する。GaAs系の半導体レーザの発
振波長は温度により0.2nm/℃程度変化するので、例えば
周囲温度が±50℃変化すると10nm発振波長が変化するこ
とになる。この波長変化量は本発明装置のように回折光
学素子を用いている場合には無視できない量である。

第10A図、第10B図は上記半導体レーザ（１）の発振波長
が変化したときの上記反射型回折格子レンズ系（20）に
おける回折光の回折角度の変化の様子と上記６分割光検
出器（２個）の上記受光面（PD1），（PD2），（PD
3），（PD4），（PD5），（PD6），における光収束スポ
ットの変化の様子を示したものである。

上記反射型回折格子レンズ系（20）に入射する主光線す
なわち第１の光軸（31）上の光線について、上記半導体
レーザ（１）の発振波長λと上記反射型回折格子レンズ
系（20）の上記主光線に対する格子周期ｄと回折角度θ
との間には第２式 dsinθ＝λ （２） の関係が成り立つ。ここで波長λが該λからλ＋Δλへ
と増分Δλだけ変化したとすると回折角度θの増分Δθ
は第（２）式の微分をとることによって dcosθΔθ＝Δλ （３） すなわち上記第（３）式により求めることができる。第
（３）式に第（２）式を用いると の関係が成り立つ。第10A図において、上記反射型回折
格子レンズ系（20）と上記６分割光検出器（27）との距
離をＲとすると上記主光線の上記６分割光検出器（27）
上における移動量ΔＸは次に示す第（５）式のようにな
る。

一方、第10A図におけるＹ軸方向の移動量ΔＹは と上記第（６）式で与えられるので、上記主光線の上記
６分割光検出器（27）上における移動は第11図に示す直
線Ｌにほぼ平行に生じる。第１図における直線Ｌの該Ｘ
軸に対する傾斜角度αは で与えられる。

第10A図において、上記半導体レーザ（１）の発振波長
が変化したとすると、発振波長が長くなったときには上
記光束（25a）の主光線は点F_aから点F_a ⁺へと移動し、上
記光束（26a）の主光線は点F_bからF_b ⁺へと移動する。そ
して上記半導体レーザ（１）の発振波長が該主光線はそ
れぞれ点F_aから点F_a ^-へ又点F_bから点F_b ^-へと移動する。
第11図のように直線Ｌと上記６分割光検出器（27）の第
１の分割線l_PD1とがほぼ一致するように上記６分割光検
出器をＸ軸に対して角度φが α−５゜＜φ＜α＋５゜の範囲になるように回転した状
態で設置すると、上記光束（25a），（26a）の光収束ス
ポットは上記分割線l_PD1に沿って移動することになるの
で受光面（PD2）の光電流と受光面（PD3）の光電流とは
等しく、また受光面（PD1）の光電流と受光面（PD4）の
光電流も等しく、光収束スポットが点F_aから点F_a ⁺もし
くは点F_a ^-へ、点F_bから点F_b ⁺もしくは点F_b ^-へと移動し
て差信号であるフォーカス誤差信号にオフセットを生じ
ることはない。次に上記半導体レーザ（１）の発振波長
が変化したときでも、光収束スポット（25c），（25b）
はそれぞれ受光面（PD5）と受光面（PD6）上で上記分割
線l_PD1に平行に移動するだけであり、集光スポット（26
c），（26b）も受光面（PD5）と受光面（PD6）上で上記
分割線l_PD1に平行に移動するだけであるので、その差信
号であるトラック誤差信号にオフセットを生じることは
ない。

以上の説明のように、上記６分割光検出器（27）を傾斜
させることにより上記半導体レーザ（１）の発振波長が
変化しても上記６分割光検出器（27）上の光収束スポッ
トは上記分割線l_PD1に沿って移動することになり、フォ
ーカス誤差信号、トラッキング誤差信号ともにオフセッ
ト及び感度低下を生じることはない。

次に、トラッキングにより上記対物レンズ等の収束性光
学素子（21）が移動したときでもフォーカス誤差信号に
劣化を生じないことを説明する。

第2B図に示すように、上記ディスク（９）のトラック
（28）は上記第１の光軸（30）と角度βをなす軸線の延
長上に配置し、上記対物レンズ等の収束性光学素子（2
1）は上記トラック軸線（28）に垂直な直線（40）上を
移動するようにする。ここで、上記角度βは α−５＜β＜α＋５ （８） の不等式第（８）式に示す条件限定範囲になるようにす
る。以上のようにすると、上記対物レンズ等の収束性光
学素子（21）が上記直線（40）上を移動したときには、
上記６分割光検出器（27）上の光収束スポットは第11図
に示した分割線l_PD1に沿って移動することになり上記受
光面（PD1），（PD4）の差信号と受光面（PD2），（PD
3）の差信号によって得られるフォーカス誤差信号にオ
フセット及び感度低下を生じることはない。

また、以上の説明では第１の反射型回折格子レンズ系
（20a）の焦点F₁は上記６分割光検出器（27）の前方に
あり、第２の反射型回折格子レンズ系（20b）の焦点F₂
は上記６分割光検出器（27）の後方にあるようにした
が、第１の反射型回折格子レンズ系（20a）の焦点F₁を
上記６分割光検出器（27）の後方に、第２の反射型回折
格子レンズ系（20b）の焦点F₂を上記６分割光検出器（2
7）の前方に配するようにしてもよい。

本発明に関する光ピックアップ高密度記録情報再生装置
において用いる反射型回折格子レンズ系（16）は、例え
ばPMMA等の電子線レジストを塗布したガラス板に電子ビ
ームで直接格子パターンを描画し後処理を施しその表面
にAl等の金属をメッキもしくは蒸着することにより製作
することができる。量産のためには、上記反射型回折格
子レンズから電鋳等により金型を作製し、これをマスタ
ーとして射出成形等により該金型形状に対するレプリカ
を作製し、所要の反射型回折格子レンズ系を作製するの
が良い。

また、本発明に関する光ピックアップ高密度記録再生装
置では反射型回折格子レンズ系と対物レンズ等の収束性
光学素子及び回折格子の３つの光学素子しか用いていな
いので、第12図に示した従来装置にくらべて光の利用効
率が高いという特徴を有している。例えば、上記反射型
回折格子レンズ系の格子断面形状を矩形とした場合でも
零次回折光の効率は50％、１次回折光の回折効率は20.3
％ある。従って、上記ディスク（９）の反射率を100
％、上記対物レンズの透過率を95％とした場合、上記反
射型回折格子レンズ系（16）から対物レンズ等の収束性
光学素子（18）、ディスク（９）を経て再び対物レンズ
等の収束性光学素子（18）から反射型回折格子レンズ系
（16）に至るまでの効率は9.2％あり、従来装置の約10
倍の効率を維持する特徴を有することになる。

［発明の効果］ 本発明は、以上説明したように、半導体レーザと対物レ
ンズ等の収束性光学素子との間に反射型回折格子レンズ
系を配設し、該反射型回折格子レンズ系に入出力するレ
ーザ光の光分割作用、光収束スポットを常に情報記録面
に照射するための信号を発生させるためのセンサ光学系
の作用及び装置を薄形化するために必要な光路折り曲げ
作用という複数の機能を付与する手段により、部品点数
を低減する特徴を有するとともに、半導体レーザの発振
波長変化によって引き起される６分割検出器上における
光収束スポットの移動に伴うフォーカス誤差信号、トラ
ッキング誤差信号の劣化も６分割検出器の分割線を光収
束スポットの移動軌跡に合せることにより小さくでき、
高精度な誤差信号が得られるとともに、トラッキング時
の対物レンズ等の収束性光学素子移動に伴うフォーカス
誤差信号、トラッキング誤差信号の劣化も小さく、さら
に反射型回折格子レンズ系は射出成形と金属膜の蒸着等
により高精度でかつ大量生産が可能であり安価な光ピッ
クアップ高密度記録情報再生装置を提供することができ
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ピックアップ高密度
情報記録装置の光学系レイアウトを示す斜視図、第2A図
は第１図に示す本発明一実施例の平面図、第2B図は第１
図に示す本発明一実施例の側面図、第３図は光ディスク
上のピットと光収束スポットとの関係を示す図、第４図
は６分割光検出器のパターンと光収束スポットとの関係
を示す図、第５図は格子パターンの一例を示す図、第6A
図、第6B図、第6C図及び第7A図、第7B図、第7C図は光デ
ィスク移動時の回折光の光束の変化を示す図、第８図は
フォーカス誤差信号の一例を示す図、第9A図、第9B図、
第9C図はトラック誤差信号を得るための結線図、第10A
図及び第10B図は波長変化に伴う回折角度の変化を示す
ための図、第11図は６分割検出器の配置角度を示す図、
第12図は従来の光ピックアップ装置の構成を示す図であ
る。 図において、（１）は半導体レーザ、（２）は射出光、
（３）は第１のガラス基板、（４）はコリメート用オフ
アクシスグレーティングレンズ、（５）は平行光束、
（６）は第２のガラス基板、（７）は光収束用オフアク
シスグレーティングレンズ、（８）は１次回折光、
（９）はディスク、（10）は情報記録面、（11）は光
軸、（12）は零次透過光、（13）は非点収差用グレーテ
ィングレンズ、（14）は４分割光検出器、（15）は筺
体、（16）は回折格子、（17）は０次回折光、（18）は
１次回折光、（19）は−１次回折光、（20）は反射型回
折格子レンズ系、（20a）は第１の反射型回折格子レン
ズ系、（20b）は第２の反射型回折格子レンズ系、（2
1）は対物レンズ等の収束性光学素子、（22）は主光束
スポット、（23）は第１の副光収束スポット、（24）は
第２の副光収束スポット、（25），（26）は光束、（2
7）は６分割光検出器、（PD1），（PD2），（PD3），
（PD4），（PD5），（PD6）は受光面、（28）はトラッ
ク、（29）はピット、（30）は第１の光軸、（31）は第
２の光軸、（33）は第３の光軸、（34），（35），（3
9）は差動増幅器である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザと、 該半導体レーザからの射出光を光ピックアップ情報記録
   媒体トラック上に先収束させるための収束性結像光学素
   子と、 上記半導体レーザから上記収束性結像光学素子に至る光
   路中に配置され、上記半導体レーザからの射出光を３分
   割するための回折格子と、 上記回折格子から上記収束性結像光学素子に至る光路中
   に配置され、上記半導体レーザからの射出光を反射して
   上記収束性結像光学素子に入射させるとともに、上記光
   ピックアップ高密度情報記録媒体からの情報を含んだ反
   射光を上記半導体レーザの設置位置とは異なる位置に２
   分割して導き、それぞれ異なる位置に光収束させる反射
   型回折格子レンズ系であって、格子パターンの異なる第
   １の反射型回折格子レンズ及び第２の反射型回折格子レ
   ンズを同一平面上に配置してなる反射型回折格子レンズ
   系と、 ある直線ｌを挟んで隣接配置された２個の受光素子から
   なる受光素子対を上記直線ｌに沿って２組並列配置して
   なる主検出部と、上記直線ｌを挟んで上記主検出部の外
   側に上記直線ｌについて対称に配置された２個の受光素
   子からなる副検出部とからなり、上記反射型回折格子レ
   ンズ系により分割された上記反射光を検出する６分割光
   検出器と、 を含み、 上記６分割光検出器は、上記６分割光検出器上における
   上記反射光の光収束点が上記半導体レーザの射出光の波
   長変化に伴って移動する方向に沿って、上記直線ｌを傾
   けて配置されることを特徴とする光ピックアップ高密度
   記録情報再生装置。
2. 【請求項２】上記光ピックアップ高密度情報記録媒体の
   トラック方向と、上記半導体レーザから上記反射型回折
   格子レンズ系の中心とを結ぶ直線とのなす角度が、 上記６分割光検出器上における上記反射光の光収束点が
   上記半導体レーザの射出光の波長変化に伴って移動する
   方向と、上記第１の反射型回折格子レンズと第２の反射
   型回折格子レンズとを分ける境界線と上記半導体レーザ
   の発光点とによって定まる平面と、がなす角度とほぼ等
   しくなるように、 上記半導体レーザと上記収束性結像光学素子と上記回折
   格子と上記反射型回折格子レンズ系と上記６分割光検出
   器とが、上記光ピックアップ高密度記録媒体に対して配
   置されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   光ピックアップ高密度記録情報再生装置。
3. 【請求項３】上記光ピックアップ高密度情報記録媒体上
   に収束される光は、上記反射型回折格子レンズ系におけ
   る０次回折光であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の光ピックアップ高密度記録情報再生装置。
4. 【請求項４】上記光ピックアップ高密度情報記録媒体上
   で反射され、上記反射型回折格子レンズ系で回折され、
   上記６分割光検出器に入射する光は、上記反射型回折格
   子レンズ系における１次回折光もしくは−１次回折光で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ピ
   ックアップ高密度記録情報再生装置。