JPH08273190A

JPH08273190A - 光ヘッド装置

Info

Publication number: JPH08273190A
Application number: JP8112508A
Authority: JP
Inventors: Masakuni Yamamoto; 昌邦山本; Kiyonobu Endo; 清伸遠藤; Tetsuo Kuwayama; 哲郎桑山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-05-07
Filing date: 1996-05-07
Publication date: 1996-10-18
Anticipated expiration: 2016-05-07
Also published as: JP2578589B2

Abstract

(57)【要約】【課題】オートフォーカス及びオートトラッキングの
ための制御信号と情報信号との相互のもれこみが軽減さ
れる光ヘッド装置を提供する。【解決手段】情報担体に光束を照射する光源１と、前
記光源と前記情報担体との間に配され、前記情報担体で
反射された光束を前記光源から照射された光束から分離
する光分割器４と、前記光分割器で分離された反射光束
が入射する、回折格子を有する光学素子７と、前記光学
素子で回折された光束を検出する第１の光検出器９と、
前記光学素子を透過した光束を検出する第２の光検出器
３０と、から成り、前記第１の光検出器により、オート
フォーカス及びオートトラッキングのための制御信号が
検出され、前記第２の光検出器により、前記情報担体に
記録された情報信号が検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は情報担体に光を照射
し、光学的に情報の記録又は再生を行う光ヘッド装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、デジタル化された音声を表面の凹
凸で記録したコンパクトディスクや、ＴＶ映像を記録し
たビデオディスクの普及が著しい。

【０００３】特にコンパクトディスクプレーヤーは据置
型から自由に持ち運べるポータブル型、又は車載用のプ
レーヤーの進出が大いに期待されている。

【０００４】これら光学的情報記録再生装置は、使用側
からの要求として薄型、小型、安価な事が要求されてお
り、従って上記の如き情報担体に情報を記録又は再生す
る光ヘッド装置に関しても同様の要求が大きくなってい
る。

【０００５】従来、上記のような光ヘッド装置は、光検
出器に向かう光路中にシリンドリカルレンズ等を配置
し、非点収差を利用してフォーカスエラー信号を検出す
るのが普通であった。しかしながら、シリンドリカルレ
ンズ等の特殊な光学部品は装置の高価格化の原因とな
り、また組立時に各部品間の光学調整が煩雑であった。
そこで、このような欠点を解決した光ヘッド装置が特開
昭６０−５４２５号公報等で提案されている。この例を
図１５を用いて説明する。

【０００６】図１５は従来の光ヘッド装置の構成を示す
概略図である。ここで、半導体レーザー光源４１からの
光束４６は、コリメーターレンズ４２により平行光束と
なって偏光ビームスプリッター４４を透過し、１／４波
長板１５を透過した後、対物レンズ４５により情報記録
担体面１７に集光される。この情報記録担体面で反射さ
れ、情報を含んだ光束は、ビームスプリッター４４で反
射された後、ブレーズ型回折格子２０に入射する。この
回折格子は、入射面に対してほぼ臨界角となる方向に、
入射する光束を回折する設計となっている。情報記録担
体が正規の位置よりも遠い場合、あるいは近い場合に、
回折格子に入射する光束は収束光あるいは発散光とな
る。この結果、光検出器５１上での光量分布のアンバラ
ンスが生じ、フォーカス誤差検出が行われる。

【０００７】しかしながら、上記の如き光ヘッド装置
は、使用時の環境温度の変化、駆動電流の変動等によっ
て光源の波長が変化すると正しいオートフォーカス動作
が行えなくなる欠点があった。

【０００８】たとえば一例として、λ＝８３０ｎｍの波
長の半導体レーザは、１℃の温度上昇に対して約０．３
ｎｍの波長シフトを生じ、この結果２０℃の温度上昇で
は６ｎｍもの波長変動を生じる。これだけの波長変化が
生じたときには、回折光は完全に全反射の状態となり、
±１μｍ程度のフォーカスずれでは光検出器５１上の光
量分布が全く変化しないという状態が生じてしまい、オ
ートフォーカス動作は不可能となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
回折を用いた光ヘッド装置を更に改良し、オートフォー
カス及びオートトラッキングのための制御信号と情報信
号との相互のもれこみが軽減される光ヘッド装置を提供
することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、光検出器以後の信号
の演算処理を簡略化出来る光ヘッド装置を提供すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光ヘッド装置は、情報担体に光束を照射す
る光源と、前記光源と前記情報担体との間に配され、前
記情報担体で反射された光束を前記光源から照射された
光束から分離する光分割器と、前記光分割器で分離され
た反射光束が入射する、回折格子を有する光学素子と、
前記光学素子で回折された光束を検出する第１の光検出
器と、前記光学素子を透過した光束を検出する第２の光
検出器と、から成り、前記第１の光検出器により、オー
トフォーカス及びオートトラッキングのための制御信号
が検出され、前記第２の光検出器により、前記情報担体
に記録された情報信号が検出されることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
例の基となる参考例を説明する。

【００１３】図１は本発明の光ヘッド装置の参考例を示
す概略図である。ここで、半導体レーザ１から出射した
Ｓ偏光はコリメータレンズ２、ビーム整形プリズム３を
経て平行光束となり、適当な偏光特性（例えばＰ偏光の
反射率が７０％で透過率が３０％、Ｓ偏光の反射率が１
００％）の偏光ビームスプリッタ４を透過し、対物レン
ズ５によって情報記録面６に集光される。そして、磁気
的に情報が記録された記録面４６における、上向きおよ
び下向きの磁化の情報に応じて偏光が回転された反射光
は、再び対物レンズ５を経て、偏光ビームスプリッタ４
で入射光束と分離され、一面にレリーフ型回折格子が形
成された平行平板から成る光学素子７に入射する。そし
て、前記回折格子で回折された光は、検光子８を経て光
検出器９に導かれ、オートフォーカス（以下ＡＦと称
す）及びオートトラッキング（以下ＡＴと称す）の為の
制御信号と、前記記録面６に記録された情報信号とが検
出される。

【００１４】図１に示した光学素子７を、偏光ビームス
プリッタ４側から見た図を図２に示す。本参考例のレリ
ーフ型回折格子は３つの部分１０ａ，１０ｂ，１０ｃに
分割されていて、おのおの格子が円錐形に形成されてお
り、回折光束１１ａ、１１ｂ、１１ｃを集束せしめるレ
ンズ作用を有する。また光検出器９は４つの受光面９
ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが紙面方向に直列に配置されてい
る。この光検出器上の光量分布は、図１における記録面
６上のスポットの合焦状態に応じて変化する。まず、オ
ートフォーカスの原理を以下に詳しく説明する。

【００１５】フォーカスエラー信号は回折格子１０ａ
と、光検出器９の受光面９ａ，９ｂで検出する。図３
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は光検出器９の受光面９ａ，９
ｂを、光の入射側から見た図で、斜線部はビームの形状
を示し、（Ｂ）は合焦状態、（Ａ），（Ｃ）は焦点外れ
状態を示す。受光面からの出力を夫々Ｉａ，Ｉｂとする
と、第４（Ａ）に示すような電気系において、Ｉａ−Ｉ
ｂなる演算を差動増幅器１２で行うことにより、出力端
子１３には、図４（Ｂ）に示す様なフォーカスエラー信
号が得られる。図４（Ｂ）において横軸は合焦位置を零
としたときの対物レンズと記録面の距離（フォーカス誤
差）を示し、縦軸は信号出力を示す。得られたフォーカ
スエラー信号に従い、不図示のアクチュエータを介して
対物レンズ５或いは光ヘッド全体を入射光の光軸に沿っ
てディスクに対して動かすことにより、オートフォーカ
スが可能となる。

【００１６】次に、図１に示した参考例におけるオート
トラッキングの原理を説明する。トラッキングエラー信
号は回折格子１０ｃ，１０ｂと光検出器の受光面９ｃ，
９ｄで検出する。図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のように
情報記録担体の基板１８に溝１８ａが形成されていると
すると、対物レンズ５により、入射光束は、この溝１８
ａの近傍に集光される。ここで（Ｂ）は、目的の溝１８
ａの上にスポットが生じている状態、（Ａ），（Ｃ）は
夫々溝に対してスポットが右または左にずれている状態
を示す。この基板１８上の記録面１９で反射される光束
は溝１８ａでの回折或いは散乱によるトラッキング情報
を含む。

【００１７】図２に示した光検出器９の受光面９ｃ，９
ｄで前記反射光を受けると、その光量は、前述の図５
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の状態に応じて、それぞれ図６
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のように変化する。従って図７
（Ａ）に示すような電気系においてＩｃ−Ｉｄなる演算
を差動増幅器１４で行うことにより出力端子１６には、
図７（Ｂ）に示すようなトラッキングエラー信号が得ら
れる。図７（Ｂ）において、横軸はトラッキング誤差、
縦軸は信号出力を示す。得られたトラッキングエラー信
号に従って、不図示のトラッキングアクチュエータを駆
動し、対物レンズ７を光軸に垂直に移動させる等の方法
で、オートトラッキングが可能となる。

【００１８】以上説明したフォーカスエラー信号、トラ
ッキングエラー信号の検出法において半導体レーザーの
波長変動の影響について説明する。波長変動により、考
えられる影響は、回折格子から回折される光の回折方向
が変化し、光検出器上での位置が変わる事、及び一つの
次数の光にエネルギーが集中せず複数のビームが光検出
器上にやってくる事である。光検出器上でのビーム位置
の変化は、本発明においては光検出器の分割線に対し、
平行方向のみで垂直方向には変化しないので、波長変動
による、ビーム位置変化による影響はない。また、複数
のビームが光検出器上にくる状態は、一つのビームのエ
ネルギーが複数に分散され、分割線に沿って、平行移動
した位置に入射しているので合計光量では、一つのビー
ムの光量検出と変わらないので、複数のビームが光検出
器上にくることによる影響もない。

【００１９】以上のように光検出器の受光面を波長変動
で光束の移動する方向に相対的に大きな寸法で作り、ま
た、各受光面の境界線をこの方向に平行にすることによ
り、光源の波長変動が生じても、各光検出部の出力はほ
とんど影響を受けず、正しいオートフォーカスおよびオ
ートトラッキングを行うことができる。

【００２０】次に本発明に用いる光学素子の回折格子構
造体を製造するための型作成の１例を示す。

【００２１】型作成においては図８に示すように型材２
０を回転し、ダイヤモンド等のカッター２１を紙面に垂
直方向へ移動させながら型を作成する。カッター２１の
刃先の頂角は、角α，βによって定まり、上記例では６
５°の角度を持たせる。型材２０はリン青銅、真鍮Ｎｉ
等の金属でも良いし、ロウ盤やプラスチック材等の高分
子系の材質でもかまわない。但し、金属型材の場合は直
接スタンバーとして使用可能であり電鋳等でスタンバー
を作成する工程が必要ないと言う利点がある。図８で示
した方法で切削されるとレリーフ構造は図９（Ｂ）に示
した如く、同心円状のレリーフ構造が得られる。図９
（Ａ）は（Ｂ）図の一部を拡大した図で、α〜３５°，
β〜８０°、ピッチ〜２０μｍである。

【００２２】次に、図１０に示す如く、アクリルの如き
プラスチック材２３にコンプレッション転写を行う。こ
の時、型２２、アクリル材２３を適当な温度と圧力をか
ける事により金型２２のレリーフ構造を忠実にアクリル
材２３に転写する事が可能である。

【００２３】転写したアクリル材２３のレリーフ構造部
に図１１に示す如く、例えば蒸着等で反射層２４を設け
る。反射層２４は多層構造でも単層構造でもかまわな
い。また、ＭｇＦ₂，ＴｉＯ₂，ＺｒＯ₂，ＳｉＯ₂等の誘
電膜でもＡｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｃｕ等の金属膜でもかまわ
ない。以上のような方法により本発明に用いる光学素子
が作成される。

【００２４】一般に、光磁気記録再生装置を用いる光ヘ
ッド装置において、反射光は記録面でその偏光面が回転
されるとともに検光子に至るまでの間、記録面及び、そ
の間の光学素子の偏光特性によってＰ偏光成分とＳ偏光
成分とに位相差が生じそのためＲｆ信号のＳ／Ｎ値が低
下する場合がある。そこで図１２（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）にその位相差を補正する手段を設けた本発明の他
の参考例の構成を示す。

【００２５】図１２（Ａ）は、記録面６、対物レンズ
５、偏光ビームスプリッタ４による位相差が大きく光学
素子７による位相差が小さいときの構成図である。偏光
ビームスプリッタ４と光学素子７との間にバビネソレイ
ユ等の位相補正板２５を入れることにより、位相が補正
され、Ｓ／Ｎが向上する。図１２（Ｂ）は、記録面６、
対物レンズ５、偏光ビームスプリッタ４による位相差が
小さく光学素子７による位相差が大きいときの構成図で
ある。偏光子２６の位置を偏光ビームスプリッタ４と光
学素子７との間にすることにより光学素子７による位相
差の影響がなく、Ｓ／Ｎが向上する。

【００２６】図１２（Ｃ）は、記録面６、対物レンズ
５、偏光ビームスプリッタ４及び光学素子７のおのおの
で位相差が大きくなるときの構成図である。偏光ビーム
スプリッタ４と光学素子７の間に、位相補正板２５を入
れ、検光子２７の位置を位相補正板２５と、光学素子７
との間にすることによって位相差が補正され、Ｓ／Ｎの
値が向上する。

【００２７】図１３は、トラッキングエラー信号及びフ
ォーカスエラー信号と情報信号との相互のもれこみが大
きい場合に好適な本発明の光ヘッド装置の実施例を示す
図である。

【００２８】記録面６からの反射光は、対物レンズ、偏
光ビームスプリッタ４を経て光学素子７に入射する。光
学素子７は反射光束のうちの適当な光量を回折して光検
出器９に導き、トラッキングエラー信号、フォーカスエ
ラー信号を検出する。反射光ののこりは光学素子７を透
過し、検光子２８、集光レンズ２９を経てもう１つの光
検出器３０に至り、情報担体に記録された情報信号が検
出される。このことにより、トラッキングエラー信号及
びフォーカスエラー信号と情報信号との相互のもれこみ
は軽減される。

【００２９】尚、本実施例では、トラッキングエラー信
号及びフォーカスエラー信号を検出する光検出器と情報
信号を検出する光検出器とを独立に構成しているので、
検出した信号の演算処理が容易になる。

【００３０】図１４は光ディスク装置に適用される他の
参考例の光ヘッド装置の構成図である。この場合、半導
体レーザ１を出たＳ偏光の直線偏光は、コリメータレン
ズ２、ビーム整形プリズム３を経て平行光束となり、さ
らに偏光ビームスプリッタ例えば、Ｓ偏光、９８％反
射、Ｐ偏光、９８％透過３４で反射し、１／４波長板３
１で円偏光となり、対物レンズ５により記録面３６に集
光される。記録面３６に形成されたピットによって反射
光は、再び対物レンズ５、１／４波長板３１を透過し、
Ｐ偏光の直接偏光となる。このＰ偏光の直接偏光は、偏
光ビームスプリッタ３４を透過して光学素子７に至り、
光検出器９に導かれ、トラッキングエラー信号とフォー
カスエラー信号及び情報信号が得られる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ヘッド
装置は、情報担体に光束を照射する光源と、前記光源と
前記情報担体との間に配され、前記情報担体で反射され
た光束を前記光源から照射された光束から分離する光分
割器と、前記光分割器で分離された反射光束が入射す
る。回折格子を有する光学素子と、前記光学素子で回折
された光束を検出する第１の光検出器と、前記光学素子
を透過した光束を検出する第２の光検出器と、から成
り、前記第１の光検出器により、オートフォーカス及び
オートトラッキングのための制御信号が検出され、前記
第２の光検出器により、前記情報担体に記録された情報
信号が検出されるようにしたので、（１）オートフォーカス及びオートトラッキングのため
の制御信号と情報信号との相互のもれこみが軽減され
る。

【００３２】（２）光検出器以後の信号の演算処理を簡
略化出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ヘッド装置の実施例の基となる参考
例を示す構成図である。

【図２】図１の光学素子を示す図である。

【図３】本発明におけるオートフォーカスの原理を示す
図である。

【図４】本発明におけるオートフォーカスの原理を示す
図である。

【図５】本発明におけるオートトラッキングの原理を示
す図である。

【図６】本発明におけるオートトラッキングの原理を示
す図である。

【図７】本発明におけるオートトラッキングの原理を示
す図である。

【図８】本発明に用いる光学素子の製造方法を示す図で
ある。

【図９】本発明に用いる光学素子の製造方法を示す図で
ある。

【図１０】本発明に用いる光学素子の製造方法を示す図
である。

【図１１】本発明に用いる光学素子の製造方法を示す図
である。

【図１２】本発明の光ヘッド装置の実施例の基となる参
考例を示す構成図である。

【図１３】本発明の光ヘッド装置の実施例を示す構成図
である。

【図１４】本発明の光ヘッド装置の実施例の基となる他
の参考例を示す構成図である。

【図１５】従来の光ヘッド装置を示す構成図である。

【符号の説明】

１半導体レーザ４偏光ビームスプリッタ５対物レンズ６情報記録面７光学素子９，３０光検出器２８検光子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】情報担体に光束を照射する光源と、前記
光源と前記情報担体との間に配され、前記情報担体で反
射された光束を前記光源から照射された光束から分離す
る光分割器と、前記光分割器で分離された反射光束が入
射する、回折格子を有する光学素子と、前記光学素子で
回折された光束を検出する第１の光検出器と、前記光学
素子を透過した光束を検出する第２の光検出器と、から
成り、前記第１の光検出器により、オートフォーカス及びオー
トトラッキングのための制御信号が検出され、前記第２
の光検出器により、前記情報担体に記録された情報信号
が検出されることを特徴とする光ヘッド装置。