JPH10162405A - 光ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光源１と光検出器５との位置関係がずれた際の
ＦＥＳ信号のオフセットを容易に調整できる光ヘッド装
置を得る。 【解決手段】光検出器の２組の２分割された光検出器５
Ａと５Ｄ及び５Ｂと５Ｃにおける２つの回折光のビーム
拡がりサイズの光源に遠い側のビーム拡がり１１Ｂを近
い側のビーム拡がり１１Ａに比して小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク等の光
記録媒体の情報の再生装置や記録装置等に使用できる光
ヘッド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク等の光記録媒体の情報の再生
装置や記録装置等に用いる光ヘッド装置は、光源と光検
出器とビームスプリッタとして機能するホログラムとを
有し、光源から出射した光を光記録媒体に照射し、その
反射光をホログラムを通すことにより回折させ、その回
折光を光検出器に導いて検出するようにされている。

【０００３】図２に、このような光ディスク用の光ヘッ
ド装置の基本的な例の構成の正面図を示す。図２におい
て、１はレーザダイオード等の光源、２はホログラム素
子、３は光記録媒体から反射光を回折するためのビーム
スプリッタとして機能するホログラム、４は３ビーム発
生用回折格子、５は光検出器、６は光記録媒体、７は集
光レンズ、８はホログラムレーザユニット、９は光検出
器５の検出部表面の位置、１０は光源１の発光点の位置
を示す。

【０００４】この位置は、光源１から光記録媒体６への
光路で見た位置であり、図２のような配置の場合には、
図の垂直方向での位置を意味する。ｄは、光源１の発光
点の位置１０と光検出器５の検出部表面の位置９との距
離を示す。

【０００５】なお、ホログラム素子２はホログラム３と
３ビーム発生用回折格子４とを一体化したものを示し、
ホログラムレーザユニット８は、光源１、ホログラム素
子２、光検出器５を一体化したものを示す。

【０００６】このような光ヘッド装置を用いて、光ディ
スクのフォーカス誤差信号を得る方法としては、特開平
４−３６４２３１等の方法が提案されていた。この特開
平４−３６４２３１の方法では、４分割の光検出器５を
用い、光記録媒体６により反射した光がホログラム３で
回折され、２つの垂直に２分割された光検出器上に収差
を持ち集光されることが示されている。

【０００７】図１はこの４分割の光検出器５の検出部の
形状の平面図である。この４分割の光検出器５Ａ、５
Ｂ、５Ｃ、５Ｄの検出部の形状は、ほぼ長方形状であ
り、光源１の発光点と光検出器とを結ぶ線分Ｘにそって
分離されて分割されている。図５は本発明における光検
出器での例を示す平面図であるが、光検出器の検出部の
形状を除けば、ビーム形状は類似した形状になるのでこ
れを参考に説明する。

【０００８】光ディスク上でフォーカスが合っている状
態では、光検出器の垂直な分割線に対してほぼ軸対称な
ビーム形状（図５（Ｂ））となる。図５のように直角に
４分割された光検出器５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄのそれぞ
れの信号の強度をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとしたときに、ＡとＤ
及びＢとＣの光検出器の出力はほぼ等しくなる。このた
め、その強度を（Ａ−Ｄ）＋（Ｃ−Ｂ）で演算した結果
はほぼ０になる。

【０００９】これに対して、光ディスク上のフォーカス
がずれた場合には、各回折光の軸対称性がくずれ（図５
（Ａ）又は（Ｃ））、各光検出器の出力は異なることに
なる。この場合には、（Ａ−Ｄ）＋（Ｃ−Ｂ）の演算結
果は０にならない。このように演算処理を行うことによ
りフォーカス誤差信号として取り出すことができる。こ
のフォーカス誤差信号（以下ＦＥＳ信号という）の例を
図６に示す。図６の横軸は光ディスク変位の量を示し、
縦軸はＦＥＳ信号の強度を示す。

【００１０】図２において、ホログラムレーザユニット
８の組み立て時に、光源１の発光点の位置と、光検出器
５の検出部の位置（垂直、水平及び回転）の相対的な位
置精度が充分でない場合には、ホログラムからの回折光
が光検出器上で非対称となることがある。このような場
合、光ディスク上ではジャストフォーカスしているにも
かかわらず、ＦＥＳ信号は０にはならずオフセットして
しまうことが発生した。逆に、ＦＥＳ信号が０であって
も、光ディスク上ではジャストフォーカスしないことに
なり、得られる信号のジッターを悪化させる。

【００１１】このため、このように光源、光検出器の相
対的な位置精度が充分でない場合には、ホログラムを取
り付ける際に、光ディスクを再生しながらジッターが最
小値になるようにホログラム位置を調整し固定する方法
が採られる。具体的にはホログラムの回転がこのＦＥＳ
信号のオフセットの補正には最も有効である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平４−３
６４２３１に示されているような２つの回折光のビーム
拡がり径が等しいような場合においては、ホログラム組
み付け時にホログラムを回転しても、ホログラムレーザ
ユニットの組立誤差から発生するＦＥＳ信号のオフセッ
トを充分に相殺できず、不良となり歩留りの低下を招い
ていた。

【００１３】本発明の目的は、このような従来技術の前
述のような欠点を解決しようとするものであり、光源と
光検出器との位置関係がずれても、ＦＥＳ信号のオフセ
ットの調整が容易な光ヘッド装置を得ることである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、光源と光検出
器とビームスプリッタとして機能するホログラムとを有
し、光源から出射した光を光記録媒体に照射し、その反
射光をホログラムを通すことにより分割して回折させ、
２組以上の領域でそれぞれ２分割された光検出器に導く
光ヘッド装置において、 ホログラムはホログラム格子の
主たるピッチが異なる２以上の領域に分割され、光源か
らの距離の異なる２点以上の位置に回折させ、それらの
うちの２つの回折光が、２組のそれぞれ２分割された光
検出器により受光されるように光検出器を配置し、光源
からの距離の異なる２点に回折されるようにし、この２
つの回折光の光検出器上のビーム拡がりサイズの光源に
遠い側のサイズを近い側のサイズに比して小さくするこ
とを特徴とする光ヘッド装置を提供する。

【００１５】また、それらのホログラムから回折された
光が、光記録媒体上で合焦状態にあるときには、光検出
器と光源の発光点とを結ぶ線分に対してほぼ軸対称であ
り、合焦状態からずれたときには軸対称からずれるよう
な収差を与えうるホログラム格子形状のホログラムを使
用することを特徴とする光ヘッド装置を提供する。

【００１６】さらに、その異なる格子ピッチで２分割さ
れたホログラムの分割線の方向は光記録媒体のディスク
半径方向にほぼ平行であり、その格子形状がホログラム
中央の分割線から外側に向かってピッチの小さくなる領
域と、反対に外側に向かってピッチが大きくなる領域か
ら構成されており、２組の分割された光検出器の分割線
方向がおおむね前記ホログラム分割線方向と平行である
ことを特徴とする光ヘッド装置を提供する。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明では、２組以上の領域でそ
れぞれ２分割された光検出器、すなわち少なくとも４分
割の光検出器を用いる。そして、その２組の２分割され
た光検出器に到達するビーム拡がりサイズの光源に遠い
側のサイズを近い側のサイズに比して小さくする。これ
により、光源と光検出器との位置関係がずれても、ＦＥ
Ｓ信号のオフセットの調整が容易な光ヘッド装置を得る
ことができ、ホログラムレーザユニットの組み立て調整
工程が容易になる。

【００１８】以下に、図面に基づいて本発明を詳細に説
明する。本発明の光ヘッド装置を光ディスク記録再生装
置に搭載した場合について説明する。図２は、本発明の
光ヘッド装置の基本的な例の構成を示す正面図である。
図２の各符号の意味は前に説明したので、ここでは繰り
返さない。

【００１９】光源１である半導体レーザから発せられた
光が、ホログラム素子２を透過し集光レンズ７により集
光され光記録媒体６である光ディスクに達し、反射され
る。この反射光は、再び集光レンズ７を通り、ホログラ
ム素子２のホログラム３により適当な収差を持った光と
して回折される。この回折された光が光検出器５に到達
する。

【００２０】なお、図２では、ホログラム素子２は、反
射光の回折用のホログラム３と、３ビーム発生用回折格
子４とを有する。この３ビーム発生用回折格子４は、通
常用いられているように光源１からの光をその往路にお
いて、３ビームに分割するためのものであり、特にここ
では説明しない。また、本発明では、必須の要件ではな
いので、なくてもよい。

【００２１】このとき、光源１、光検出器５、ホログラ
ム素子２を一体化したホログラムレーザユニット８とす
ることが、小型化や光ヘッド装置の組み立て調整の簡素
化の点で好ましい。

【００２２】図１は、本発明の光検出器の検出部の形状
を示す平面図である。図１において、１は光源、５Ａ、
５Ｂ、５Ｃ、５Ｄは光検出器の検出部の形状、１１Ａ、
１１Ｂはビーム拡がりを示す。Ｘは光源の発光点と光検
出器とを結ぶ線分を意味し、光検出器５Ａと５Ｄ及び５
Ｂと５Ｃとの分割線になっている。

【００２３】本発明では、ホログラムで回折される光の
ビーム拡がりが、光源１に近い側の光検出器５Ａ、５Ｄ
側でのビーム拡がり１１Ａは、光源１に遠い側の光検出
器５Ｂ、５Ｃ側でのビーム拡がり１１Ｂより大きくされ
る。

【００２４】本発明では、光記録媒体上で合焦状態から
ずれたときには軸対称からずれるような収差を与えうる
ホログラムが使用される。より具体的には、ホログラム
から回折された光が、光記録媒体上で合焦状態にあると
きには、光検出器と光源の発光点とを結ぶ線分に対して
ほぼ軸対称であり、合焦状態からずれたときには軸対称
からずれるような収差を与えうるホログラム格子形状の
ホログラムを使用することが好ましい。

【００２５】図３は、光検出器５とホログラム３との関
係を示す平面図である。図の左側に表示されているよう
にホログラムは、異なる格子ピッチで２分割され、ホロ
グラムの分割線Ｚの方向は、光記録媒体のディスク半径
方向にほぼ平行とされている。そして、その格子形状が
ホログラム中央の分割線から外側に向かってピッチの小
さくなる領域３Ａ、３Ｄと、反対に外側に向かってピッ
チが大きくなる領域３Ｂ、３Ｃとから構成されている。

【００２６】これによりこのホログラムは、ホログラム
により回折された光が、光記録媒体上で合焦状態にある
ときには、光検出器と光源の発光点とを結ぶ線分に対し
てほぼ軸対称となり、合焦状態からずれたときには軸対
称からずれるような収差を与えることになる。

【００２７】そして、光源１に近い側の１組の光検出器
５Ａ、５Ｄ側でのビーム拡がり１１Ａは、光源１に遠い
側の１組の光検出器５Ｂ、５Ｃ側でのビーム拡がり１１
Ｂより大きくされる。このビーム拡がり（径）のサイズ
の比は、１．２〜３倍程度が好ましい。

【００２８】なお、このビーム拡がりのサイズの比は、
図１の線分Ｘに垂直な方向のビーム拡がりの幅の比を意
味する。たとえば、図１や図５のようにビーム拡がりが
扇型の場合には、その扇形の最上部と最下部との距離で
比較する。また、ビームが円形や楕円形になる場合に
は、線分Ｘに垂直な方向の径で比較すればよい。

【００２９】このホログラム３は、通常の樹脂の表面を
凹凸化したり、縞状に屈折率の異なる領域を形成したり
したホログラムでもよく、液晶等の複屈折性の光学異方
性媒体と凹凸基板を組合せたような偏光ホログラムでも
よい。３ビーム発生用回折格子４も同様なものが使用で
きる。

【００３０】また、戻り光の光検出器への回折用のホロ
グラム３と３ビーム発生用回折格子４は別々に形成し
て、貼り合わせてもよく、１枚の基板の表と裏に形成し
てもよく、１個の液晶セルの２枚の基板に分割して形成
してもよい。

【００３１】図５は前記したように本発明の光検出器に
おけるビーム形状の状態を示す平面図であり、図６も前
記したようにＦＥＳ信号と光ディスク変位との関係を示
す図である。

【００３２】フォーカスが合っているときには、ホログ
ラム３により回折された光が光検出器５に到達したとき
のビーム形状は、図５（Ｂ）に示すように、上下で対称
になっている。この状態では、各検出部の信号はＡ＝
Ｄ、Ｂ＝Ｃとなる。このため、（Ａ−Ｄ）＋（Ｃ−Ｂ）
のような演算処理を行うとほぼ０になる。

【００３３】もし、ディスク上でのフォーカス状態が変
わると、光検出器５上のビーム形状が図５（Ａ）又は
（Ｃ）のように変化し、上下の対称性がくずれることに
なる。このとき、各検出部の信号はＡ≠Ｄ、Ｂ≠Ｃにな
るので、４分割された光検出器５それぞれの信号を強度
を（Ａ−Ｄ）＋（Ｃ−Ｂ）のような演算処理を行うこと
によりフォーカス誤差信号として取り出すことができ
る。このディスク変位に対するＦＥＳ信号の変換は図６
に示すようなものである。

【００３４】本発明では、図１のように、この光検出器
上でのビーム拡がりサイズを変えている。すなわち、光
源１から遠い側のビーム拡がりサイズ１１Ａを光源１か
ら近い側のビーム拡がりサイズ１１Ｂよりも小さくして
いる。

【００３５】このビーム拡がり（径）の比は１．２〜３
倍程度が好ましい。たとえば図５に示すように扇形状に
なる場合、ビーム拡がり（径）の比を２倍とした例につ
いて説明する。この場合、光源に近い側のビームの扇の
円弧の両端（扇の最上部と最下部）を結んだ直線の長さ
（径）を６０μｍ、光源から遠い側のビーム径を３０μ
ｍとした場合、ホログラムをたとえば０．５°回転させ
ると、ＦＥＳ信号のオフセットは１．３μｍ発生するこ
ととなる。一方、従来例のようにビーム径を同じにして
いる場合には０．５°回転させても０．５μｍのオフセ
ットしか発生しないこととなる。

【００３６】本発明では、２つのビーム径を変えること
により、ホログラムを回転したときの各ビーム径に対す
る光検出器分割線の移動する割合が変化することにな
り、前記ＦＥＳ信号の信号処理により発生するオフセッ
トが大きく変化することになる。このため、大きなオフ
セットを発生させうる。

【００３７】また、光源、光検出器から構成されるホロ
グラムレーザユニットの光源−光検出器の高さの差ｄの
組立精度が、たとえば、±８０μｍである時には、ある
光学系ではＦＥＳ信号のオフセットが±２μｍ程度発生
することとなる。

【００３８】このオフセットを前述のホログラムを回転
することによりキャンセルすることが必要となるが、従
来例ではホログラムを回転してもこのオフセット量はキ
ャンセルすることがきわめて難しいか不可能である。

【００３９】これに対し、本発明を用いることにより、
このホログラムレーザユニットの組立誤差によるＦＥＳ
信号のオフセットは、ホログラムを回転させて調整する
ことにより充分に相殺させうる。

【００４０】また、トラッキング方法としては、たとえ
ば３ビーム法を用いるならば、図２のように３ビーム発
生用回折格子４をホログラム素子２の光源１に近い面に
形成する。そして、光検出器５は図４のように前述のＦ
ＥＳ検出用の分割光検出器５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄの両
外側に３ビーム検出用の光検出器５Ｅと５Ｆとを配置す
ればよい。

【００４１】以上の説明は、本発明の基本的な構成につ
いて説明したものであり、この他種々の機構を追加でき
る。たとえば、光検出器５を光源の両側に配置したり、
光路を途中で曲げて光記録媒体に平行な光路にしたり、
光源を２種類の波長としたり、集光レンズを切り替えた
り、液晶レンズを付加して開口率を変えたりしてもよ
い。

【００４２】

【実施例】

「例１（実施例）」図２に示すように、光源１としての
半導体レーザ、光検出器５、ホログラム素子２を組み込
んだホログラムレーザユニット８を作成した。このホロ
グラム素子２には、光源１側に樹脂製の３ビーム発生用
回折格子４を配置し、その裏面に戻り光を光検出器５に
回折させる樹脂製のホログラム３を配置した。それに集
光レンズを組合せて光ヘッド装置とした。

【００４３】このホログラム３のパターンは、図３に示
すようにその中央で異なる格子ピッチで２分割されたも
のを用いた。その格子形状がホログラム中央の分割線か
ら外側に向かってピッチの小さくなる領域３Ａ、３Ｄ
と、反対に外側に向かってピッチが大きくなる領域３
Ｂ、３Ｃとになるようにした。

【００４４】このとき、この分割線Ｚによって分けられ
た２領域から回折された光の光検出器上でのビーム径は
光ディスク上でフォーカスが合っている状態では、光源
に近い側のビームの扇の円弧の両端を結んだ直線の長さ
（径）は６０μｍ、遠い側のビームの径は３０μｍであ
った。このホログラム３の分割線Ｚの方向は、光記録媒
体のディスク半径方向にほぼ平行になるようにした。

【００４５】光検出器の検出部の形状としては、図４の
ようにメインビーム受光用の５Ａ〜５Ｄまでの４分割さ
れた領域と、５Ａ〜５Ｄの光検出器の外側にはトラッキ
ング用３ビームのサブビームの受光用の２つの長方形状
の光検出器５Ｅ、５Ｆを配置した。その際、２組の分割
された光検出器５Ａと５Ｄ及び５Ｂと５Ｃの分割線方向
がホログラム分割線方向と平行になるように配置した。

【００４６】光ディスク上でフォーカスが合っている状
態では、図３のホログラム３は上記のようなパターンを
有するので、その３Ａ〜３Ｄ領域で回折された光は、そ
れぞれ光検出器５上の５Ａ〜５Ｄの領域に到達した。

【００４７】光ディスク上でのフォーカス状態による、
光検出器５上の検出部でのビーム形状を図５に示した。
図５（Ｂ）に示すように、光ディスクにフォーカスが合
ったときには、ビーム形状はほぼ上下対称でまとまって
いる。光ディスクでのフォーカス状態が変化すると、図
５（Ａ）又は図５（Ｃ）のように対称性がくずれている
のがわかる。

【００４８】なお、各光検出器５Ａ〜５Ｆからの出力Ａ
〜Ｆは次のように演算を行った。

【００４９】ＲＦ信号＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ） ＦＥＳ信号＝（Ａ−Ｄ）＋（Ｃ−Ｂ） トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）＝（Ｅ−Ｆ）

【００５０】このホログラムを組立誤差のほとんどない
光源−光検出器ホログラムレーザユニットに、ほぼ設計
値通りに取り付けた場合には、ほとんどＦＥＳ信号のオ
フセットのないものが得られた。

【００５１】このホログラムを組立誤差のほとんどない
光源−光検出器ホログラムレーザユニットに取り付け、
ホログラムを０．５°回転させたときには、ＦＥＳ信号
のオフセットは１．３μｍ発生した。

【００５２】光源、光検出器から構成されるホログラム
レーザユニットの光源−光検出器の高さの差の組立誤差
が±８０μｍあるホログラムレーザユニットに、このホ
ログラムを設計値通りに組み付けた。このときに発生す
るＦＥＳ信号のオフセットは±２μｍ程度であった。こ
の例１のホログラムレーザユニットでは、ホログラムを
回転させて調整することにより、このＦＥＳ信号のオフ
セットを充分に相殺させることができた。

【００５３】「例２（比較例）」ホログラムを光ディス
クにフォーカスが合ったときには、ビーム形状がほぼ上
下対称かつ左右対称になるものを用いた他は、例１と同
様にしてホログラムレーザユニットを得た。このホログ
ラムでは、ホログラムを０．５°回転させたときに、Ｆ
ＥＳ信号のオフセットは０．５μｍしか得られなかっ
た。この例２のホログラムレーザユニットでは、ホログ
ラムを回転させて調整させても、このＦＥＳ信号のオフ
セットを充分に相殺できなかった。

【００５４】「例３（実施例）」ホログラム素子２とし
て液晶ホログラムを用い、光源１側の基板内面に３ビー
ム発生用の凹凸を形成し、他方の基板の内面に戻り光を
光検出器５に回折させる凹凸を形成したものを用いた。
その他は、例１と同様にして光ヘッド装置を構成した。
その結果、例１とＦＥＳ信号のオフセット等では同様の
効果が得られ、光の利用効率が向上した。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、２つの回折光が２組の
それぞれ２分割された光検出器により受光されるように
光検出器を配置し、光源からの距離の異なる２点に回折
されるようにし、この２つの回折光の光検出器上のビー
ム拡がりサイズの光源に遠い側のサイズを近い側のサイ
ズに比して小さくするようにしている。

【００５６】このため、光源と光検出器との位置関係
（垂直、水平及び回転）がずれることにより生じるＦＥ
Ｓ信号のオフセットが生じても、容易にホログラムの回
転で調整ができ、組立がしやすくなり生産性及び歩留り
が向上する。本発明は、本発明の効果を損しない範囲内
で、種々応用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における光検出器の検出部の形状を示す
平面図。

【図２】本発明の光ディスク用の光ヘッド装置の基本的
な例の構成の正面図。

【図３】本発明における光検出器とホログラムとの関係
を示す平面図。

【図４】本発明におけるトラッキング用検出部も含めた
光検出器の検出部の形状を示す平面図。

【図５】本発明における光検出器でのビーム形状の状態
を示す平面図。

【図６】本発明におけるＦＥＳ信号と光ディスク変位と
の関係を示す図。

【符号の説明】 光源 ：１ ホログラム素子 ：２ ホログラム ：３ ３ビーム発生用回折格子：４ 光検出器 ：５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ 光記録媒体 ：６ ビーム拡がり ：１１Ａ、１１Ｂ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源と光検出器とビームスプリッタとして
   機能するホログラムとを有し、光源から出射した光を光
   記録媒体に照射し、その反射光をホログラムを通すこと
   により分割して回折させ、２組以上の領域でそれぞれ２
   分割された光検出器に導く光ヘッド装置において、 ホロ
   グラムはホログラム格子の主たるピッチが異なる２以上
   の領域に分割され、光源からの距離の異なる２点以上の
   位置に回折させ、それらのうちの２つの回折光が、２組
   のそれぞれ２分割された光検出器により受光されるよう
   に光検出器を配置し、光源からの距離の異なる２点に回
   折されるようにし、この２つの回折光の光検出器上のビ
   ーム拡がりサイズの光源に遠い側のサイズを近い側のサ
   イズに比して小さくすることを特徴とする光ヘッド装
   置。
2. 【請求項２】ホログラムから回折された光が、光記録媒
   体上で合焦状態にあるときには、光検出器と光源の発光
   点とを結ぶ線分に対してほぼ軸対称であり、合焦状態か
   らずれたときには軸対称からずれるような収差を与えう
   るホログラム格子形状のホログラムを使用することを特
   徴とする請求項１記載の光ヘッド装置。
3. 【請求項３】異なる格子ピッチで２分割されたホログラ
   ムの分割線の方向は光記録媒体のディスク半径方向にほ
   ぼ平行であり、その格子形状がホログラム中央の分割線
   から外側に向かってピッチの小さくなる領域と、反対に
   外側に向かってピッチが大きくなる領域から構成されて
   おり、２組の分割された光検出器の分割線方向がホログ
   ラム分割線方向と平行であることを特徴とする請求項２
   記載の光ヘッド装置。