JPH1125499A

JPH1125499A - 光ヘッド装置

Info

Publication number: JPH1125499A
Application number: JP9181532A
Authority: JP
Inventors: Koichi Murata; 浩一村田
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1997-07-07
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 1999-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】トラッキング方法の異なる光記録媒体に対し受
光素子を共用可能にする。【解決手段】回折素子１３が十字状分割線１４、１５に
より４つの回折素子領域に分割され、受光素子１２が４
つの受光領域に分割され、回折素子領域１６から隣接す
る受光領域３１、３２の境界位置に、回折素子領域１８
から受光領域２８に、回折素子領域１７、１９から受光
領域２９に、それぞれ回折光が到達するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ヘッド装置に関
し、詳しくは、トラッキング方法の異なる光記録媒体に
対して受光素子を共用できるようにした光ヘッド装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＤ（コンパクトディスク）などの光記
録媒体に記録された情報を再生するのに、光ヘッド装置
が用いられている。従来の光ヘッド装置として、特公平
５−９８５１号公報に記載されたものを、その基本構成
を示す概略側面図（図３）および（ａ）回折素子と
（ｂ）受光素子を模式的に示す説明図（図４）を用いて
説明する。

【０００３】図３中、１はレーザ光を発振する半導体レ
ーザ、２、３は半導体レーザ１の次段に配置された、後
述するようにレーザ光を回折するための回折素子、４は
回折素子２、３の次段に配設された、レーザ光を平行光
線とするためのコリメートレンズ、５はコリメートレン
ズ４の次段に配設された、レーザ光を集光するための対
物レンズ、６は情報を記録された光ディスクなどの光記
録媒体、７は回折素子３からの回折光を受光する受光素
子である。

【０００４】上記構成によれば、半導体レーザ１が出射
した出射光を、回折素子２で回折させて、０次回折光と
±１次回折光の３つに分割させ、この３つの回折光を、
回折素子３とコリメートレンズ４を通し、対物レンズ５
によって光記録媒体６上へ集光させる。

【０００５】すなわち、０次回折光を光記録媒体６のピ
ット上へ集光させ、２つの±１次回折光を、光記録媒体
６に対して半径方向へわずかにずれ、円周方向へ大きく
ずれた位置で、かつ、上記０次回折光に関して対称な位
置へ集光させる。そして、光記録媒体６によって反射さ
れた反射光を、対物レンズ５、コリメートレンズ４を通
して、回折素子３で回折させ、その１次回折光を受光素
子７へ導く。

【０００６】回折素子３は、図４に示すように、光記録
媒体６の半径方向を向いた分割線３ｃによって互いに異
なるピッチの格子を備えた２つの領域３ａと３ｂに分割
してある。また、受光素子７は、５つの領域７ａ、７
ｂ、７ｃ、７ｅ、７ｆに分割してある。なお、図の分割
線Ａ₀ は、波長変化によるフォーカス・オフセットの発
生を防ぐために、回折方向とほぼ同じ方向でわずかな角
度を持たせている。

【０００７】そして、合焦状態のときに、回折素子３の
領域３ａで回折された０次回折光を５分割の受光素子７
の分割線Ａ₀ 上にスポットＰ₁ を形成するよう集光さ
せ、また、領域３ｂで回折された０次回折光を受光部７
ｃにスポットＰ₂ を形成するよう集光させる。

【０００８】受光部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｅ、７ｆの出
力信号Ｓ_a 、Ｓ_b 、Ｓ_c 、Ｓ_e 、Ｓ_f に対し、フォーカ
ス誤差信号をＳ_a −Ｓ_b で得るようにし、トラッキング
誤差信号をＳ_e −Ｓ_f で得るようにし、ピット信号をＳ
_a ＋Ｓ_b ＋Ｓ_c で得るようにする。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の光
ヘッド装置には、以下のような問題があった。すなわ
ち、従来の光ヘッド装置は、トラッキング方法として、
レーザ光を回折素子２でメインビームと２つのサブビー
ムに分割し、２つのサブビームをそれぞれ受光部７ｅ、
７ｆに受光させ、受光部７ｅ、７ｆの出力信号Ｓ_e 、Ｓ
_f の差からトラッキング誤差信号Ｓ_e −Ｓ_f を得るよう
にする、いわゆる３ビーム法のみに対応しており、ＣＤ
系のディスクの読込専用となっている。

【００１０】しかし、近年、開発が進められているＤＶ
Ｄ（デジタルビデオディスク）系のディスクの読込など
は、ＣＤ系のディスクとはトラッキング方法が異なるた
め、図３、図４の回折素子３や受光素子７では、ＤＶＤ
系のディスクとＣＤ系のディスクの両方を扱いうるよう
にすることができない。このように、ＤＶＤ系のディス
クとＣＤ系のディスクの両方を同１の回折素子３や受光
素子７で扱うことができないと、光ヘッド装置を汎用化
できず、コストを削減するうえで大きな障害となる。

【００１１】本発明は、上述の実情に鑑み、トラッキン
グ方法の異なる光記録媒体に対して受光素子を共用させ
うるようにした光ヘッド装置の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体レーザ
からの出射光を光記録媒体へ導き、光記録媒体からの反
射光を回折素子で回折させて受光素子で検出させるよう
にした光ヘッド装置において、回折素子はほぼ直交する
２本の分割線により３つに分割された回折素子領域を有
し、受光素子は４つに分割された受光領域を有し、か
つ、３つの回折素子領域のうちの１つからの回折光が、
４つの受光領域のうちの隣りあう２つの受光領域のほぼ
境界位置に到達し、残りの２つの回折素子領域のうちの
１つからの回折光が、残りの２つの受光領域のうちの１
つに到達し、残りの１つの回折素子領域からの回折光
が、残りの１つの受光領域に到達するように構成された
ことを特徴とする光ヘッド装置を提供する。

【００１３】また、半導体レーザからの出射光を光記録
媒体へ導き、光記録媒体からの反射光を回折素子で回折
させて受光素子で検出させるようにした光ヘッド装置に
おいて、回折素子はほぼ直交する２本の分割線により４
つに分割された回折素子領域を有し、受光素子は４つに
分割された受光領域を有し、かつ、４つの回折素子領域
のうちの１つからの回折光が、４つの受光領域のうちの
隣りあう２つの受光領域のほぼ境界位置に到達し、残り
の３つの回折素子領域のうちの２つからの回折光が、残
りの２つの受光領域のうちの１つに到達し、残りの１つ
の回折素子領域からの回折光が、残りの１つの受光領域
に到達するよう構成されたことを特徴とする光ヘッド装
置を提供する。

【００１４】さらに、受光素子は４つに分割された受光
領域とこの４つに分割された受光領域の両側に形成され
た２つの側部受光領域とを有する、上記の光ヘッド装置
を提供する。

【００１５】上記手段によれば、以下のような作用が得
られる。半導体レーザ８からの出射光は光記録媒体１１
へ導かれ、光記録媒体１１からの反射光は回折素子１３
で回折されて受光素子１２で検出される。

【００１６】この際、回折素子１３はほぼ直交する２本
の分割線１４、１５により３つまたは４つの回折素子領
域１６〜１９に分割（３つに分割の場合は、例えば１７
と１８を合わせた回折素子領域を１つと考える）され、
また、受光素子１２は４つの受光領域２８、２９、３
１、３２に分割されており、前記３つまたは４つの回折
素子領域１６〜１９のうちの１つからの回折光は、４つ
の受光領域２８、２９、３１、３２のうちの２つのほぼ
境界位置３０に到達し、また、３つまたは４つの回折素
子領域１６〜１９のうちの残りの２つまたは３つからの
回折光が、受光領域２８、２９、３１、３２のうちの残
りの２つに到達することとなる。

【００１７】より詳細には、４つのうちの残りの３つの
回折素子領域１６〜１９のうちの隣り合う２つまたは対
角位置にある２つからの回折光が、受光領域２８、２
９、３１、３２のうちの残る２つのうちの１つに到達す
ることとなる。さらに、前記４つの受光領域２８、２
９、３１、３２をはさむ別の２つの受光領域２３と２４
に対して、半導体レーザ８からの出射光を３つに分け
て、そのうちの２つのサブビームを到達させるようにな
しうる。

【００１８】このように、３つまたは４つの回折素子領
域１６〜１９と、６つの受光領域２３、２４、２８、２
９、３１、３２を形成することにより、各種のトラッキ
ング方法を任意に適用しうるようになるので、トラッキ
ング方法の異なる光記録媒体１１に対して受光素子１２
を共用させうる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例とともに説明する。図１は、本発明の実施の形態の
１例の基本構成を示す概略側面図、図２は図１の（ａ）
回折素子と（ｂ）受光素子を模式的に示す説明図であ
る。

【００２０】図１中、８はレーザ光を発振する半導体レ
ーザ、９は半導体レーザ８の次段に配置された、レーザ
光を回折するための回折部材、１０は回折部材９の次段
に配設された、レーザ光を集光するための対物レンズ、
１１は情報を記録された光ディスクなどの光記録媒体、
１２は回折部材９からの回折光を受光する受光素子であ
る。

【００２１】上記回折部材９は、対物レンズ１０側の面
に、光記録媒体１１からの反射光を回折させて受光素子
１２へ導く回折素子１３が形成されている。回折素子１
３は、回折部材９の表面に凹凸を形成したものや、凹凸
と液晶とを組合せたホログラムタイプのものなどとする
ことができる。

【００２２】回折素子１３は、図２に示すように、ディ
スク状をした光記録媒体１１の半径方向とほぼ平行な分
割線１４、および、光記録媒体１１の接線方向とほぼ平
行な分割線１５の２本のほぼ直交する分割線１４、１５
により、３つまたは４つの回折素子領域１６〜１９に分
割されている。回折素子１３の２つの分割線１４は、直
角に対して３０度程度までなら角度をずらせて交差させ
てもよいが、分割された４つの回折素子領域１６、１
７、１８、１９の面積をほぼ等しくすると、回折光強度
がほぼ等しくなるので、できるだけ直角に近づけ、か
つ、２本の分割線の交点を回折素子１３の中心で交差さ
せるようにするのが望ましい。

【００２３】なお、以上は、光記録媒体１１と回折素子
１３の平面が平行である場合についてであるが、図示し
ないミラーなどを使用して光記録媒体１１からの反射光
の光路を曲げて回折素子１３へ導かせるようにした場合
には、上記光記録媒体１１からの反射光が曲げられた方
向に対して上記に相当するように回折素子１３の分割線
１４、１５の向きを変更するようにする。

【００２４】そして、前記受光素子１２は、４つの受光
領域に分割される。図では６つの受光領域から構成され
ている。すなわち、４つに分割された受光領域の両横部
分にさらに２つの側部受光領域を追加している。

【００２５】より具体的には、受光素子１２は、平行な
２本の分割線２０、２１により３つの大受光領域２２〜
２４に分割され、そのうちの中央の大受光領域２２が、
さらに、分割線２０、２１とほぼ直交する分割線２５、
２６により３つの中受光領域２７〜２９に分割され、さ
らに、そのうちの１端側に位置する中受光領域２７が分
割線２５、２６と直交する分割線３０により２つの小受
光領域３１、３２に分割されている。

【００２６】なお、受光素子１２の隣接する２つの小受
光領域３１、３２の境界線（分割線３０）の方向は、回
折素子１３から受光素子１２の境界線（分割線３０）上
への回折光を、受光素子１２の受光面に射影した方向と
ほぼ等しくなるようにすることが望ましい。これによ
り、温度変化に基づく半導体レーザ８の出射光波長変化
による回折光のわずかな位置の変化が生じても、回折光
を境界領域上に移動させうるようになる。

【００２７】そして、回折素子１３の３つまたは４つの
回折素子領域１６〜１９のうちの１つの回折素子領域１
６から回折された光が、受光素子１２の２つの小受光領
域３１、３２を分割する分割線３０上に集光するよう
に、回折素子領域１６の格子形状を設定する。この際、
回折光のビーム形状は、合焦状態のときに、もっともビ
ーム径が小さくなるようにする（ナイフエッジ法）。

【００２８】また、回折素子１３の４つに分割された場
合の４つ回折素子領域１６〜１９のうちの回折素子領域
１６に隣接し互いに対角位置にある２つの回折素子領域
１７、１９から回折された光が、受光素子１２の他端側
の中受光領域２９上に集光するように、回折素子領域１
７、１９の格子形状を設定する。

【００２９】さらに、回折素子１３の残りの回折素子領
域１８から回折された光が、受光素子１２の中央の中受
光領域２８上に集光するように、回折素子領域１８の格
子形状を決定する。

【００３０】ここで、回折部材９は、材質としてガラ
ス、プラスチックなどを使用し、回折素子１３の表面の
格子をエッチングや、射出成型や、プレスなどによって
形成する。これによって、光記録媒体１１からの反射光
を回折し、ビームスプリッタ機能を持たせうる。受光素
子１２は、図示しないアンプなどの回路と一体化して、
ＩＣユニット化したものを使用するようにしている。ま
た、上記アンプなどの回路によってトラッキング誤差信
号が求められるが、トラッキング誤差信号を得る方法と
しては、３ビーム法や位相差法やプッシュプル法などが
ある。

【００３１】次に、作動について説明する。図１に示す
ように、半導体レーザ８の出射光は回折部材９および対
物レンズ１０を介して光記録媒体１１へ導かれ、光記録
媒体１１からの反射光は回折部材９の回折素子１３で回
折されて受光素子１２へ導かれる。

【００３２】そして、トラッキング誤差信号を得る方法
としての位相差法では、図２に示すように、回折素子１
３の３つまたは４つの回折素子領域１６〜１９のうちの
１つの回折素子領域１６から回折された光は、受光素子
１２の２つの小受光領域３１、３２を分割する分割線３
０上に集光される（Ｐ₃ ）。

【００３３】また、回折素子１３の４つに分割された場
合の４つの回折素子領域１６〜１９のうちの回折素子領
域１６に隣接し互いに対角位置にある２つの回折素子領
域１７、１９から回折された光は、受光素子１２の他端
側の中受光領域２９上に集光される（Ｐ₅ ）。さらに、
回折素子１３の残りの回折素子領域１８から回折された
光は、受光素子１２の中央の中受光領域２８上に集光さ
れる（Ｐ₄ ）。

【００３４】そして、まず、上記光ヘッド装置を、ＤＶ
Ｄ系の光記録媒体１１の再生や書き込みに用いる場合に
ついて説明する。前記したように、Ｐ₃ の位置に到達す
る回折光のビーム形状は、合焦状態のときに、もっとも
ビーム径が小さくなるようにしてあり（ナイフエッジ
法）、光記録媒体１１上でのフォーカス状態が変化する
と、Ｐ₃ の位置をはさむ２個の小受光領域３１、３２に
到達する光量のバランスが崩れる。そこで、この小受光
領域３１の信号と小受光領域３２の信号の差（Ｓ₃₁−Ｓ
₃₂）を検出することにより、フォーカス誤差信号が得ら
れる。

【００３５】また、トラッキング誤差信号は、小受光領
域３１の信号Ｓ₃₁と小受光領域３２の信号Ｓ₃₂と中受光
領域２８の信号Ｓ₂₈との和（Ｓ₃₁＋Ｓ₃₂＋Ｓ₂₈）と、中
受光領域２９の信号Ｓ₂₉との位相差を検出することによ
り得られる。

【００３６】つぎに、上記光ヘッド装置をＣＤ系の光記
録媒体１１の再生や書き込みに用いる場合について説明
する。フォーカス誤差信号検出法としては、前述のＤＶ
Ｄの場合と同じナイフエッジ法を適用できる。

【００３７】たとえば、回折素子領域１６からの回折光
を位置Ｐ₃ に集光させ、この小受光領域３１の信号Ｓ₃₁
と小受光領域３２の信号Ｓ₃₂の差（Ｓ₃₁−Ｓ₃₂）を検出
することにより、フォーカス誤差信号が得られる。

【００３８】また、トラッキング方法としては、前述の
ＤＶＤの場合と同じ方式を採用できるが、その他に、３
ビーム発生用の回折格子３３を組み合わせることもでき
る。具体的には、回折格子３３で光記録媒体１１への入
射光をメインビームと２つのサブビームに回折させ、２
つのサブビームを大受光領域２３、２４に受光させ、大
受光領域２３、２４の信号Ｓ₂₃、Ｓ₂₄の差（Ｓ₂₃−
Ｓ₂₄）を取ることにより実現できる。

【００３９】なお、トラッキング誤差信号を得る方法と
して上記３ビーム法を用いる場合、３ビーム発生用の回
折格子３３は、図１に示すように、回折部材９の半導体
レーザ８側の面に形成してもよく、別部品として回折部
材９と並設するようにしてもよい。

【００４０】また、トラッキング誤差信号を得る方法と
してのプッシュプル法を用いる場合には、回折部材９の
みを変更することによって対応できる。具体的には、回
折素子領域１６で回折される光がＰ₃ 位置へ集光され、
回折素子領域１９で回折される光がＰ₄ 位置へ集光さ
れ、回折素子領域１７、１８で回折される光がＰ₅ 位置
へ集光されるような格子形状を有する回折部材９に交換
して、トラッキング誤差信号を、小受光領域３１の信号
Ｓ₃₁と小受光領域３２の信号Ｓ₃₂と中受光領域２８の信
号Ｓ₂₈の和（Ｓ₃₁＋Ｓ₃₂＋Ｓ₂₈）と、中受光領域２９の
信号Ｓ₂₉との差｛（Ｓ₃₁＋Ｓ₃₂＋Ｓ₂₈）−Ｓ₂₉｝から得
るようにする。

【００４１】なお、以上により、回折素子領域１６〜１
９を４つに分割した場合について説明したが、回折素子
領域１７、１８を１つの領域として見れば、それがその
まま回折素子領域を３分割した場合の説明となる。

【００４２】このように、本発明によれば、各種のトラ
ッキング方法を採用可能にしたので、受光領域の形状な
どを変更することなく、ＤＶＤ系やＣＤ系などの光記録
媒体１１の再生などに共用させうる。また、用途に応じ
て、半導体レーザ８のみ波長が６５０ｎｍや７８０ｎｍ
のものなどに付け替えるような使い方もできる。

【００４３】なお、本発明は、上述の実施の形態にのみ
限定されず、本発明の要旨を逸脱しないかぎり種々変更
を加えうる。たとえば、各回折素子領域からの回折光
の、各受光領域への到達位置は、上記に限らず、他の組
み合わせにしてもよい。また、１／４波長板などを回折
部材と光記録媒体との間に配設して、半導体レーザの偏
光方向に対応させるようにすることもできる。

【００４４】

【発明の効果】本発明の光ヘッド装置によれば、トラッ
キング方法の異なる光記録媒体に対して受光素子を共用
させうるという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の基本構成を示す概
略側面図。

【図２】図１の（ａ）回折素子と（ｂ）受光素子を模式
的に示す説明図。

【図３】従来例の基本構成を示す概略側面図。

【図４】図３の（ａ）回折素子と（ｂ）受光素子を模式
的に示す説明図。

【符号の説明】

８：半導体レーザ１１：光記録媒体１２：受光素子１３：回折素子１４、１５：分割線１６〜１９：回折素子領域２２〜２４：大受光領域（受光領域）２７〜２９：中受光領域（受光領域）３０：分割線（境界位置）３１、３２：小受光領域（受光領域）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体レーザからの出射光を光記録媒体へ
導き、光記録媒体からの反射光を回折素子で回折させて
受光素子で検出させるようにした光ヘッド装置におい
て、回折素子はほぼ直交する２本の分割線により３つに分割
された回折素子領域を有し、受光素子は４つに分割され
た受光領域を有し、かつ、３つの回折素子領域のうちの１つからの回折光
が、４つの受光領域のうちの隣りあう２つの受光領域の
ほぼ境界位置に到達し、残りの２つの回折素子領域のう
ちの１つからの回折光が、残りの２つの受光領域のうち
の１つに到達し、残りの１つの回折素子領域からの回折
光が、残りの１つの受光領域に到達するように構成され
たことを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】半導体レーザからの出射光を光記録媒体へ
導き、光記録媒体からの反射光を回折素子で回折させて
受光素子で検出させるようにした光ヘッド装置におい
て、回折素子はほぼ直交する２本の分割線により４つに分割
された回折素子領域を有し、受光素子は４つに分割され
た受光領域を有し、かつ、４つの回折素子領域のうちの１つからの回折光
が、４つの受光領域のうちの隣りあう２つの受光領域の
ほぼ境界位置に到達し、残りの３つの回折素子領域のう
ちの２つからの回折光が、残りの２つの受光領域のうち
の１つに到達し、残りの１つの回折素子領域からの回折
光が、残りの１つの受光領域に到達するよう構成された
ことを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項３】受光素子は４つに分割された受光領域とこ
の４つに分割された受光領域の両側に形成された２つの
側部受光領域とを有する、請求項１または２記載の光ヘ
ッド装置。