JPS61250844A - 光学式ヘッド - Google Patents

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】 以下の順序でこの発明を説明する。

Ａ　産業上の利用分野 Ｂ　発明の概要 Ｃ従来の技術 Ｄ　発明が解決しようとする問題点 Ｅ　問題点を解決するための手段 Ｆ　作用 Ｇ　実施例（第１図〜第３図） Ｈ発明の効果 Ａ　産業上の利用分野 この発明は光学式記録装置、再生装置及び記録再生装置
に使用して好適な光学式ヘッドのトラッキング誤差検出
装置に関する。

Ｂ　発明の概要 この発明は半導体レーザ装置よりのレーザビームを回折
格子によって回折させて０次及び＋１次のビームを得、
この３つのビームのうちの少なくとも２つのビームの光
学式記録媒体よりの反射ビームを光検出器で検出し、そ
の検出出力からトラッキングエラー信号を得るものにお
いて、上記反射ビームの半導体レーザ装置に戻ってくる
もののうち特に半導体レーザ装置のヘッダ部に入射する
サイドビームが反射して再び記録媒体に入射しないよう
に、ヘッダ部のそのビーム入射部を傾斜部としたもので
ある。この場合に、レーザ出射端面倒に入射するであろ
うビームに対しては、このレーザ出射端面でのこのビー
ムの反射を抑えるようにしておく。

ごのようにすれば、光学式ディスクにスキューがあって
も、トラッキングエラー信号がこのスキューに影響され
ることがなくなる。

Ｃ従来の技術 第４図は従来の光学式ヘッドのトラッキング誤差検出装
置の一例で、ＯＨは光学式ヘッドを全体として示す。ｉ
ｌｌは例えばレーザダイオードを用いた半導体レーザ装
置で、これのレーザビーム出射端面（１八）より出射し
た、断面が楕円の発散レーザビームしはコリメータレン
ズ（２）（不用の場合もある）に入射して平行ビームと
なされた後、回折格子（グレーティング）（３）に入射
する。この回折格子（３）からは０次ビームＬｏ及び±
１次ビームＬ÷１゜Ｌ−１（なお、＋２次以上、−２次
以下のビームは無視する）が得られ、これが無偏光ビー
ムスプリンタ（ハーフミラ−）（偏向ビームスブリ・ツ
タの場合は、対物レンズ（５）との間に２波長扱を設け
る）（４）を通過した後、対物レンズ（５）に入射して
集束され、その集束された０次ビーム１，０及び±１次
ビームＬ　＋１　、　　Ｌ−ｔは光学式記録媒体（光磁
気記録媒体も含む）としての光学式ディスク（６）の記
録面に所定間隔（例えば１０．ｕ＋１１）をあけて入射
する。

光学式ディスク（６）で反射されたＯ次ビームＬ。

及び±１次ビームＬ　＋ｓ　、　　Ｌ−ｔは対物レンズ
（５）を通過した後、ビームスプリッタ（４）に入射し
、その一部はその反射面（４ａ）で反射して光検出器（
７）に入射する。この光検出器（７）は、θ次ビームＬ
ｏ及び±１次ビームＬ　＋１．　　Ｌ−１が各別に入射
するようにされる３個の光検出部にて構成される。

そして、いわゆる３スポツト法と呼ばれるトラッキング
エラー検出法の場合、＋１次ビームが夫々入射する一対
の光検出部からの一対の光検出出力の差を採ることによ
り、０次ビームＬｏの光学式ディスク（６）の記録面上
でのトラッキング状態に応じたトラッキングエラー信号
が得られる。０次ビームが入射した光検出部からは、再
生信号、フォーカスエラー信号等が得られる。

また、この３つのビームのうち、０次ビームとその両側
のサイドビームの一方あるいは３つのビームのすべてを
用いていわゆるプッシュプル法によるトラッキングエラ
ー信号の検出法を改良した方法もある（特願昭５９−２
１５８６０号参照）。

すなわち、この方法は３つのビームに対する光検出器は
％に分割したものを用いる。そして、ディスク上の０次
ビームによるスポットがトラックにあるとき両側のサイ
ドビームによるスポットはランドにくるようにしておく
。つまり〃トラックピッチ分ずらす。この、ようにすれ
ば、それぞれの女ポットに対する各光検出器の各分割部
の検出出力の差の出力、すなわちプッシュプル出力は、
０次ビームによるものと、＋１次ビームによるものとで
は逆相になる。一方、対物レンズの横ズレやディスクの
スキューによる各光検出器のプッシュプル出力に生じる
直流変動分は同相になる。

よって０次ビームに対する光検出器のプッシュプル出力
ＰＰｏと、＋１次又は−１次のビームに対する光検出器
のプッシュプル出力ＰＰ１又はＰＰ２との差をとれば、
対物レンズの横ズレやディスクにスキューがあっても直
流変動分のないトラッキングエラー信号を得ることがで
きる。

なお、３つのプッシュプル出力を用い、ＰＰｏ−（Ｇ１
ＰＰ１　→−Ｇ２　ＰＰ２　）なる演算によっζｌ・ラ
ッキングエラー信号を得るようにしてもよい。この場合
、ＧＩ及びＧ２ば光検出器間のゲイン差を考慮した定数
である。

次に、半導体レーザ装置（１１の一例について第５図を
参照して説明する。この半導体レーザ装Ｗ　（１１はｊ
ｆｆ１當一方の電極を兼ねた銅等の金属より成るヒート
シンクとなるヘッダ一部（８）上に固着される。

すなわち、この例ではヘッダ一部（８）はピー１−シン
クのみで構成されている。

半導体レーザ装置（１１のレーザチップの構造を図にお
いてその上層から下層に向かって説明すると、（１ａ）
は電極ＩＷｉ、（１ｈ）はｎ−ＧａＡｓ１ｅｆ　（基体
ＩＴａ）、（１ｃ）は　ｎ−Ｇａ１−ｘＡＩｘＡｓ層（
クラッド層）、（１ｄ）はＧａＩ−ｘＡＩｘＡｓ　Ｎ　
（活性層）、（１ｅ）はｐ−ＧａＩ　　−ｙＡＩｙ／Ｉ
ｓ層（クラッド層）、　（１ｆ）はｐ−ＧａＡｓ層であ
る。そして、活性層（１ｄ）から上述のレーザビームＩ
、が出射する。この半導体レーザ装置（１）のレーザビ
ーム出射端ｉ？＋＋（臂開面）　　（ＩＡ）を止面とす
ると、その幅が１００〜３００μｍ、高さく厚さ）が８
０〜１００メＩｍｚ奥行が２００〜３００μｍである。

活性層（１ｄ）のヘッダ一部で８）の上面からの高さは
数１１ＪＪｄである。

ところで、実際的には、３スポツト法のみならず前述し
たような改良されたプッシュプル方式のトラッキングエ
ラー検出法を用いた場合でも、光学式ディスクにラジア
ル方向のスキューがあるときには、トラッキングエラー
信号に直流変動が生じてしまい、正確なトラッキングエ
ラーを検出することができなかった。

本発明者等はその原因を究明したところ、次のようなこ
とが分かった。

光学式ディスク（６）で反射した０次ビームＩ、０及び
±１次ビームＩ、＋１＋　　Ｌ−＋は対物レンズ（５）
を通過した後、ビームスプリッタ（４）の反射面（４ａ
）で反射するのみならず、ビームスプリッタ（４）を通
過し回折格子（３）に入射して、夫々に対応して格別の
０次ビーム及び１１次ビームが発生し、コリメータレン
ズ（２）を通過して半導体レーザ装置（１）に向かう。

この半導体レーザ装置（１）に向かうビームのビーム量
は、無偏光ビームスプリッタを用いた場合には多く、偏
光ビームスプリッタを用いた場合は少ない。この場合、
半導体レーザ装置（１）のレーザビーム出射端面（１八
）と、回折格子（３）との相対回動角位置に応して、半
導体レーザ装置＋１１に向かう中心ビームＬａ及びその
両側に位置するサイドビームＬｂ、Ｌｃの配置は第６図
に示すように、夫々中心ビームＬａがレーザビーム出射
端面（ＩＡ）　上ノ活性層（１ｄ）に位置し、両側ビー
ムＬｂ、Ｌｃが中心ビームＬａの位置を通り活性１ｉ［
！（ｌｄ）と直交する直線上に於いて上下に位置する垂
直方向に並ぶ場合と、中心ビームＬ　ａ及び両側ビーム
Ｌｂ。

Ｌ　ｃが共に活性層（１ｄ）上に位置する水平方向に並
ぶ場合と、中心ビームＬａ及び両側ビーム■、ｂ。

Ｌ　ｃを結ぶ直線が上記２つの場合の中間の任意の角度
位置に来る場合とがある。そして、これら中心ビームＬ
　ａ及び両側ビームＬｂ、Ｌｃは、０次ビームＬｏと、
±１次ビームＬ◆１＋　　ｔｔ−ｔが回折格子（３）に
よって再回折され、且つ混在して重畳されたものである
。

ところで、両側ビームＬｂ、Ｌｃの少なくとも一方がヘ
ッダ一部（８）の面に入射した場合は、その面が粗面で
あるので、そのビームはそこで乱反射される。一方、両
側ビームＬｂ、Ｌｃの少なくとも一方が半導体レーザ素
子＋１１のレーザビーム出射端面（１＾）に入射する場
合は、この端面（１＾）は反射率が良好（例えば１．０
％）なので、この端面（１＾）で反射する。このように
レーザ装置（１）に入射した０次ビーム及び１１次ビー
ムは反射され、再び回折格子（３）で回折され、ディス
ク（６）に達し、結局光検出器（７）上では複雑な干渉
パターンを示す。

ここで、この干渉パターンは０次ビームと１１次ビーム
の光路長の差（位相差）によって変化する。よって、デ
ィスク（６）のスキュー角の変化によって変化する。し
たがって、トラッキングエラー信号もディスクのスキュ
ー角の変化によって変化し、例えば第７図のような周期
性をもったものとなる。尚、実際には、１α１が増大す
るにつれて、トラッキングエラー信号Ｓｅのレベルは減
衰する。

尚、両側ビームＬｂ、Ｉ−ｃ共レーザビーム出射端面（
ＩＡ）に入射する場合は、第７図に対応する波形の振幅
が第７図のそれの２倍となり、位相は第７図と異なる。

次に、以上のような干渉パターンの解析を第８図（レン
ズ系の図示を省略しである）を参照しながら行う。

第８図において、実線にて示される（１＾）はレーザビ
ーム出射端面であるが、破線にて示される正規の位置の
出射端面（ＩＡ）に対し傾いている一般的な場合を示し
、又、実線にて示される（６）はディスクであるが、ス
キューを有し、破線にてポされる正規の位置に対し佃い
ている場合を示す。０次ビームＬｏは正規の位置のレー
ザビーム出射端面（１＾）及び正規の位置の光学式ディ
スク（６）の記録面に対し鉛直である。θは＋１次ビー
ムＬ÷１の０次ビームＬｏに対する角度である。１１は
レーザビーム出射端面（１＾）及び回折格子（３）間の
光路長、１２は回折格子（３）及び光学式ディスク（６
）の記録ｔｆ■間の光路長である。Δｊ！１．Δβ２ば
夫々光路長Ｉｔｓ　、　Ｉ１２に対する０次ビームＬｏ
及び＋１次ビームＬ◆１間の光路差である。Δρ３．Δ
ｅ４は夫々光学式ディスク（６）のスキューによる光路
差、レーザビーム出射端面（１＾）のスキューによる光
路差である。

又、ｇを回折格子（３）における０次ビームＩ−ｏ及び
＋１次ビームＬ＋１間の位相差とする。ｔｏ、ｉｔを夫
々回折格子（３）における０次ビーム、＋１次ビームの
透過率、ｔをハーフミラ−（４）の透過率、ｒ。

ｆを夫々光学式記録媒体（６）の記録面上、レーザビー
ム出射端面（１八）上の反射率とする。

＋１次ビームＬ÷１が入射する光学式ディスク（６）の
記録面上の点Ａに於ける光の複素振幅を次の４つの場合
に分けて考える。

＋１ｌａｔ＋＋１次ビームＬ＋ｔが直接点Ａに入射した
場合。

１２）ａ２　：０次ビームＬｏが光学式ディスク（６）
で反射し、再度回折格子（３）に入射することによって
得られた０次ビームがレーザビー入出射端面（ｌ＾）で
反射し、再度回折格子（３）に入射することによりて得
られた＋１次ビームが点Ａに入射した場合。

＋３１ａ３：０次ビームＬｏが光学式ディスク（６）で
反射し、再度回折格子（３）に入射することによって得
られた＋１次ビームがレーザビーム出射端面（ＩＡ）で
反射し、再度回折格子（３）に入射することによって得
られた０次ビームが点Ａに入射した場合。

（４１ａ４　：＋１次ビームＬｅｔが光学式ディスク（
６）で反射し、再度回折格子（３）に入射することによ
って得られた０次ビームがレーザビーム出射端面（１＾
）で反射し、再度回折　　＼格子（３）に入射すること
によって得られた０次ビームが点Ａに入射した場合。

次にａ１〜ａ４を式にて示す。

ａｌ　＝Ｉ＋ｔ−ｅｘｐ　（ｊ　（ｊｌｔ　＋ｇ＋１２
＋Δ１２＋Δ１３））・・・（１） ａ２−籠３＋４ｔ３ｒ？ｅｘｐ　Ｅ　ｊ　（３（Ａ’ｚ
　　＋／２　）　　＋ｇ　＋Δｊ！２＋Δβ３）〕　　
　　　　　　　　　・・・（２）ａ３　＝Ｌｊｔ１ｔｊ
ｒ？ｅｘｐ　（ｊ　（３（７！ｔ　＋Ｉｈ　＞　十ｇ＋
２Δβ１＋ΔＩ１２＋Δｌｚ　＋２Δ１４）〕　　　　
　　・・・（３）ａ４　＝ｔｉｉｔ１ｔ３ｒｆ−ｅｘｐ
　（ｊ　　（３（Ｉｓ　＋＃２）　十ｇ＋３　（ΔＩ１
２＋Δ／３）＋２ΔＩ１１　＋２Δ７！＋））・　・　
・（４） 副葬の簡単のため、レーザビームの可干渉距離を２　（
ｊｚ　＋ｊ！２）以下とすると、点Ａにおける光の強度
ｌ＾は次式のように表される。

ＩＡ＝ｌａｔ　　１２＋ｌａ２．＋ａ３＋ａ４１２＝ｔ
、ｔ２（１＋ｒ３ｔ’ｒ２ｆ２（３＋２ｃｏｓ　２　（
ΔＩ１１＋Δｊ２＋）＋２ｃｏｓ　２　（八ｅ１＋Δに
４＋Δｐ２＋Δ７！３）＋２ｃｏｓ　２　（Δ１２＋Δ
Ｉ！、３）））　　　　　　・・・（５）又、両側ビー
ムＬｂ、Ｌｃの両方がレーザビーム出射端面（ＩＡ）に
入射する場合において、＋１次ビームＬ◆１が光学式デ
ィスク（６）の記録面上の点Ａに入射し、−１次ビーム
Ｌ−１が０次ビームＬｏに対し対称な点Ｂに入射する場
合は、点への光の強度■＾は＋５１式の通りであるが、
点Ｂの光の強度ＩＢは次式のように表される。

１　Ｂ’＝１１ｔ２（１＋ｌｉｔ’ｒ２ｆ２（３＋２ｃ
ｏｓ　２　（Δ１１−Δ１４）　＋２ｃｏｓ　２　（Δ
β１−Δ１４十Δβ２−ΔＩ３　）　　＋２ｃｏｓ　　
２　（Δ１２−Δβ３　））　〕　　　　　　　　　　
　　　・　・　・（６）以」二のようにして、光検出器
（７）上では複雑な干渉パターンが生じるが、特に、中
心ビームＬ　ａに対し、両側ビームＬｂ、Ｌｃが垂直方
向に並び、ビームｔ、　ｂがレーザ出射端面（１Ａ）に
、ビームＬ　ｃがヘッダ一部（８）に、それぞれ入射す
る場合、ビームｔ、　ｂは出射端面（ＩＡ）で反射され
、ビームＬ　ｃはヘッダ一部（８）（粗面とされている
）で乱反射されるので、半導体レーザ装置（１）に戻っ
た両側ビームＬｂ、Ｌｃについて再びディスク（６）側
にゆくビームにアンバランスが生じ、このためトラッキ
ングエラー信号に直流変動が生じる。このことは、前述
した３スポツト法及び改良されたブツシュプル法のいず
れの場合も同様である。

そこで、ヘッダ一部（８）側に入射するビームは乱反射
されるので光学系に戻らないであろうと考え、レーザビ
ーム出射端面（ＩＡ）側に入射するビームについてこれ
の反射を抑制する手段を施すことが考えられた。

例えば、レーザ素子であるレーザダイオードチップを薄
くし”ζサイドビームが戻って来てもそれが出射端面外
になるようにしていた。

また、レーザダイオードとして高出力のものではレーザ
出射端面の反射率の低いもの（例えば２〜３％程度）が
用いられているが、このようなレーザダイオードを用い
ζ、出射端面倒に戻るビームの反射を抑制していた。

このように、出射端面倒における戻りビームの反射の抑
制の対策は講じられていたが、前述もしたようにヘッダ
一部については対策は講じられていなかった。

Ｄ　発明が解決しようとする問題点 ところが、上記のようにレーザ出射端面倒における戻り
ビームの反射の抑制が十分になされると、ヘッダ一部に
おいて乱反射されたものが、コリメータレンズ（２）を
介し、回折格子（３）を介してディスク（６）側に戻る
光の分が無視できなくなり、トラソロ キングエラー信号の直流変動分を完全に除去することは
できなかった。

Ｅ　問題点を解決するための手段 この発明においては半導体レーザ装置のレーザ出射端面
側は、そこへの戻りビームの反射を抑制する手段が施さ
れている場合に、ヘッダ一部に入射するビームに対して
、そのヘッダ一部のビーム入射部を傾斜部として反射ビ
ームが光学系に再入射しないようにする。

Ｆ　作用 レーザ出射端面倒のみでなく、ヘッダ一部側にもサイド
ビームの反射を抑制する手段が設けられたので、半導体
レーザ装置よりの反射ビームは番マぼメインビームのみ
となり、トラッキングエラー信号の直流変動分は除去さ
れるものである。

Ｇ　実施例 第１図はこの発明装置に用いる半導体レーザ装置７ 置（１）の−例で、（１０）はレーザダイオードチップ
、（１１）は金属からなるヘッダ一部である。

（ＩＯＡ）はレーザ出射端面であり、（１０ｄ）は活性
層である。

この例においては第１図において破線の光路で示すコリ
メータレンズ（２）を介したサイドビームが入射するヘ
ッダ一部（１１）の面は、図のように傾斜されてその反
射ビームがコリメータレンズ（２）に再び入射しないよ
うにする。

この場合、この傾斜部（１１Ｓ）は粗面ではなく、鏡面
として乱反射をしないようにすればその効果は大きい。

また、第２図に示すように、この傾斜部（１１Ｓ）がメ
インビームに対して垂直な面となす角θｈは、メインビ
ームとサイドビームのなす角をθＧ１コリメータレンズ
（２）のＮ、ＡをＮＡｃとし、θＣ＝ｓｉｎ−１ＮＡｃ
としたとき、 θに＋θＧ−θｃ＞０ となるように定めれば、ヘッダ一部（１１）からのサイ
ドビームの反射光はコリメータレンズ（２）に入射しな
い。

この場合に、ヘッダ一部（１１）のコリメータレンズ（
２）との対向面の横方向の全域にわたって傾斜部（ＩＩ
ｓ）を設ける必要はなく、第３図に示すように、ヘッダ
一部（１１）においてレーザチップ（１０）の下方のサ
イドビームの入射部のみに傾斜部（１１５）を有する凹
部（１２）を形成するようにしてもよい。この場合に、
この凹部（１２）の両側辺（１２Δ）及び（１２Ｂ）を
レーザチップ（１０）をヘッダ一部（１１）上に取り付
けるときの横方向の位置合わせ用のマーカとして用いる
ことができる。

すなわち、両側辺（１２Ａ）　　（１２Ｂ）間の距離を
レーザチップ（１０）の端面（１０＾）の幅に等しくし
ておけば、レーザチップ（１０）の両側を凹部（１２）
の両側辺（１２Ａ　）（１２Ｂ　）に合わせるだけで位
置合わせができる。もちろん、両側辺（１２Ａ　）　　
（１２Ｂ　）をともにマーカとして用いるのではなく。

その一方を位置合わせ用のマーカとするようにしてもよ
い。

なお、傾斜部としては直線的なものでなく、曲面であっ
てもよい。

Ｈ発明の効果 この発明によれば、サイドビームのうちヘッダ一部に入
射するビームの反射ビームが再び光学系に戻ることがな
くなるので、レーザチップの出射端面倒においてその反
射ビームを抑制するように対策しておけば、トラッキン
グエラー信号のディスクのスキューによる直流変動をよ
り効果的に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の要部の一例を示す図、第２　　　　
　図はその説明のための図、第３図はその傾斜図の一例
を示す図、第４図は光学式ヘッドのトラッキング誤差検
出装置の光学系の配置図の一例を示す図、第５図〜第７
図はその説明のための図、第８図は干渉の説明に供する
図である。 （１１は半導体レーザ装置を全体として示し、（ＩＡ）
及び（ＩＯＡ）はレーザチップのレーザビーム出射端面
、（１ｄ）はその活性層、（２）はコリメータレンズ、
（３）は回折格子、（４）はビームスプリンタ、（５）
は対物レンズ、（６）は光学式ディスク、（１０）はレ
ーザチップ、（８）及び（１１）はヘッダ一部、（１１
５）は傾斜部である。 −−’（’；’１− 手続補正書 昭和６０年　５月１６日 昭和６０年　４月３０日提出の特許［（１４）事件上の
関係　　　特許出願人 住　所　東京部品用図化品用６丁目７番３５号名称（２
１Ｂ）ソニー株式会社 代表取締役　大　賀　典　雄 ４、代理人 住　所　東京都新宿区西新宿１丁目８番１号置　０３−
３４３−５８２１ｆｌｔ’ｌ　　（新宿ビル）６、補正
により増加する発明の数 ７、補正の対象　　　　明細書の発明の詳細な説明の欄
。 ８、補正の内容 ＋１１　　明細書中、２０頁１行Ｆあってもよい。」の
後に改行して下記を加入する。 ［また、出射端面（ＩＡ）の反射率が良好な場合にはｎ
−ＧａＡｓ層（ｌｂ）　　、　ｎ−Ｇａ１−ｙＡＩｙＡ
ｓ層（１ｃ）に無反射コーティングを施してもよい。」
以上 手続補正書 昭和６０年　６月２１日 １、事件の表示 昭和６０年　特　許　願　第　９２８１４号事件と０関
係　　　特許出願人 住　所　東京部品用図化品用６丁目７番３５号名称（２
１Ｂ）ソニー株式会社 代表取締役　大　賀　典　雄 ４、代　理　人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体レーザ装置と、回折格子と、ビームスプリッタと
   、対物レンズと、光検出器とを有し、上記半導体レーザ
   装置よりのレーザビームが上記回折格子によりメインビ
   ーム及びその両側の２本のサイドビームに分けられ、こ
   の３つのビームが上記ビームスプリッタ及び対物レンズ
   を介して光学式記録媒体に入射され、この光学式記録媒
   体から反射されたビームが上記対物レンズを介してビー
   ムスプリッタに入射されて反射され、その反射ビームが
   上記光検出器に入射され、上記３つのビームのうち少な
   くとも２つのビームの上記光検出器からの検出出力を用
   いて上記光学式記録媒体上の上記メインビームのトラッ
   キング状態に応じたトラッキングエラー信号を得るよう
   にしたものにおいて、 上記光学式記録媒体よりの反射ビームが、上記対物レン
   ズ、上記ビームスプリッタ及び上記回折格子を通過して
   上記半導体レーザ装置に戻るメインビーム及びその両側
   のサイドビームに対してレーザ出射端面でのビーム反射
   を抑えるとともに、上記半導体レーザ装置のヘッダ部に
   入射するサイドビームの反射ビームが上記光学系に再入
   射しないように上記ヘッダ部の上記ビーム入射部分が傾
   斜部とされてなる光学式ヘッドのトラッキング誤差検出
   装置。