JPS62277640A - 光ヘツド装置 - 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】 発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） この発明は、いわゆる光ディスク、ディジタルオーディ
オディスク、ビデオディスクなどの記録再生に用いる光
ヘッド装置に関する。

（従来の技術） ビデオディスク、ディジタルオーディオディスク、光デ
ィスク（以下では、光ディスクと総称する。）の従来の
光ヘッド装置は、第２図に示すように、光源である半導
体レーザ１と、半導体レーザ１の放射光２をコリメート
光３にするコリメーティングレンズ４と、収束レンズ５
と、ビームスプリッタプリズム６の他に、焦点誤差検出
手段とトラッキング誤差検出手段とを備えて構成されて
いる。

焦点誤差検出手段には種々の方式があるが、本発明の方
式と最も関連の深い方式としてウェッジプリズム方式を
あげることができる。ウェッジプリズム方式の焦点誤差
検出手段は、第２図に示すようにウェッジプリズム７及
び８と、光検出器９及び１０から成る２分割光検出器と
、光検出器１１及び１２がら成る２分割光検出器とから
構成されている。ディスク面１３に対し、収束ビニム１
４が丁度焦点を結んでいる時は、ウェッジプリズムから
の光ビーム１５及び１６は各々、光検出器９及び１ｏの
間と、光検出器１１及び１２の間に収束しているが、収
束ビーム１４がディスク面１３に対してデフォーカスし
た時は、光ビーム１５及び１６は互に離れる方向に、又
は、互に接近する方向にデフォーカスするので、光検出
器９及び１０の差動出力、又は光検出器１１及び１２の
差動出力をとることで焦点誤差信号が得られる。

トラッキング誤差検出手段にも種々の方式があるが、本
発明の方式と最も関連の深い方式としてプッシュプル方
式をあげることができる。プッシュプル方式は、２分割
光検出器を使ってディスク面からの反射光を検出する方
式で、第２図に示す光検出器９及び１０の出力の和と、
光検出器１１及び１２の出力の和との差をとることで、
トラッキング誤差信号が得られる。なお、第２図に示し
た従来技術の光ヘッド装置は、フィリップステクニカル
レビュー（Ｐｈｉｌｉｐｓ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｒｅ
ｖｉｅｗ）第４０巻（１９８２年発行）第６号第１５１
頁から１５６頁に詳しく述べられている。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した従来の光ヘッド装置は、実用化されているもの
でも大きさが、４０　Ｘ　４０　Ｘ　３０ｍｍ３程度あ
り、従って重量も重く、光テ゛イスク装置全体の小型化
、軽量化あるいはスタック型大容量光ディスク実現の障
害となっている。この原因の１つは、光ディスクからの
反射光をハーフプリズム、あるいは偏光ビームスプリッ
タプリズムにより光軸を９０°曲げて、光源から分離さ
せ、その後方に光検知器を配置するという方法がとられ
ているため、光学系の１軸化が難しい点にある。

このような問題に対して、半導体レーザ光源の発光部に
光を戻した際、自己結合効果によって発振出力が増加す
るいわゆる５ｃｏｏｐ効果を利用した小型光ヘッドが提
案されている。

しかしながら、自己結合効果は、半導体レーザの発振現
象の不安定性であることが指摘され、ここ数年内で実用
化されたディジタルオーディオディスク、ビデオディス
クなどでは、再生信号、位置決め信号にもれ込むノイズ
として、逆にこの自己結合効果を抑制するための技術が
開発されるにいたっている状況である。半導体レーザの
自己結合効果は、半導体レーザ自身の共振器に先ディス
クという反射面が加わり、三つのミラーからなる共振器
という構成で考えなければならないものである。ディス
ク回転中は、ディスクの光軸方向のばたつきのため、焦
点サーボがかがっている時でも半導体レーザと光ディス
クの間隔が、約１ｐｍの幅でゆれ動いており、極めて安
定度の悪い共振器構成となってしまっている。従って、
このような５ｃｏｏｐ効果により、光デイスク上の信号
を再生することは困難な課題が多すぎる。

本発明の目的は、上記欠点を解消して小型の光ヘッドを
実現することが可能な光ヘッド装置を提供することにあ
る。

（問題点を解決するための手段） 本発明の光ヘッド装置は、光源と、前記光源の像を記録
媒体上に絞りこむ結像レンズと、互いに直交する第１．
第２の分割線で受光面が４分割された光検出器と、前記
光源と前記結像レンズの間に設けられ、前記結像レンズ
の光軸と交わり前記第１の分割線と平行な境界線を境に
互に異なる収束距離を有し、前記結像レンズを経て来た
前記記録媒体からの反射光を前記境界線を境に分割して
前記光検出器の第２の分割線の両側の前記第１の分割線
上に各々導く格子レンズとを少なくとも備えた構成とな
っている。

（作用） 本発明の作用・原理は次の通りである。本発明の光ヘッ
ド装置では、光学系の１軸化を達成するために、光デイ
スク面からの反射光を光検知器に導くために、格子レン
ズを用いる。格子レンズには、１次回折光の他に格子レ
ンズを直接透過した０次回折光がある。そこで、この格
子レンズを半導体レーザ光源と結像レンズの間に配置し
、半導体レーザからディスク面に行く光に対しては、０
次回折光を用いると、単に格子レンズの基板の厚さに等
しい透明板が挿入されたのと同じになる。

一方、ディスク面からの反射光に対しては、１次回折光
を用いるとハーフプリズムや、偏光ビームスプリッタプ
リズムを用いることなく情報光を光軸外にとり出すこと
ができる。すなわち、格子レンズはビームスプリッタと
して作用することになる。この結果、小型、軽量の光ヘ
ッド装置を構成できる。

さらに本発明では、光軸外にとり出した１次回折光とし
ての情報光から信号のほかフォーカス誤差信号、トラッ
キング誤差信号もとり出すために、格芋レンズの格子方
向を結像レンズの光軸と交わる線を境に互に異ならせる
ことにより、第２図に示す従来の光ヘッド装置における
ウェッジプリズムと等価な作用をさせ、ウェッジプリズ
ム方式とほぼ等価な光ビームに変換している。

（実施例） 次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例の基本構成を示す斜視
図である。半導体レーザ１の放射光２は、格子レンズ１
７をＯ次回折光として通過し、結像レンズ１８によりデ
ィスク面１３に収束される。ディスク面１３からの反射
光は、結像レンズ１８により収束され、格子レンズ１７
により回折され、回折光１９及び回折光２０として、半
導体レーザの脇にある４分割光検出器２５に到達する。

４分割光検出器２５は、光検出器２１．２２．２３．２
４からなる。格子レンズ１７は、結像レンズ１８の光軸
と交わる線２６を境に焦点距離と回折方向の異なる上側
格子レンズ２７と下側格子レンズ２８とから構成されて
いる。上側格子レンズ２７は、半導体レーザ１から発散
する球面波と点２９から発散する球面波との干渉縞に相
当する格子パターンを持っている。一方、下側格子レン
ズ２８は半導体レーザ１から発散する球面波と点３０か
ら発散する球面波との干渉縞に相当する格子パターンを
持っている。第１図では、格子のピッチは配置をわかり
やすくするために実際より大きく書いである。上側格子
レンズ２７により回折された光は、点２９に収束し、半
丸状の発散光となって、点検出器２１及び２２の分割線
３１上に到達する。一方、下側格子レンズ２８により回
折された光は、点３０に収束する収束光となって、光検
出器２３及び２４の分割線３１上に半丸スポットとなっ
て到達する。そこでディスク面１３へ収束光１４が合焦
状態のとき４分割光検出器２５上の両回折光のスポット
径が等しく、かつ、光検出器２１．２２．２３．２４へ
の入射光強度が等しくなるように４分割光検出器２５を
配置することで、次に説明するように、フォーカス誤差
信号、トラッキング誤差信号、再生信号を得ることがで
きる。

第４図は４分割光検出器２５上の回折光の状態を説明す
るための図である。第４図（ａ）はディスク面１３上に
光ビーム１４が収束している合焦状態を示す図で、回折
光３３及び３４は、等しいスポット径になって４分割光
検出器２５上の第１分割線３１上に到達している。第４
図（ｂ）はディスク面１３が面ぶれして結像レンズ１８
に近づいたデフォーカス状態の回折光を示す図である。

回折光３３及び３４の収束点は、合焦時よりも格子レン
ズ２７から遠くなるので、第４図（ｂ）に示すように４
分割光検出器上では、下側格子レンズ２８からの回折光
３３のスポット径が大きくなり、上側回折格子２７から
の回折光３４のスポット径が小さくなる。しかし格子レ
ンズの境界線２６に対応する半円スポットの境界線３５
の位置は変化しない。したがって、光検出器２２及び２
４の出力が増加し、光検出器２１及び２３の出力が減少
する。反対にディスク面１３が結像レンズ１８から遠ざ
かった場合は、回折光３３及び３４の収束点は合焦時よ
りも格子レンズ１７に近くなるので、第４図（ｃ）に示
すように４分割光検出器上では、回折光３３のスポット
径が小さくなり、回折光３４のスポット径が大きくなる
。この場合も半円スポットの境界線３５の位置は変化し
ない。したがって、光検出器２２及び２４の出力が減少
し光検出器２１及び２３の出力が増加する。以上の考察
により光検出器２１．２２．２３．２４の出力電圧を各
々Ｖ　（２１）、　Ｖ　（２２）、　Ｖ　（２３）、　
Ｖ　（２４）とすれば、焦点誤差信号は、Ｖ　（２４）
　＋　Ｖ　（２４）　−Ｖ　（２１）　−Ｖ　（２３）
により検出でき、ディスクのフォーカスずれの方向及び
量を検知することができる。

一方、トランキングの誤差信号は、ディスク面１３上の
絞り込みスポットがトラック位置からずれるともどり光
の強度分布にアンバランスが生じることを利用する。ト
ラックずれにより第１回の回折光１９と２０の強度比が
変わるため４分割光検出器２５の光検出器２１及び２２
の出力信号の和と２３及び２４の出力信号の和に差が生
じる。従ってトラッキング信号はＶ　（２１）＋　Ｖ　
（２２）−Ｖ　（２３）−Ｖ　（２４）により検出でき
、この信号の正負により、トラックずれの方向も検知す
ることができる。

ディスクからの再生信号は４分割光検出器２５の光量の
総和Ｖ　（２１）＋　Ｖ　（２２）＋　Ｖ　（２３）十
Ｖ　（２４）をとること′により検出できる。回折素子
である格子レンズを用いたフォーカス誤差検出、トラッ
キング誤差検出では、半導体レーザの波長が変動すると
、回折角が変化し光検出器上の回折光の位置ずれカミじ
るため光源である半導体レーザの発振波長の変動に対す
る対策が必要であるが、本発明ではこの点に関して次の
ような解決策が施されている。今、回折角の変化による
回折光の位置ずれを４分割光検出器２５上で、第１分割
線３１に平行な方向及び直交する方向の２方向に分けて
考察する。第１分割線３１に平行な方向の位置変動につ
いては、第２分割線３２を越えない限り何ら信号強度に
変化をおよぼさないので問題ない。第１分割線に直交す
る方向の位置変動については光検出器２１．２２．２３
．２４の出力が変化するので注意が必要であるが、本発
明の格子レンズ２８は、この方向の空間周波数成分をほ
とんどもたないので、この方向の回折光の位置変動は無
視できる。

第３図は、本発明の第２の実施例の基本構成を示す斜視
図である。本実施例では、第１の実施例の格子レンズが
、反射型の格子レンズ３６に変わったもので、他の構成
は同一である。このような反射型格子レンズを導入する
ことで光学素子数を増やすことなく光ヘッドを薄型に構
成できる。

（発明の効果） 本発明の光ヘッド装置は光学部品が結像レンズと格子レ
ンズだけでよく、これまで数多くの部品を使っていた光
ヘッド装置の部品を大幅に削減することが可能であり、
これまで光デイスク装置全体の小型化、あるいはスタッ
ク型光ディスク装置のネックとなっていた光ヘッドのサ
イズを縮少することが可能となる。さらに本発明は、半
導体レーザと４分割光検出器とを同一パッケージ内にハ
イブリッドに作成することにより、量産性信頼性に富む
光ヘッドを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例の基本構成を示す斜視
図、第２図は従来の光ヘッド装置の一例を示す断面図、
第３図は本発明の第２の実施例の基本構成を示す斜視図
、第４図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）は４分割光検出器
上の回折光の状態を説明するための図である。 １・・・・半導体レーザ、２・・・・放射ビーム３・・
・・コリメート÷ビ仏、 ４・・・・コリメーティングレンズ、 ５・・・・収束レンズ、 ６・・・・ビームスプリッタプリズム ７．８・・・−ウェッジプリズム、 ９、１０．１１．１２．２１．２２．２３．２４・・・
・光検出器１３・・・・ディスク面、１４・・・・収束
ビーム、１５、１６．１９．２０．３３．３４・・・・
回折光、１７・・・・格子レンズ、１８・・・・結像レ
ンズ、２５・・−・４分割光検出器、 ２６・・・・境界線、２７・・・・上側格子レンズ、２
８・・・・下側格子レンズ、２９．３０・・・・収束点
、３１・・・・第一分割線、３２・・・・第二分割線、
３５・・・・半円スポットの境界線、 ３６・・・・反射型格子レンズ ２　′　イ２′ 第２図 第　３　図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源と、前記光源の像を記録媒体上に絞りこむ結像レン
   ズと、互いに直交する第１、第２の分割線で受光面が４
   分割された光検出器と、前記光源と前記結像レンズの間
   に設けられ、前記結像レンズの光軸と交わり前記第１の
   分割線と平行な境界線を境に互に異なる収束距離を有し
   、前記結像レンズを経て来た前記記録媒体からの反射光
   を前記境界線を境に分割して前記光検出器の第２の分割
   線の両側の前記第１の分割線上に各々導く格子レンズと
   を少なくとも含むことを特徴とする光ヘッド装置。