JPS6310325A - 光学式ヘツド装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は光学式情報記憶媒体への情報の記録／再生に
用いられる光学式ヘッド装置であって、情報を再生する
ための光学式情報記憶媒体からの光束を分光素子の第２
の面により反射させて検出する光学式ヘッド装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 第３図には従来の光学式ヘッド装置の構成が示されてい
る。図において、（１）はレーザ光源である半導体レー
ザ（以下ＩＤという）、（２）はＬＤの出射光束、（４
）は光束を第１の面（４ａ）で反９Ａさせて集光レンズ
（５）に入射させる分光素子としての平板状ビームスプ
リッタ、（６〉は集光レンズ（５）の透過した光束の集
光点付近に置かれた光学式情報記憶媒体（以下光ディス
クという）、（７）は光ディスク（６）に記録された情
報であるピット、（８）はピッ１〜の列よりなるトラッ
クである。例えば、このトラック（８）は光ディスク（
６）に幅約１μｍ、ピッチ１．６μｍでスパイラル状に
刻み込まれており、この１〜ラツク（８）に直径約μｍ
１の光スポットく９）を追従させることにより、光ディ
スク（６〉に記憶されている情報を読み取ることかでき
る。

また、（１０）は光検知器であり、光ディスク（６）に
よって反射され集光レンズ（６）を介してビームスプリ
ッタ（４）の第１の面（４ａ）を透過し、そしてビーム
スピリツタ（４）の第２の面（４ｂ）で反射された後に
更に第１の面（４ａ）を透過した反射光束を受光する。

従来の光学式ヘッド装置は以上の構成からなり、以下に
その動作について説明する。

前記ＬＤ（１）を出射した光束（２）は、ビームスプリ
ッタ（４）の第１の面（４ａ）にて反射された後、集光
レンズ（５）によって光ディスク（６）の情報トラック
面上に集光される。そして、光ディスク（６）に集光し
た光は情報トラック面により反射され、集光レンズ（５
）を再透過した後にビームスプリッタ（４）の第１の面
（４ａ）を透過し、更にビームスプリッタ（４）の第２
の面（４ｂ）で反射された後に前記第１の面（４ａ）を
再び透過する。従って、ビームスプリッタ（４）から反
射される反射光束は、公知のように非点収差、つまり子
午光線、球欠光線に対して別々の焦線を形成する収差か
与えられ、この反射光束は光検知器（１０）に入射され
る。

ここで、ビームスプリッタ（４）の第１の面（４ａ）と
第２の面（４ｂ）が平行で、厚みｔ。

屈折率ｎ、第１の面（４ａ）への入削角をθ［ｒａｄ’
ｌとすると、非点隔差Δは次式で表される。

前記非点収差が与えられたビームスプリッタ（４）から
の反射光束（２′）は、ＬＤ（１）の出射光束（２）と
平行でそれと逆方向に進行し、かつ図において一点鎖線
で示される主光線は、２ｔ　−ｔａｎθ−・ＣＯＳθの
ずれをもって光検知器（１０）に入射する。ここで、前
記θ−はｎ５ｉｎθ−−ｓ　ｉ　ｎＯを満たしている。

−４一 本発明に係る光学式ヘッド装置は、レーザ光を出射する
光源と同じ方向で多少ずれた位置に光検知器が配置され
ており、この装置によれば光源と光検知器をほぼ同一位
置に近接配置できるなどの各種の利点を有する。

このような、光学式ヘッド装置において、光検知器（１
０）は光ディスク（６）上の集光スポットが合焦状態に
ある時にディスクから反射された光束が、第３図（ｂ）
に示されるように、最少錯乱円（１１）となる光軸方向
位置に配置される。

そして、この光検知器（１０）は、図示されるように、
検知部（１０ａ）、（１０ｂ）、（１０ｃ）、（１０ｄ
）に４分割され、これら各検知部にて入射光束量を検知
する。

周知のように、これら各検知部の出力は、焦点ずれが生
じた場合には光検知器（１０）上のスポットが歪んだス
ポット（１２）となるので、対角線方向において対向す
る検知部の和をとり対向検知部対どうしの差出力を演緯
することにより光束の焦点ずれを検出することができる
。

すなわち、対向検知部の和出力どうしの差出力は、（（
１０ａ＞±（１０ｃ））−（（１０ｂ）＋（１０ｄ＞）
となり、この演算出力信号はフを一カスエラー信号とし
て出力され、不図示のフォーカスアクチュエータにより
光デイスク上の光スポツト焦点ずれが補正される。

この場合の焦点ずれ検出方法は非点収差法であり、第３
図（ｂ）に示されるにうに、光デイスク上のスポットが
合焦状態（１１）のとぎは最少錯乱円となって、略円形
状態となるか、ヘッド装置と光ディスク（６）の距離の
変化により生ずる焦点ずれ（第３図（Ｃ）に示されるス
ポット（９−））が起こると、光検知器（１０）上のス
ポットが破線で示されるように縦長および横長の楕円形
に変形する。従って、変形した楕円形を電気的に検出す
ることにより焦点の位置ずれを検知することができる。

一方、光ディスク（６）上の照光スポットを正確に情報
トラック上に照射するためのトラッキングを行っており
、例えば、第３図（ｂ）に示されるように、前記トラッ
キングエラー信号は分割線７−に対して対称となる検出
部（１０ａ）及び（１０ｂ）と検出部（ＩＯＣ）及び（
１０ｄ）の出力差から得るようにしており、第３図（Ｃ
）に示されるように、トラック（８）の方向をＬＤ（１
）の出射方向Ｘに対し４５°傾けて配置することにより
、前記分割線７′をトラック方向と一致させることがで
き、この分割線７′の垂直方向へのスポットの移動を検
知すれば、スポットの位置ずれを検出できる。

従って、光検知器（１０）の出力から（（１０ａ＞＋（
１０ｂ））−（（１０ｃ）＋（１０ｄ））を演算し、こ
れをトラッキングエラー信号として出力すれば、このト
ラッキングエラー信号により、不図示のトラッキングア
クチュエータか駆動制御され、スポットがトラック（８
）の中心に正しく位置するように補正される。

このようにして、焦点ずれ及びスポットとトラックとの
位置ずれを検出しながら、検知器（１０）に照射される
光束から情報トラック上に書き込まれている情報の読取
りが行われる。

［発明が解決しようとする問題点］ 前述したように、従来のビームスプリッタ（４）の反射
光を検出する光学ヘッド装置では、光ディスク（６〉に
傾きが生じた場合には１〜ラツキングを正確に行うこと
ができないという問題があった。

すなわち、第３図において前述したように、光ディスク
（６）上のスポットが情報１〜ラツク（８）上に正しく
照射される場合には、ピット（７）からの回折反射光束
の分布はトラック中心線方向、つまり前記光束検知器（
１０）の分割線（７′）を基準として対称となり、従っ
て光検知器（１０）上においても前記検知部の各出力は
、（１０ａ＋１０ｂ）−（１０ｃ＋１．Ｏｄ）となる。

しかし、光ディスク（６）上の集光スポットが情報トラ
ック（８）から面内方向で僅かにずれた場合には、ピッ
ト（７）による回折反射光束の強度分布はトラック中心
線方向に対して非対称となる。例えば、検出部の出力は
（１０ａ＋１０ｂ）＞　（１０ｃ＋１０ｄ）　、また逆
方向にずれた場合には（１０ａ＋１０ｂ）＜　（１０ｃ
＋１０ｄ）となる。従って、検出部の差出力（（１０ａ
＋１０ｂ）　−（１０ｃ＋１０ｄ））をトラッキングエ
ラー信号とすれば、スポット（９）の情報トラック（８
）からのずれを検知することができる。

しかしながら、光ディスク（６）が傾いた場合、あるい
は集光レンズ（５）からの出射光に収差をもつ場合には
、周知のように、光束に主にコマ収差が生じる。従って
、このコマ収差は反射光束分布の対称性を乱し、このよ
うな非対称分布を生じさせる収差をもった光束は、たと
え１〜ラツク上に正しく集光された場合でもその反射光
束はトラック中心線方向に対する対称性をなくし、トラ
ッキングエラー信号により正確な１〜ラツキングを行わ
せることができないという問題があった。

更に、光ディスク（６）が傾く際の反射光束において、
第３図（ａ＞の一点鎖線で示される主光束か傾いて、結
果として光検知器（１ｏ）上のスポラ１〜（１１）が変
位することになる。従って、このスポット変位によって
も正確なトラッキングエラー信号を得ることができない
という問題があった。

発明の目的 この発明は、前記問題点を解決するためになされたもの
で、光ディスクの傾きが生じた場合でも照射光スポット
とトラックとの面内ずれを良好に検出できる光学式ヘッ
ド装置を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る光学式ヘッド装置は、レーザ光を出射す
る光源からの光束をＯ次回杭先とそれ以外の回折光とか
らなる複数個の光束に分離する回折格子を備え、前記光
検知器にて受光されたＯ次回杭先の変形によって前記光
学式情報記憶媒体上におけるＯ次回折光スポットの焦点
ずれを検出し、０次以外の回折光によって光学式情報記
憶媒体上の情報トラックとＯ次回折光スポットとの面内
ずれを検出することを特徴とする。

［作用］ この発明における光学式ヘッド装置では、光源から出射
される光束が回折格子によって例えば０次及び±１次の
３つのビームに回折形成され、この３ビームは分光素子
により方向を変え集光レンズ手段を介して光ディスクの
情報トラックに光スポットとして照射される。

そして、Ｏ次回杭先については、従来と同様に分光素子
にて与えられた非点収差を検出することによりフを一カ
スエラー信号を得ることかでき、一方±１次回折光はト
ラックの異なる位置に照射され、この２つのスポットの
位置関係からＯ次回杭先と情報トラックとの面内ずれを
検出することができる。

［実施例］ 以下、この発明の１実施例を図に基づいて説明する。

第１図（ａ）には本発明に係る光学式ヘッド装置の概略
構成か示され、第１図（ｂ）には光検知器の構造、第１
図（Ｃ）には光デイスク上における光スポットの照射状
態が示されている。

本発明において特徴的なことは、分光素子にて反射され
た反射光束を検知する装置において、複数の光スポット
を情報トラックに照射するようにしたことであり、この
ために、本発明では回折格子（３）かＬＤ（１）からの
出射光束（２）中に配置される。そして、その他の構成
は従来の構成と同様となっている。

次に、本発明の動作について説明する。

ＬＤ（１）を出射した光束（２）は回折格子（３）によ
って回折され、ビームスプリッタ（４）の第１の面（４
ａ〉で反射された後に、集光レンズ（５）によって光デ
ィスク（６）の情報面に斜線で示した３つの光スポラ１
〜（９ａ）、（９ｅ）。

（９ｆ）が集光される。

この３つのスポット（９ａ＞、（９ｅ）、（９ｆ）のそ
れぞれの中心を結ぶ線は、トラック（８）の軌跡方向に
対して、わずかに傾くように配置され、スポット（９ａ
）にて焦点ずれを、またスポット（９ｅ）、（９ｆ）に
て面内ずれを検出する。

そして、光ディスク（６）に集光した光は情報面のトラ
ック（８）により反射され、集光レンズ（５）を介して
ビームスプリッタ（４）により反射されて光検知器（１
０）に入射される。

すなわち、分光素子としてのビームスプリッタ（４）に
より、光ディスク（６）から反射された光束は第１の面
（４ａ）を透過し、第２の面（４ｂ）により９０’方向
が変換されて反射される。

そして、この反射光束は再び第１の面（４ａ）を透過し
て、ＬＤ（１）を出射した光束（２）に対して所定間隔
を有する反射光束（２′）となって光検知器（１０〉に
入射しており、このビームスプリッタ（４）内を透過反
射することにより非点収差が与えられる。

また、光検知器（１０）は、光デイスク上の集光スポッ
トが合焦状態にあるときに中心ビームすなわちＯ次回杭
先（スポット（９ａ〉に対応する〉の反則光束か最少銘
乱円となる光軸方向位置に置かれている。そしで、光検
知器（１０）は、第１図（ｂ）に示されるように、３ビ
ームを６個所で検知するようにしており、３ビームのう
ち中央のビーム（０次光）は４分割された検知部（１０
ａ）、（１０ｂ）、（１０ｃ）、（１０ｄ）により、ま
た両側のビーム（±１次光）はそれぞれ独立した検知部
（１０ｅ）、（１０ｆ＞ににり受光される。

このようにして得られた両側検知器（１０ｅ）。

（１０ｆ＞の出力は減算器（１３）などによって差動演
算され、この信号を１〜ラツキング工ラー信号として出
力することにより、中央スポット（９ａ）とトラック（
８）との面内ずれが検知できる。

すなわち、±１次回折光のスポット（９ｅ）。

（９ｆ）は１〜ラツク（８）と自交する方向へトラック
（８）の所定幅を照射するように、例えばスポット面積
の１／２をトラックに照射するように設定され、±１次
回折杭先ボツ１〜（９ｅ）、（９ｆ）の両者についてピ
ッ１〜（７）からの反射光束を検知し、この反射光束量
の差をトラッキングエラー信号として出力する。例えば
、トラックとの位置かすれると±１次光ススポｌ〜と１
〜ラツク（８）とか重なる面積が、一方については大き
くなるか他方では小さくなるので、両者の光束路の差に
よって面内ずれ量を検出できる。従って、このトラッキ
ングエラー信号により、ここでは図示しない１〜ラツキ
ングアクチユエータが駆動制御され、スポット（９ａ）
か１〜ラツク（８）の中心に正しく位置するように補正
される。

以上のように、複数のビーム、実施例では±１次光のビ
ームを利用したツインビーム方式の１〜ラツキングサー
ボによれば、２つのビームにより面内ずれを検知するの
でディスク傾きなどにより発生するコマ収差の影響を受
けることなく安定した］ヘラツキングサーボを行うこと
かできる。また、このｉ〜ラッキングサーボはフォーカ
スサーボの検出とは別個に行うため、フォーカスサーボ
を行うときの干渉を受けにくいという利点かある。

次に、本発明の第２実施例を第２図に基づいて＝　　１
５− 説明する。

ガ′３２実施例において特徴的なことは、複数のビーム
を形成する回折格子を独立して設けず、分光素子に一体
に形成し光束分離素子としたことである。すなわち、第
２図に示されるように、光束分離素子（４０）が設けら
れ、この光束分離素子（４０）は分光素子の第１の而（
３０）に回折格子（３０ａ）を形成する。

例えば、この回折格子（３０ａ）は所定ピッチの直線上
編軌跡からなり、この様な回折格子（３０ａ）か形成さ
れた光束分離素子（４０）は４５°傾斜させて設けられ
ているが、回折格子（３０ａ）に入射される光束（２）
は第１実施例と同様に複数の回折光を形成し光ディスク
（６）上に出射される。従って、第１実施例と同様にし
てフォーカスサーボ及びトラッキングサーボを行いなが
ら情報の記録／再生を行っている。

この第２実施例によれば、平板ビームスプリッタなどの
分光素子と別体となった回折格子を使用することなく、
光学部品点数を低減して低コストの装置を得ることかで
きるという利点を右する。

なお、第１及び第２の実施例では、光ディスク（６）上
のトラック方向をｘｙ平面にお（プるＬＤ（１）の出射
方向Ｘに対して４５°とし、光束分離素子（４０）をｘ
ｙ平面における出射方向Ｘに対して４５°とした場合を
説明したか、両者ともに前記角度以外でも本発明を適用
することかできる。

また、光束分離素子（４０）は平行平板として説明した
が、光ディスクく６）からの反射光に対して非点収差付
与の効果を高めるためにくさび状に形成してもよく、こ
れによって、光束分離素子（４０）の厚さをより薄くで
きるという効果を得ることができる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、光源からの光束を複
数個の光束に回折分離し、このうちの０次以外の回折光
にて情報ｌ〜ラックとＯ次回折光スポットとの面内ずれ
を検出するようにしたので、分光素子からの反射光によ
って各種の検出作用を行う装置において、情報１へラッ
クとＯ次回折光スポットとの面内ずれをディスク傾きな
どの影響を受けずに良好に行うことができる。

また、回折格子を一体に形成した光束分離素子によれば
、光学部品を増やすことなく小型軽量の光学式ヘッド装
置を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光学式ヘッド装置の第１実施例を
示す説明図であり、第１図（ａ）は基本構成図、第１図
（ｂ）は光検知器の構成図、第１図（Ｃ）は光デイスク
面における３つのスボダトの照射状態を示す説明図、第
２図は本発明に係る好適な第２実施例を示ず構成図、第
３図は従来の光学式ヘッド装置を示ず説明図であり、第
３図（ａ＞は基本構成図、第３図（ｂ）は光検知器の構
成図、第３図（Ｃ）は光デイスク面におけるスポットの
設定状態を示す説明図である。 図において、（１）はＩＤ、（３）は回折格子、（４〉
分光素子としてのは平板状ビームスプリッ夕であり、（
４ａ）は第１の面、（４ｂ）は第２の面、（５）は集光
レンズ、（６）は光ディスク、（８）はトラック、（１
０）は光検知器、（３０）は光束分離素子の第１の面、
（３０ａ）は回折格子、（３１）は光束分離素子の第２
の面、（４０）は光束分離素子である。 図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ光を出射する光源と、該光源から出射する
   光束を任意の方向に分光する分光素子と、該分光素子に
   よって分離された光束を光学式情報記憶媒体上に光スポ
   ットとして集光する集光レンズ手段と、前記光学式情報
   記憶媒体の情報面によつて反射され前記集光レンズ手段
   を介して分光素子の第１の面を透過し分光素子の第２の
   面で反射された後に更に第１の面を透過した反射光束を
   受光して光電変換する光検知器と、を有し、前記光検知
   器上の光スポットの変形によつて情報トラックの光スポ
   ットの焦点ずれを検知する光学式ヘッド装置において、
   前記光源からの光束を０次回折光とそれ以外の回折光と
   からなる複数個の光束に分離する回折格子を備え、前記
   光検知器にて受光された０次回折光の変形によつて前記
   光学式情報記憶媒体上における０次回折光スポットの焦
   点ズレを検出し、０次以外の回折光によって光学式情報
   記憶媒体上の情報トラックと０次回折光スポットとの面
   内ずれを検出することを特徴とする光学式ヘッド装置。
2. （２）前記回折格子が前記分光素子の第１の面に形成さ
   れた光束分離素子を有することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の光学式ヘッド装置。
3. （３）前記光束分離素子はその第１の面において前記光
   源からの出射光束開口と前記情報トラックから反射され
   第２の面によって反射された反射光束開口とが異なる位
   置に設定されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項又は第２項記載の光学式ヘッド装置。
4. （４）前記光束分離素子の第１の面と第２の面が平行に
   形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   又は第３項記載の光学式ヘッド装置。
5. （５）前記光束分離素子の第１の面と第２の面がくさび
   状に形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項又は第３項記載の光学式ヘッド装置。