JPS6313134A

JPS6313134A - 光ヘツド装置

Info

Publication number: JPS6313134A
Application number: JP61156406A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Ono; 小野　雄三
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-07-02
Filing date: 1986-07-02
Publication date: 1988-01-20

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、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をディろり面
４に収束する結像レンズ３と、ビームスプリッタプリズ
ム８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非点収差法をあげること
ができる。非点収差法の焦点誤差検出手段は、第２図に
示すように球面凹レンズ５と、円筒レンズ６と、４分割
光検出器７とから構成されている。ディスク面４からの
反射光は、結像レンズ３で結像され、ビームスプリッタ
プリズム８で反射される。この反射光に凹球面レンズ５
と円筒しンズ６が配置されているので、これらレンズを
通過後の光ビームは非点収差を生じ、４分割光検出器７
の前後に互いに直交する前側焦線９と後側焦線１０を形
成する。前側焦線９と後側焦線１０の中間の４分割光検
出器７上では、第３図（ｂ）に示すように円形ビームと
なる。ディスク面に結像レンズが近づいた時は焦線９，
１０は後方にずれて、光検出器上のビームは第３図（ｃ
）に示すように横長の楕円となり、逆に遠すぎる場合に
は焦線９，１０は前方にずれて、第３図（ａ）に示すよ
うに縦長の楕円となる。そこで、４分割光検出器７の各
素子１１〜１４の出力電圧をＶ　（１１）〜Ｖ　（１４
）とすると、Ｖ（１１）＋Ｖ（１３）−Ｖ（１２）−Ｖ
（１４）の信号を検出することで、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のアンバラン
スを検出する方法で、トラックが第３図の分割線１５と
平行の場合は、Ｖ　（１１）＋　Ｖ　（１２）−Ｖ　（
１３）−Ｖ　（１４）で、又、トラックが第３図の分割
線１６と平行の場合は、Ｖ　（１１）＋　Ｖ　（１４）
−Ｖ　（１２）−Ｖ　（１３）でトラッキング誤差信号
が得られる。又、他の方法として、フォーカス誤差信号
Ｖ　（１１）＋　Ｖ　（１３）−Ｖ　（１２）−Ｖ　（
１４）の信号から、ヘテロダイン法や、時間差法でトラ
ッキング誤差信号を電子回路で作る方法も適用できる。

第２図に示した従来技術の光ヘッド装置は、誠文堂新光
社発行のｒＣＤのすべて］の第１９頁〜第３６頁にヘテ
ロゲイン法や、時間差法を含めて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、光デ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°近く曲げて、光源から分
離させ、その後方に焦点及びトラッキング誤差検出用光
学系と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。

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
いに異なる軸外し回折角を有し、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み、か
つ前記格子レンズが前記光検出器上に導かれた前記反射
光が最小錯乱円になるような非点収差を有する構成とな
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
しい透明板がそう人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、格子レンズを、非
点収差レンズとしている。

すなわち、非点収差法を用いて焦点誤差検出を行うため
に、格子レンズを２軸性のフォーカルパワーを持ったレ
ンズとしている。つまり、第２図の従来方式の光ヘッド
の凹球面レンズと円筒レンズの機能を持たせている。

このような格子レンズを用いることにより、部品数削減
も同時に図られ、小型化光ヘッドが構成できるが、格子
レンズ特有の光源の波長変動に対する対策が必要となる
。本発明では格子レンズの回折角を結像レンズの光軸と
交わる線を境に互いに異ならせることにより、波長変動
が生じても誤差を生じないようにしている。この波長変
動についての詳細な実施例の説明で行う。

（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０次回折光として通過し、結像レンズ３によりディ
スク面４に収束される。ディスク面４からの反射光は、
結像レンズ３により収束され、格子レンズ１７により回
折され、回折光１８及び１９として、半導体レーザ１の
脇にある４分割光検出器２ｏに到達する。４分割光検出
器は、光検出素子１１，１２，１３゜１４とからなる。

格子レンズ１７は、光検出器上で円形ビームになり、そ
の前後に直交する焦線を持つ非点収差を含む収束波面と
、半導体レーザ１に収束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描いである。格子レンズ１７は、半
導体レーザ１と４分割光検出器を結ぶ方向に対して平行
な境界線２１を境に回折角の異なる上側格子レンズ２２
と下側格子レンズ２３とがら構成されている。上側格子
レンズ２２により回折された光は、非点収差のため９０
°回転した半円状の光ビームとなって光検出素子１３及
び１４の分割線２５上に到達する。一方下側格子レンズ
２３により回折された光は、非点収差のため９０°回転
した半円状の光ビームとなって光検出素子１１及び１２
の分割線２５上に到達する。そこで、ディスク面４へ収
束光が合焦状態のとき４分割光検出器２０の両回折光の
光検出素子１１゜１２．１３．１４への入射光強度が等
しくなるように４分割光検出器２０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５２０上の回折光の状態を説明す
るための図である。第４図（ｂ）は、ディスク面４上に
光ビームが収束している。合焦状態を示す図で２つの回
折光は等しい半円形で、４分割光検出器２０上の分割線
２５上に分割線２５に対して左右対称に到達している。

第４図（ａ）はディスクと結像レンズが近づいた場合、
第４図（Ｃ）はディスクと結像レンズが遠ざかった場合
で、第３図での説明と全く同じである。但し、非点収差
のため格子レンズの境界線に対応するビームの切断線は
光検出器の分割線２４と平行にならない。従って、従来
例と同様にＶ　（１１）−１−Ｖ　（１３）−Ｖ　（１
２）−Ｖ　（１４）で、焦点誤差信号が検出できる。

一方、トラッキング誤差信号は、ディスク面４上の絞り
込みスポットがトラック位置からずれると反射光の強度
分布にアンバランスが生じることを利用する。第１図の
構成では、トラックずれにより回折光１８と１９の強度
比が変わるため４分割光検出器２０のＶ　（１１）十Ｖ
　（１２）−Ｖ　（１３）　−Ｖ　（１４）をとること
によりトラッキング信号を検出できる。トラックが第１
図に示した場合と直交する場合はＶ　（１１）十Ｖ　（
１４）−Ｖ　（１２）　−Ｖ　（１３）をとることによ
りトラッキング信号を検出できる。又、ヘテロダイン法
や時間差法を用いる三とによりフォーカス誤差信号の時
間的変化からトラッキング誤差信号を電子回路を用いて
作ることもできる。

ディスクからの再生信号は、４分割光検出器２０の光量
の総和Ｖ　（１１）＋　Ｖ　（１２）−Ｖ　（１３）−
Ｖ　（１４）をとることにより検出できる。回折格子で
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が生じ
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２０上で、第１分割線２５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２５に平
行な方向の位置変動については、第２分割線２４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１１，１２，１３．１４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１７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５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２６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（ａ）（ｂＸｃ）は従来の光ヘッド装置の４分割
光検出器上の光ビームの状態を説明するための図、第４
図（ａＸｂＸｃ）は本発明の光ヘッド装置の４分割光検
出器上の回折光を説明するための図、第５図は本発明の
第２の実施例の基体構成を示す斜視図である。１・・・半導体レーザ、２・・・放射ビーム、３・・・
結像レンズ、４・・・ディスク面、５・・・凹球面レン
ズ、６・・・円筒レンズ、７，２０・・・４分割光検出
器、８・・・ビームスプリッタプリズム、９・・・前側
焦線、１０・・・後側焦線、１１，１２，１３゜１４・
・・光検出素子、１５，１６，２４，２５・・・分割線
、１７・・・格子レンズ、１８．１９・・・回折光、２
１・・・境界線、２２・・・上側格子し纂１図第２図第３図第４図（ａ）　　　　（ｂ）　　　　（ｃ）第５図

Claims

【特許請求の範囲】

　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いに異なる軸外し回折
角を有し、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み、かつ前記格子レンズが前
記光検出器上に導かれた前記反射光が最小錯乱円になる
ような非点収差を有することを特徴とする光ヘッド装置
。