JPS63191328A - 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】 （産業上の利用分野）　　　　　　　　　　“本発明は
、情報記録担体の記録面に光を照射し、情報の記録又は
再生を行なう光ヘッド装置に係シ、特に小型・軽量で量
産に適した光ヘッド装置に関する。

（従来の技術および発明が解決しようとする問題点） 光ディスクあるいは光カード等の記録担体に光を照射し
て情報の記録又は再生を行なう光ヘッド装置は、一般に
小型軽量且つ低廉なものが要望されている。このために
は光ヘッド装置を少い部品点数で構成するのが有効であ
る。その従来例としては、特開昭５６−５７０１３号公
報に開示された第１０図および第１１図に示すものが挙
げられ為。

このうち、第１０図に示す光ヘッド装置は、光源として
用いられる半導体レーデ７と、この半導体レーデ７から
発射された発散光束８を光デイスク１側に反射せしめる
よう第１面上に偏光ハーフミラ−１８が形成された平行
平板１０と、この平行平板１０で反射された直線偏光を
円偏光にする綿板２０と、このい板２０を通過した光束
を光デイスク１上の記録ｆｆ１２に集光する対物レンズ
１６と、記録面２で反射された情報を含む光束を検出す
る光検出器１３とから成るものである。記録面２で反射
された光束は再び対物レンズ１６およびλ／４板２板金
０過した後、平行平板１０の偏光ハーフミラ−１８で反
射されて非点収差が与えられた光束１８′となシ、４分
割された受光面をもつ光検出器１３で検出される。

上記構成から成る装置によれば、少い部品点数で非点収
差法によるフォーカスエラー検出を行なうことができる
。ところがとの装置では平行平板１００所要厚さのため
に与えるべき非点収差量が過大になシフオーカスエラー
の検出感度が低下するという欠点がある。又、上述した
平行平板１０によシ非点収差が与えられた光束８′は同
時にコマ収差を生じ、このためフォーカスエラー検出の
際の合焦精度がトラッキングエラーからのクロストーク
によシ低下するという欠点もある。さらに、半導体レー
デ７と光検出器１３とが平行平板１０に対して同じ側に
配されているので、これらが互いに干渉することなく働
くためには光デイスク１０面に垂直な方向にある程度の
距離が必要となυ。

このため装置が厚型化する。

一方、第１１図に示す光デイスク装置では、半導体レー
デ７から光ディスク１に向けて射出された光束８と光デ
ィスク１から反射され光検出器１３に照射される光束８
“とを分割するために回折格子２５が対物レンズ１６の
前方に配されている。

この装置においては適当な回折格子を用いることによシ
フオーカスエラー検出感度を向上させ、又十分なコマ収
差補正を行うことができるという利点を有するが、光路
の所要長さを確保するために光ヘッド装置が厚くなると
いう欠点がある。又、この欠点を除去するために光路中
に折曲げミラーを配することもできるが、その分部品点
数が増え、望ましくない。

本発明は上述したような問題点を解消するために成され
たもので、上記２つの従来装置の長所を生かしつつ、最
小の部品点数によシ小型軽量で量産に適し、かつ安価な
光ヘッド装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上述したような従来技術の問題点は、本発明の光源と、
この光源から発した光束を情報記録面へ反射偏向する光
学素子と、該光学素子からの光束を前記情報記録面上へ
集光する対物レンズと、前記情報記録面にて反射され前
記対物レンズを透過した光束の一部を所定の方向に分離
偏向する光分割手段と、この分割された光束を検出する
光検出器とから成る光ヘッド装置において、前記光分割
手段が所定のピッチ分布を有する回折格子構造体であり
、かつ該回折格子構造体００次反射回折光によシ前記反
射偏向が行なわれることを巷徴とする光ヘッド装置によ
シ解決できる。

（作用） 上述した構成による本発明において、光源から発射され
た光束は、前記回折格子構造体００次反射回折光によシ
情報記鎌面へ反射偏向される。との反射偏向された光束
は、対物レンズによ、シ集光されながら情報記録面へ入
射し、次いで該記録面で反射されて情報を含んだ光束と
なる。この光束は光路を逆進し、前記対物レンズを通過
後、再び前記回折格子構造体に入射する。該回折格子構
造体は所定のピッチ分布を有する回折格子を備えてお）
、これによシ前記入射光は所定の方向に分離偏向され、
それぞれの偏向光束は光検出器にて検出される。

（実施例） 以下−１本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例を説明するた
めの図であシ、第１図は第１実施例における光ヘッド装
置の構成を示す概略断面図、第２図は第１図に示す装置
に用いたレリーフ回折格子の部分拡大図、第３図は前記
回折格子の回折格子パターンを模式的に表した図、第４
図は第１図に示す光検出器の受光面に照射された光スポ
ットの形状を示す図である。なお、これらの図において
、第１０図および第１１図と同一機能を有する部分には
同一の数字が付しである。

第１図に示すように１本実施例の光ヘッド装置において
は、半導体レーデ光源７から射出された発散光束８は反
射回折格子３に入射する。この反射回折格子としては後
述する特性を有するレリーフ回折格子を用いることがで
きる。反射回折格子３に入射した光束８は０次反射回折
光となシ、°対物レンズ（有限結像系対物レンズ）１６
で集光されて光ディスク１の記録面２に照射される。次
いで、この記録面２で反射された情報を含む光束は光路
を逆進して再び対物レンズ１６を通過し、集光しつつ反
射回折格子３に入射する。この回折格子３に入射した光
束は回折光束８′となシ、光検出器１３の受光面に照射
される。

ここで、゛反射回折格子３として望ましく・特性を以下
に述べる。

（１）光源７からの光束８に対して適当なＯ次回折効率
を有していること。ただし、一般的にこの効率が高い稈
元の利用効率が良くなるが、後述する光ディスク１から
の反射光に対する回折効率を抑えるために無制限に高く
することはできず、実験によれば回折効率は１５チ〜３
５チで良好となる。

（２）投光光束８が回折格子３に入射したとき生じる回
折光が対物レンズ１６に入射して情報記録面に入射し、
有害なノイズ信号を発生する戻シ光を生じないこと。

（３）　　光ディスク１からの反射光が回折格子３に入
射し、多数の回折次数光が作られるとき目的の回折次数
をもつ回折光束８′にできる限シ多くのエネルギーを集
中せしめること。

上記（１）で述べたように、回折格子３で反射された際
の回折光は０次回行光であることが望ましい。

これは０次回行光を用いて情報の記録再生を行うと光束
の波面収差補正が容易で収差が生じにくく光ディスク１
の記録面２上で微少スポットが得られやすいこと、又レ
ーデ光源７０波長が各々の光学素子ととに変動したシ、
あるいはレーデ光源７から発射されるレーデ光が温度変
化や駆動電流の変化によって変動した際にも回折格子３
での０次反射光束の進行方向には変化が生ぜず、収差も
発生しないという利点があるからである。

上記特性を有する回折格子としては、第２図に示すレリ
ーフ回折格子３′を用いることができる。

このレリーフ回折格子３′は異なる傾斜角を有する反射
平面３０．３１が相互に連続するよう設けられ、反射平
面３０によシ０次反射回折光に対して十分な光量を確保
し、かつ反射平面３１の正反射方向を回折光８′の方向
と一致させることＫよ〕この方向の回折光量を増加させ
ることができる。＃。

レリーフ回折格子３′はレーデ光源からの光束’１ｉ−
２分割して干渉させ、フォトレジス）Ｋ露光を与えるホ
ログラフィック露光法、電子ビーム描画によシアオドレ
ジストに焼付を行ない、現像後にイオンビームエツチン
グを行なう方法、ＮＣ工作機械によ〕金型を加工する方
法で作るととができ、このレプリカをとることによって
量産することができる。

なお、回折格子３に形成される格子の形状としては図示
のもの以外に正弦波状やあるいは単純な山型状のもので
も良い。また上記（１）の条件よシ格子ピッチは０．７
〜０．８５ｔｌｌの光源波長に対して０、５１Ｉｒｎ〜
５０．ｍの間に設定する必要がある。

さらに回折格子３によシ非点収差法によるフォーカスエ
ラー信号検出を行うために、該回折格子３の格子ノター
ンは第３図伽）に示すように形成するのが望ましい。こ
の回折格子３に単なる円筒凸面鏡の働きをもたせるＫは
、第３図（＆）に示すように単純な同心円の回折格子で
も良いが、よシ感度の優れたフォーカスエラー信号検出
を行なうには凸面鏡の働きをもたせるよう第３図（ｂ）
　Ｋ示すように図中Ｙ方向にピッチを細かくして光検出
器の受光面上での光束の動きを増幅するのが望ましい。

上述したような回折格子３を用いた光ヘッド装置によシ
非点収差法によるフォーカスエラー信号検出を行う場合
、光検出器１３の受光面では第４図（、）ないしくｅ）
に示す光スポットが形成される。すなわち、光ディスク
１が対物レンズ１６に対して合焦位置にあるときには第
４図６）に示す真円の光スーットが得られ、光ディスク
１が対物レン−ｅ１に対して近すぎるか、あるいは填す
ぎる、すなわち焦点ずれの位置にあるときには第４図（
、）あるいは（ｅ）　Ｋ示すような楕円形の光スポット
が得られる。

本実施例に用いた回折格子によれば瞳面上の各位置の光
束に対して任意の回折光進行方向を与えることができ、
完全にコマ収差を補正することができる。従りて、上述
の光検出器１３の受光面に照射された光スーットはコマ
収差を含まず、これＫよ）高感度かつ高精度のフォーカ
スエラー検出を行なうことが可能となる。

なお、本実施例では対物レンズ１６からの収束光束が回
折格子３に入射するため１回折格子３の格子形状にあま
シ大きな屈折ノ々ワーを持た鷺る必要が無く、光束を光
検出器１３に集光することが可能である。

この結果、光源７０波長が変動したときＫもフォーカス
エラードリフトの発生量を実用上無視できる程小さくす
ることができる。

次に本発明の第２実施例にりいて第５図を参照しながら
説明する。

本実施例においては、レーデ光源７から射出された光束
８は回折格子３で反射された後、コリメータ１７にてい
ったん平行光とされた後、無限遠結像対物レンズ１６′
にて集光され光ディスク１の記録面２に入射する。次い
で、この記録面２で反射された光束は再び対物レンズ１
６′、次いでコリーメータ１７を通過して集光しつつ回
折格子３に入射する。この回折格子３は夫々異なった方
向に格子方向を設定された２つの部分３ｇ、３ｂに分割
されてお〕、光ディスク１から該回折格子３の２つの部
分３ｍ、３ｂで回折された光束は２つの回折光８ａ、８
ｂに分離せしめられ、夫々の回折光に対応する光検出器
１３　ａ　＊　１３　ｂ　Ｋて受光される。光検出器１
３ｍ　、　１３ｂは夫々検出部１３ｅ。

１３ｆ訃よび１３ｇ、１ａｈを有しており、これら検出
部で検出された１３ｅと１３ｆあるいは１３ｇと１３ｈ
との出力信号の差分によ）フォーカスエラー信号が得ら
れる。一方、トラッキングエラー信号は検出部１３ｅと
１３ｆとの和と検出部１３ｇと１３ｆとの和の差分をと
ることによシ得られる。

本実施例においては、少ない部品点数で正確なフォーカ
スエラー信号検出及びトラッキングエラー信号検出を行
なうことができるばかシか、回折格子３の分割線の方向
および回折格子の方向を最適に設計すると、光源７に波
長変動が存在しても分割された夫々のセンサーによシ検
出される光量は変化せず、フォーカスエラー信号のドリ
フト発生を防止できるという利点を有する。

さらに、本発明の第３実施例について第６図を参照しな
がら説明する。レーデ光源７から射出された発散光束８
は直角プリズム３に入射する。この直角プリズム３の傾
斜面には夫々異なる格子方向を有する格子ｉ４ターン３
７ｍ、３７ｂ、３７ｅに３分割された回折格子３７が設
けられている。

この回折格子は薄層レプリカ；ビーによシ作ることがで
き”、第７図に示すようＫ、透明の光学部材から成る直
角プリズム３の斜面に設けられ、その上に反射面３６が
配され、保護層３８によシ保護されている。従って、直
角プリズム３に入射した光束８は各反射面３６ａ＊３６
ｂ−３６ｃで反射され、しかる後コリ−メータ、ｅ１６
“に入射して平行光束とされる。ここで、コリメータレ
ンズ１６＃はプリズム３に接合あるいは接着して取付け
ても良く、又直角プリズム３の射出面に非球面の凸レン
ズや平板の屈折率分布レンズを取付けるようにしても良
い。コリメータ１６“にて平行光束とされた光束は、次
いで、対物レンズ１６′にて集光され情報記録面２に照
射される。しかる後、情報記録面２で反射された情報を
含む光束は光路を逆進して直角プリズム３に入射し、各
回折格子３７ａ。

３７ｂ、３７０で回折されて光束８１ｔ８２ｓ８３を生
じる。これら光束の進行方向には光検出部１３ｍ、１３
ｂ、１３ｃ、１３ｄを有するよう受光面が４分割された
光検出器１３が置かれておシ、光束８１は光検出部１３
ｍと１３ｂの境界に照射され、光束８！は光検出部１３
ｃに照射され、光束８３は光検出部１３４に照射される
。ここで光束８１は光検出部１３　ｍ　＋　１３　ｂの
境界に照射された場合、幅１００都程度の光スポットが
形成されるよう回折格子３７＆を設定すれば検出の際好
都合である。

かくして、光検出部１３ａ、１３ｂからの出力は増幅さ
れた後、差分を取られ、フォーカスエラー信号として検
出される。このエラー信号によシネ図示のフォーカスサ
ーが回路を介してフォーカシングアクチェエータが駆動
され、対物レンズ１６′の光軸方向に移動してオートフ
ォーカス動作が行なわれる。一方、光検出部１３ａ、１
３ｄからの出力はその差出力によシトラッキングエラー
信号の検出が行なわれ、このエラー信号によシネ図示の
トラッキングアクチェエータが駆動され、対物レンズ１
６′がトラッキング方向に移動してオートトラッキング
動作が行なわれる。

なお、本実施例では直角プリズム３を強固な光学部材１
例えば光学、ｆラスで作ることによシ耐候性に優れた回
折格子を得ることができる。又、保護層３８としては、
上述したように透光性のものとする必要がないから自由
に材料及び厚さを選択できるという利点がある。

次に本発明の第４゛実施例について第８図を参照しなが
ら説明する。

レーデ光源７から発射された発散光束８は凹面鏡３によ
）反射されて略平行光束となシ、対物レンズ１６に入射
して光ディスク１の記録面２上に集光する。ここで凹面
鏡３の形状が軸外し放物面であると完全な平行光束が得
られる。記録面２に照射された光束は、該記録面にて反
射され、情報を含んだ反射光となシ、光路を逆進し、再
び凹面鏡３に入射する。この凹面鏡には回折格子３５が
設けられていて、凹面鏡３に入射した光束の一部は回折
格子３５にて回折されて光束８“とな）光検出器１３に
入射する。

本実施例では、第１図に示した有限結像系対物レンズを
用いるのが不適当なフォーカスエラー検出法、例えばナ
イフェツジ法、同心円検出法、ビームサイズ法、７−コ
ー法にも用いることができ、しかも第５図に示した第２
実施例においても必要とされたコリメータレンズを省略
することができる。

以上本発明による種々の実施例を示したが、本発明にお
いては以上水した回折格子のほかに第９図に示すものも
使用することができる。

第９図（ａ）Ｋ示す回折格子３は反射鏡面３６の上に透
明、半透明或いは不透明の格子部材３５が形成されたも
のである。格子部材３５が透明部材であるときは、回折
格子３はレリーフ型回折格子と相似した機能を持つ位相
回折格子となシ、不透明部材であるとき振幅回折格子と
なる。

第９図伽）に示す回折格子３は、レリーフ回折格子の反
射面３６上に透明光学部材３．７が形成されたものであ
る。ここで光学部材３７の厚さは１５０岸程度以下であ
れば投光光束に対して収差発生等の有害な作用をもたら
すことがない。この構造の回折格子では銅蒸着などで作
られた反射面３６に対する保護層として透明部材３７を
用いることができ回折格子の耐環境性を大幅に向上させ
ることができる。

第９図（ｃ）に糸す回折格子３は、反射鏡面３６上の透
明光学部材３７中に屈折率或いは透過率を変化させる格
子部３８が形成されたものである。このような格子は銀
塩感材、カルコダンフォトポリマー等の感材を干渉縞で
露光することによシ作製することができる。

第９図（ｄ）に示す回折格子３は、反射鏡面３６に対し
て反射率を変化させる材料３９が含浸されている。３９
で示す部分は、例えば染料であって／ぐターン化したカ
ラーアルマイト加工を施したもの、或いはクロム反射面
に黒化メッキを施して作ることができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば光源からの光束を
情報記録担体へと偏向させるために折曲ミラーを配する
代わシに回折格子を設けることによ）ビームスグリツタ
及びセンサーレンズの機能を持たせるととが可能となる
。この結果光ヘッド装置を構成する部品点数を最小に抑
えることができる。

又、本発明による回折格子を用いて非点収差法によるフ
ォーカスエラー信号を検出する場合、シリンドリカルの
軸を任意の方向に設定することができるから設計の自由
度が増し、光検出器も任意の方位角に設けることができ
る。従りて、光ヘッド装置の薄型化に効果的であシ、又
定められたスペース中に光ヘッド装置を納めるのにも好
都合である。かくして、本発明によれば最小の部品点数
によシ小型軽量で量産に適し、かつ安価表光ヘッド装置
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例における光ヘッド装置の概
略側面図、第２図は第１図に示す装置に用いたレリーフ
回折格子の部分拡大図、第３図は前記回折格子の回折格
子／やターンを模式的に示した図、第４図は第１図に示
す光検出器上での光スポットの形状を示す図、第５図は
本発明の第２実施例における光ヘッド装置の概略斜視図
、第６図は本発明の第３実施例における光ヘッド装置の
概略斜視図、第７図は第６図に示す装置に用いた回折格
子の概略断面図、第８図は本発明の第４実施例における
光ヘッド装置の概略断面図、第９図は上記実施例におけ
る以外の本発明で適用可能な回折格子を示す概略断面図
、第１０図及び第１１図は従来の光ヘッド装置の概略断
面図である。 １・・・光ディスク、２・・・記録面、３・・・回折格
子、７・・・レーザ光源、１６．１６’・・・対物レン
ズ。 代理人　弁理士　　山　下　穣　平 第３図 第４図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）　　
　　　　　　　　　　　　　　　　（ｃ）第６図 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源と、該光源から発した光束を情報記録面へ反
   射偏向する光学素子と、該光学素子からの光束を前記情
   報記録面上へ集光する対物レンズと、前記情報記録面に
   て反射され前記対物レンズを透過した光束の一部を所定
   の方向に分離偏向する光分割手段と、この分割された光
   束を検出する光検出器とから成る光ヘッド装置において
   、前記光分割手段が所定のピッチ分布を有する回折格子
   構造体であり、かつ該回折格子構造体の０次反射回折光
   により前記反射偏向が行なわれることを特徴とする光ヘ
   ッド装置。
2. （２）前記回折格子構造体は表面凹凸構造の反射面から
   構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の光ヘッド装置。
3. （３）前記回折格子構造体の０次反射回折効率は、１５
   ％から３０％の範囲にあることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の光ヘッド装置。