JPS6320727A - 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】 し産業上の利用分野］ 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、フォーカスサー
ボに非点収差法を、トラッキングサーボにツインビーム
法を用いる、いわゆる３ビ一ム方式の光学式ヘッド装置
に関するものである。

［従来の技術〕 第４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ＬＤという）、（２）はＬＤの出射光束、（４
）は光束を第１の面（４ａ）で反射させて集光レンズ（
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
点付近に冒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）はビット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、このトラック（８）に直径約１μｍの光
スポット（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ができる。

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（５）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
スビリツタ（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）にて反射された俊、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
）を再透過した俊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が
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、ど−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）への入射角をθ（ｒａｄ）
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
で示ざ、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−＝ｓｉｎθを満たしている。

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４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算
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ォー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４
図（ｂ）に示されるように、光デイスク上のスポットが
合焦状ｆｉ（１１）のときは最少錯乱円となって、略円
形状態となるが、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４図（Ｃ）に示される
スポット（９Ｎ）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４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（１０ｃ）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、スポットの面内ずれを検出できる。

従って、光検知器（１０）の出力から（（１０ａ＞＋　
（１０ｂ））　−（（１０ｃ）＋　（１０ｄ＞）を演算
し、分割線く７−）に対して光検知器（１Ｏ）上の光束
形状が対称となっていれば面内ずれがなく、非対称であ
れば面内ずれを起こしていることとなる。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
タが駆動制御され、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。

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
えトラック上に正しく集光された場合でもトラック中心
線方向に対する対称性をなくし、トラッキングエラー信
号により正確なトラッ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４図（ａ＞の−点鎖線で示される主光束が傾いて、結
果として光検知器（１０）上のスポット（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。

［発明が解決しようとする問題点］ そこで、本発明者により、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
検出できる装置を提案している。

第２図には前記提案発明である３ビ一ム方式による光学
式ヘッド装置が示され、（４０）はＬＤ（１）から出力
された出射光束（２）を３つのビームに分離させる平行
平板状の光束分離素子でおり、この第１の面（３０）に
、例えば所定ピッチの直線上槁軌跡から成る回折格子（
３０ａ＞を形成する。

このような構成によれば、ＬＯ（１）を出射した光束（
２）は光束分離素子筒１の面（３０）の回折格子（３０
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つの光スポット
（９ａ＞、（９ｅ＞。

（９ｆ）を集光する。

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。

すなわち、光ディスク（６）に集光した光束は情報面の
トラック（８）により反射され、集光レンズ（５）を介
して光束分離素子（４０）に入射する。そして、光束分
離素子（４０）の第１の面（３０）を透過し、第２の面
（３１）により９０度方向が変換されて反射される。こ
の反射光束は再び第１の面（３０）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）に入射しする
。

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次回折
光（スポット（９ａ）に対応する）の反射光束が最少錯
乱円となる光軸方向位置に置かれている。そして、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（１０
ｅ）、（１０ｆ＞により受光される。

従って、両側検知器（１０ｅ）、（１０ｆ＞（７）出力
を減算器（１３）によって差動演算し、出力端子（１４
）からトラッキングエラー信号として取出すことにより
面内ずれが検知でき、また対向する検知部（１０ａ）及
び（１０ｃ）と（１０ｂ）及び（１０ｄ）を減算器（１
２）によって差動演算し、出力端子（１５）からフォー
カスエラー信号として取出すことにより、焦点ずれを検
知することができる。

このように、光束分離素子（４０）からの反射光束によ
って各種の検出作用を行う装置において、前記２つのビ
ームを用いることにより、情報トラックと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。

しかしながら、前記提案ｐＢによれば、光ディスク（６
）から反射されたＯ次回折光及び±１次回折光は、光検
知器（１０）に至るまでに光束分離素子（４０）に形成
された回折格子（３０ａ）を２回透過しなければならな
いので、不必要に光束が回折分離されるとともに、第３
図に示されるように、光束分離素子（４０）に入射する
光束の入射開口１００と光束分離素子（４０）から出射
する出射開口２００とが重なるので、これがフォーカス
サーボ・トラッキングサーボのための０次。

±１次回折光に干渉を起こす恐れがある。

また、回折格子（３０）を無駄に透過することにより、
検出のための０次、±１次回折光の光強度を低下させる
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集光スポットと
トラックとの面内ずれを良好に検出できるとともに、回
折格子の不必要な回折による影響を除去する改良された
光学式ヘッド装置を１専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、回折分離手段の分
光素子からの反射光束を光検知器に入射させる装置にお
いて、前記回折分離手段は、均一周期の直線縞軌跡から
成る回折格子が第１面に形成され、かつこの回折格子は
光検知器に入射される反射光束が第１面の再透過領域か
ら離れた領域に部分的に形成される光束分離素子により
構成したことを特徴とする。

［作用］ この発明における光学式ヘッド装置では、光ディスクか
ら反射されて光束分離素子に入射する光束は、第１の面
の１回目透過の際に回折格子により回折されるが、第１
の面に再度透過する際には回折格子を通らず、回折の影
響を受けなくなる。

［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
構成が示され、第１図（ｂ）には光束分離素子の第１の
面における光束開口の状態が示されいてる。

本発明において特徴的なことは、光ディスクからの光束
を光束分離素子にて反射させて光検知器に入射させる装
置において、各種の検出作用を行うＯ次９士１次回折光
への余分な回折光による干渉を防止したことであり、こ
のために、本発明は光束分離素子（４０）を２回透過す
る第１の面（３０）のそれぞれの領域を完全に分離し、
かつ入射光束側のみに回折格子（３０ｂ）を設けるよう
にする。

すなわち、光束分離素子（４０）の厚みをｔ。

光源からの出射光束の開口数をＮＡ、第１面への入射角
度をθ（ｒａｄ）、屈折角度をθ−（ｒａｄ）。

光源から第１面までの主光線の距離を１としだ場で表わ
される厚みｔにて光束分離素子（４０）を形成する。そ
うすると、図（ｂ）に示されるように、光束の入射間口
１００と出射開口２００とが別個の領１ｉｉＩＡとＢに
分離される。

そして、複数の回折光を形成するのに必要な領域Ａにの
み回゛折格子（３０ｂ）を形成する。なお、その他の構
成は従来の構成と同様となっている。

従って、ＬＤ（１）を出射した光束く２）は部分的に形
成された回折格子（３０ｂ）によって回折され、集光レ
ンズ（５）によって光ディスク（６）の情報面に３つの
回折光スポットが集光される。

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
第１の面（３０）Ａ領域の部分的回折格子（３０ｂ）を
透過し、第２の面（３１）により９０”方向が変換され
て反射される。

この反射光束は、再び第１の面（３０）を透過するが、
２回目はＢ＠域を通過するので、回折格子（３０ｂ）に
より回折されることなく光検知器（１０）に入射される
。従って、回折格子を透過する回数を減らして、不必要
な回折光の発生や回折光の干渉を防止した複数のビーム
により面内ずれ等の各種の検出動作を行わせることがで
きる。

例えば、±１次光のビームを利用したツインビーム方式
のトラッ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トラッキン
グサーボを行うことができる。

なお、前記実施例では、光ディスク（６）上のトラック
方向をｘｙ平面におけるしＤ（１）の出射方向Ｘに対し
て４５°とし、光束分離素子（４０）をｘｙ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が、
両者ともに前記角度以外でも本発明を適用することがで
きる。

また、光束分離素子（４０）は平行平板とじて説明した
が、光ディスク（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、光束分離素子筒１の
面における透過光束の入射開口と出射開口とを別個に設
定し、かつ回折格子を出射開口と完全に離れた領域に設
けたので、各種の検出作用を行う０次、±１次回折光等
に干渉する不必要な゛回折光の発生及び検出回折光強度
の低下を防止することができ、分光素子としての光束分
離素子からの反射光束によって検出作用を行う装置にお
いても、良好な各種の検出動作が行え、特に情報トラッ
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１実施例を示
す説明図でおり、第１図（ａ＞は基本構成図、第１図（
ｂ＞は光束分離素子の第１の面を透過する光束の入射開
口及び出射開口を示す説明図、第２図は本発明者が提案
する別発明を示す説明図であり、第２図（ａ）は基本構
成図、第２図（ｂ＞は光検知器の構成図、第２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、第３図は第２図の装置にあける前記第１の面を透過
する光束の入射開口および出射開口を示す説明図、第４
図は従来装置を示す説明図である。 図において、（１）はＬＤ、（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タであり、（
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、
（３０’ａ＞、（３０ｂ）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、１００
は光束の入射開口、２００は光束の出射開口でおる。 図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (4)

【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
   光束を複数本の光束に回折分離する回折格子及びこの回
   折光束を任意の方向に分光する分光素子から成る回折分
   離手段と、該回折分離手段によつ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って
   反射され前記集光レンズ手段を介して前記回折分離手段
   の分光素子の第１の面を透過しその第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０次回
   折光の変形によって０次回折光の焦点ずれを検知すると
   同時に０次回折光により光学式情報記憶媒体に蓄えられ
   た情報を再生し、±１次回折光により前記光学式情報記
   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
   ずれを検出する光学式ヘッド装置において、前記回折分
   離手段は、均一周期の直線縞軌跡から成る回折格子が第
   １面に形成され、かつこの回折格子は光検知器に入射さ
   れる反射光束が第１の面の再透過領域から離れた領域に
   部分的に形成される光束分離素子により構成したことを
   特徴とする光学式ヘッド装置。
2. （２）ヘッド装置の構成パラメータとして、ｔ；厚み、 ＮＡ；光源からの出射光束の開口数、 θ（ｒａｄ）；第１面への入射角度、 θ′（ｒａｄ）；屈折角度、 ｌ；光源から第１面までの主光線の距離、 とした場合、 ｔ＞ｌ・ＮＡ／〔ｔａｎ（θ′）・（ＣＯＳθ＋ｓｉｎ
   θ・ＮＡ）〕で表わされる厚みｔにて光束分離素子を形
   成した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
   １項又は第２項記載の光学式ヘッド装置。