JPS63311631A - 光ヘッド装置 - 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、光ディスクやディスク装置の記録、再生に
用いる光ヘッド装置に関する。

（従来の技術） 従来の光ヘッド装置を第２図に示す。光源である半導体
レーザ１の放射光２は、コリメーティングレンズ３でコ
リメート光４に変換され、ビームスプリッタ５を透過し
、全反射プリズム６で全反射されて光路を９０°折り曲
げ、収束レンズ７でディスク面８に収束される。光デイ
スク面からの反射光は、逆の経路でビームスプリッタ５
で反射される。反射された光は１／２波長板２２で偏光
方向を９０°回転された後レンズ９で収束光に変換され
、偏光ビームスプリッタ１０で互いに直交な偏光の透過
光１１と反射光１２に分割される。透過光１１は２分割
光検出器１３に入射し、光検出素子１４と１５の差信号
でプッシュプル法によるトラック誤差信号を得る。一方
、反射光１２は、円筒レンズ１６により非点収差波面と
なり、４分割光検出器１７により、非点収差法によるフ
ォーカス誤差信号を得る。すなわち、光検出素子１８，
１９，２０．２１の出力電圧を各々Ｖ（１８）、Ｖ（１
９）、Ｖ（２０）、Ｖ（２１）とすると、フォーカス誤
差信号はＶ（１８）＋Ｖ（２０）−Ｖ（１９）−Ｖ（２
１）で得られる。

旺信号は、偏光ビームスプリッタ１０で分割した直交す
る偏光強度の差信号として得られるので、光検出素子１
４．１５の出力電圧を 各々Ｖ（１４）、Ｖ（１５）とすると旺信号はＶ（ｉ４
）＋Ｖ（１５）　−Ｖ（１８）−Ｖ（１９）　−Ｖ（２
０）−Ｖ（２１）　　　と　　なる。

（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４０Ｘ４０Ｘ３０ｍｍ２程度以上あり、従
って重量も重く光デイスク全体の小型化、軽量化の障害
となっていた。

また、トラッキング誤差検出にプッシュプル法を採用し
ているため、トラック誤差信号にもとづき収束レンズ８
をアクチュエータ（図示せず）で光軸に垂直な方向に動
かした場合、収束レンズの光軸と、トラッキング誤差検
出用の２分割光検出器の分割線にずれが生じ、光検出素
子１２と１３への入射光量がアンバランスになる。この
結果、トラッキング誤差信号に直流オフセットが発生し
、トラッキング誤差制御の制限範囲が狭くなるという欠
点を有していた。又、旺信号、フォーカス誤差信号、ト
ラック誤差信号の間の干渉があり、サーボが不安定にな
るという問題もあった。

さらに、上述した従来の光ヘッドは光学研磨が必要な光
学部品を多数使用することから調整が大変でコスト高に
なるという欠点を有していた。

本発明の目的は、上記欠点を解消して小型かつ低価格な
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レーザ光をビームスプリッタを
介して収束光学系でディスク面に収束して、情報の書込
み読出しをする光ヘッド装置において、前記ビームスプ
リッタで前記光学系の光軸外にとり出した前記ディスク
からの反射光を、特定の偏光を主に回折する格子素子で
透過光と回折光に分割し、前記透過光から読出し信号を
検出し、前記回折光から焦点誤差信号及びトラッキング
誤差信号を検出するようにしたことを特徴とする光ヘッ
ド装置である。

（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
装置では受光系月光学系を軽量・簡略化するために格子
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
０次回折光を受光して旺信号を得る。ディスクの読取り
信号のうち、信号偏光成分は非常に小さい。したがって
、Ｕ信号受光系である０次回折光には、できるだけ多く
の信号偏光成分があることが必要である。つまり、信号
偏光成分を回折しないような格子レンズを用いる必要が
ある。そこで、本発明では、波長λに対して比較的格子
ピッチｄの小さい格子を用いることで、これを実現して
いる。第３図は、回折効率のｌ／ｄ依存性を示したもの
で、格子溝の深さｈが、ｈ／ｄ　＝　０．５の正弦波状
断面格子の場合である。）Ｊｄ≧１．５では、ｐ偏光の
回折効率はほとんどＯになる。したがって、ｐ偏光を信
号偏光方向とすればよい。

さらに本発明では、１次回折光でフォーカス誤差信号を
とり出すために、格子レンズを特性の異る２領域に分割
することにより、その境界線を従来の光ヘッド装置にお
けるナイフェツジと等価な作用をさせている。

また、トラッキング誤差信号を取り出すためにコリメー
ティングレンズの光軸と格子レンズが交わる点を中心と
してわずかに離れた異なる格子方向を有する２つの領域
を格子レンズに形成しておくことにより、この２つの領
域からの回折光強度を比較することでプッシュプル法の
原理によりトラッキング誤差信号を得ることができる。

すなわち、格子レンズに入射光なＲＦ信号光とフォーカ
ス誤差信号光とトラッキング誤差検出光とに分割するビ
ームスプリッタ機能を持たせている。

（実施例） 次に本発明の実施例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。光源１の放射光２は、ビームスプリッタ５を透
過し、コリメーティングレンズ３でコリメート光４に変
換され、全反射プリズム６で全反射されて光路を９０°
折り曲げ、収束レンズ７で光デイスク面（又は光磁気デ
ィスク面）８に収束され・る。ディスク面からの反射光
は、逆の経路でもどり、コリメーティングレンズ３で収
束光に変換され、ビームスプリッタ５で反射される。反
射された光は、１／２波長板２２で偏光面を９０°回転
された後、格子レンズ２３により回折され、６分割光検
出器３４に入射する。Ｏ次回折光は、偏光プリズム２４
により直交する２つの偏光光に分割され、２分割光検出
器に入射する。格子レンズ２３には、）Ｊｄ、１．６の
ピッチの格子を用いているので、０次回折光と１次回折
光の他には、格子表裏面での反射光があるのみで、高次
回折光による損失がない。さらに、ディスクからの信号
偏光方向は、格子レンズ２３上ではｐ偏光となるように
配置しているので、偏光プリズム２４と２分割光検出器
２７からなる信号受光系へは、信号偏光光がほぼ１００
％到達するので、高い８／Ｎ比が得られる。

第４図は、第１図の格子レンズ２３と６分割光検出器３
４、偏光プリズム２４、及び２分割光検品器２７との関
係を説明するための部分斜視図である。第４図では、格
子レンズ内の分割領域とトラックとの方向関係を示すた
めに省略線３５を介して、収束レンズ７とディスク面８
を同時に示しである。

格子レンズ２３は、４つの格子レンズ領域から成り、コ
リメーティングレンズ３つの光軸と交わる線３８を境に
焦点距離と回折方向の異なるＡ領域格子レンズ（第１の
領域）３９とＢを領域格子レンズ（第２の領域）４０に
分けられ、さらに分割線３８上には、Ａ領域格子レンズ
３９及びＢ領域格子レンズ４０と焦点距離、回折方向の
異なるＣ領域格子レンズ（第３の領域）４１、Ｄ領域格
子レンズ（第４の領域）４２がそれぞれ形成されている
。Ａ領域格子レンズ３９は０次回折光５１の収束点から
発散する球面波と６分割光検出器３４の分割線上の点４
３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。Ｂ領域格子レンズ４０は、０次回折光
５１の収束点から発散する球面波と６分割光検出器３４
の分割線上の点４４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。Ｃ領域格子レンズ４
１は、０次回折光５１の収束点から発散する球面波と、
６分割光検出器の光検出素子３３上の点４５から発散す
る球面波との干渉縞に相当するパターンを持っている。

Ｄ領域格子レンズ４２はＯ次回折光５１の収束点から発
散する球面波と、６分割光検出器の光検出素子３２上の
点４６から発散する球面波との干渉縞に相当するパター
ンを持っている。第４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。このよ
うな格子レンズ２３を用いているので、ディスク面８か
ら反射して格子レンズに入射する光は回折光４９．５０
，３６．３７として、６分割光検出器上の点４３．４４
．４５．４６に各々収束到達する。又、回折を受けなか
った０次回折光５１は、偏光プリズム２４で直交する２
つの偏向光に分割され、２分割光検出器２７上の光検出
器２５．２６に収束到達する。ＲＦ傷信号、光検出素子
２５．２６の差信号として得られる。

第５図は、６分割光検出器３４上の回折光の状態を説明
するための図である。第５図（ａ）はディスク面８上に
光ビームが収束している合焦状態を示す図で、Ａ領域格
子レンズ３９がらの回折光４９およびＢ領域格子レンズ
４０からの回折光５ｏは６分割光検出器３４の第１分割
線４７上に、第２分割線４８をはさんで各々収束する。

第５図（ｂ）はディスク面８が変位して収束レンズ７か
ら遠ざかったデフォーカス状態の回折光を示す図である
。回折光４９．５０は６分割光検出器３４の光検出素子
３０および光検出素子２８にそれぞれ入射し、光検出素
子３１および光検出素子２９には入射しない。

１５図（ｃ）はディスク面８が変位した収束レンズ７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４９．５０は６分割光検出器３４上の光検出素子３
１と光検出素子２９にそれぞれ入射し、光検出素子３０
と光検出素子２８には入射しない。したがって、６分割
光検出器３４の中央の４光検出素子３１．２８，３０，
２９の出力をｓｌ、ｓ２．ｓ３．ｓ４とすれば、焦点誤
差信号は、（ｓｌ　＋　８４）−（８２＋　８３）から
得られる。

一方、トラッキング誤差信号は、ディスク面８上の絞り
込みスポットがトラックの中心がらずれると、もどり光
の強度分布がアンバランスになることを利用する。格子
レンズ３８のＣ領域格子レンズ４１の中心とＤ領域格子
レンズ４２の中心を結ぶ線が収束レンズの光軸と格子レ
ンズが交わる点を含み、かつ、ディスクのトラッキング
誤差方向と平行になるようにしておく。トラック誤差が
発生するとＣ領域格子レンズ４１に入射する光量とＤ領
域格子レンズ４２に入射する光量に差が生じる。この光
量差は、２つの光検出器３２．３３の出力差として検出
することができ、この信号の正負により、トラッキング
誤差方向も検知することができる。

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
れが生じるため、光源である半導体レーザの発振波長変
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講じられている。６分割光検出
器３４上では、第１分割線４７平行な方向、及び直交す
る方向の２方向に分けて号案する。第１分割線４７に平
行な方向の位置変動については第２分割線４８を越える
が、又は光検出器からはずれない限り問題はない。第１
分割線に直交する方向の位置変動については、６分割光
検出器３４の中央の４光検出素子２８．２９．．３０．
３１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Ａ、Ｂ領域は、この方向の空間周波数をほ
とんど持たないので、この方向の回折光の位置変動は無
視できる。

トラッキング誤差検出方式としてプッシュプル方式を採
用し、誤差修正のために収束レンズを動かす方法では、
誤差検出側の光学系の光軸とレンズ側の光軸にずれが生
じ、トラック誤差検出用光検出器への入射光量産が発生
するため誤差信号にオフセットが生じる。この問題点を
解決するために、本発明では次のような対策を講じてい
る。Ｃ領域、Ｄ領域の格子レンズ４１．４２は、光軸に
ついて対称で等しい面積に入射する光を検出するように
配置されている。したがって、誤差検出系光軸に対して
収束レンズ光軸がトラックに垂直方向にずれた場合も、
Ｃ領域、Ｄ領域の格子レンズ４１．４２に入射する光量
に変化はなく、トラック誤差オフセットの発生は抑制さ
れる。

本実施例では、６分割光検出器３４の第１分割線４７は
ディスクトラック方向と垂直であるが、６分割光検出器
３４の配ｌは、格子レンズへの入射光の光軸を中心にし
て、第１図に示した配置から、格子レンズ２３の分割線
３８と共に任意の角度だけ回転させた配置も可能である
。又、トラック誤差検出用の光検出器３２．３３の配置
は、Ｃ領域格子レンズ４１からの回折光３７とＤ領域格
子レンズ４２からの回折光３６を分離して独立に検出で
きれば任意にすることができる。

第６図は、本発明の第２の実施例の格子レンズ５２を示
す図で第１の実施例に対して格子レンズの境界線３８を
９０°回転したものである。６分割光検出器との関係は
、第１の実施例と全く同じで第４図に示すように格子レ
ンズ３９．４０の回折光が６分割光検出器上の収束点４
３．４４に収束し、格子レンズ４１．４２の回折光が６
分割光検出器上の収束点４５．４６に収束する動作は第
１の実施例と全く同じである。

第７図は、本発明の第３の実施例の格子レンズを示す図
で、格子レンズ５３は２つの境界線５５，５６により４
つの領域に分割されており、第１の実施例のＡ、Ｂ、Ｃ
，Ｄ領域に相当するのが、５７，５８，５９．６０であ
る。

したがってトラック方向を図に示す５４の矢印方向に設
定することで第１の実施例と同じ動作が得られる。

（発明の効果） 本発明の光ヘッド装量は、受光系部分の光学部品が格子
レンズと偏光プリズムだけでよく、これまで多数の部品
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の
ネックとなっていた光ヘッドのサイズを縮小することが
可能となる。

また、本発明に用いる格子レンズは表面凹凸型の素子で
あるので、金型を作製すれば熱プレス法、あるいはフォ
トポリマー法等により、レプリカが容易に得られるので
、安価に量産することができる。又、本発明では、トラ
ッキング信号を得るための領域（Ｃ，Ｄ領域）を設けて
いるので、上で説明したように収束レンズの移動による
トラックオフセットが生じない。さらに本発明では、Ｕ
信号と誤差信号は、格子レンズをビームスプリッタとし
て分離されているので、信号量干渉が小さく、サーボも
安定である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例を示す斜視図、第２図
は、従来の光ヘッド装置の一例を示す斜視図、第３図は
格子のＡ／ｄに対する回折効率を示す図、第４図は、第
１図の実施例の部分斜視図、第５図は６分割光検出器上
の回折光の状態を説明するための図、第６図は本発明の
第２の実施例の格子レンズを示す図、第７図は本発明の
第３の実施例の格子レンズを示す図である。 １・・・半導体レーザ、２・・・放射ビーム、３・・・
コリメーティングレンズ、４・・・コリメートビーム、
５・・・ビームスプリッタ、６・・・全反射プリズム、
７・・・収束レンズ、８・・・光デイスク面、９・・ル
ンズ、１０・・・偏光ビームスプリッタ、１１・・・透
過光、１２・・・反射光、１３．２７・・・２分割光検
出器、 １４．１５，１８，１９，２０，２１，２５，２６，２
８，２９，３０，３１，３２．３３・・・光検出素子、
１６・・・円筒レンズ、 １７・・・４分割光検出器、２２・・・１／２波長板、
２３．３９，４０，４１，４２，５２，５３，５７，５
８，５９．６０・・・格子レンズ、２４・・・偏光プリ
ズム、３４・・・６分割光検出器、３５・・・省路線、
３６，３７，４９．５０・・・回折光、３８，５５，５
６・・・境界線、４３．４４，４５．４６・・・収束点
、４７・・・第１分割線、４８・・・第２分割線、５１
・・・０次回折光、５４・・・トラック方向を示す矢第
１図 ３４．６分割光検呂器 回′！５源冊メ 第６図 ５図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ光をビームスプリッタを介して収束光学系で
   ディスク面に収束して、情報の書込み読出しをする光ヘ
   ッド装置において、前記ビームスプリッタで前記収束光
   学系の光軸外にとり出した前記ディスクからの反射光を
   、特定の偏光を主に回折する格子素子で透過光と回折光
   に分割し、前記透過光から読出し信号を検出し、前記回
   折光から焦点誤差信号及びトラッキング誤差信号を検出
   するようにしたことを特徴とする光ヘッド装置。 ２、前記格子素子が、異なる特性の複数の領域から成る
   格子素子で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。