JPS6339146A - 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、特に、トラッキングセン
サ用にディスク上に複数個のスポットを集光するいわゆ
る３ビ一ム方式の光学式ヘッド装置の光学系構成に関す
るものでおる。

［従来の技術］ 第８図は従来の光学式ヘッド装置を示す概略構成図であ
り、図において、（１）は光源である半導体レーザ（以
後、ＬＤと称する）、（３）はＬＤ（１）の出射光束（
２）を回折し３つのビームに分離する回折格子、（４）
は光束を反射して集光レンズ（５）に入射させる平板状
ビームスプリッタ、（６）は集光レンズ（５）を透過し
た光束の集光点付近に置かれた光学式情報記憶媒体（以
後、光ディスクと称する）、（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（７）
の列よりなる情報トラック、（１０）は光ディスク（６
）によって反射され、集光レンズ（５）及びビームスプ
リッタ（４）を透過した光束を受光し充電変換する光検
知器である。

次に従来装置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）の表面で反射された後、第３図
に示すように、集光レンズ（５）によって光ディスク（
６）の斜線で示した情報面上に三つの光スポット（９ａ
＞、（９ｅ）、（９ｆ＞として集光される。

三つの光スポット（９ａ＞、（９ｅ）、（９ｆ＞の中心
を結ぶ線は、トラック（８）の方向に対して僅かに傾く
ように配置されている。このように光ディスクく６）の
情報面に集光した光は反射され、集光レンズ（５）を青
透過した後ビームスプリッタ（４）を透過することによ
って、公知のように非点収差が与えられた状態で、光検
知器（１０）に入射する。

光検知器（１０）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中心ビーム即ちＯ次回折光の反射
光束が最小錯乱円となる光軸方向位置に置かれている。

光検知器は第１０図に示すように６分割構成であり、中
央ビーム（０次光〉を受光する部分は（１０ａ＞、（１
０ｂ）。

（１０ｃ）、（１０ｄ）に４分割されている。また、両
側のビームすなわち±１次光を受光する部分は独立した
光検知器（１０ｅ）、（１０ｆ＞である。　公知のよう
に、両側の光検知器（１０ｅ）、（’ＩＯｆ＞の出力を
減算器（１３）によって差動演算することにより、端子
（１４）より中央の光スポット（９ａ）とトラック（８
）の位置ずれが検知できる（トラッキングエラー信号〉
。トラッキングエラー信号は、ここでは図示しないがト
ラッキングアクチュエータを駆動して、光スポット（９
ａ〉がトラック（８〉の中心に正しく位置するよう補正
するのに用いられる。

中央の４分割検知器出力は対角成分（１０ａ）（１０ｃ
　）及び（１０ｂ＞、（ゴＯｄ＞の差動）寅算を減ｑ器
（１２）によって出力端子（１５）より取り出し、光デ
イスク上集光スポットの焦点ずれを検知して特に図示し
ないフォーカスアクチュエータによって焦点ずれを補正
するのに用いられる（フォーカスエラー信号）。

この焦点ずれ検出方法は非点収差法とよばれ、光デイス
ク上のスポットが合焦状態のとき最小錯乱円の略円形状
態（１１ａ＞である検知器上スポットが、ディスクの遠
近各々の焦点ずれに従って、破線で示すように縦長及び
横長の楕円形に変形するのを電気出力に変換するのでお
る。

また、４分割検知器の加算器（１６）による和出力（１
７）は、光ディスク（６）の再生信号として、後段の特
に図示しない回路によって処理され利用される。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の光学式ヘッド装置は上記の構成でおるから、光デ
イスク上に複数ビームを作るために独立した１個の回折
格子が必要であり、コストアップの要因となっていた。

また、回折格子の挿入弁だけＬＤとビームスプリッタ間
の距離が遠くなり、装置を小型化する上での障害になる
等の問題点がめった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、独立した光学部品としての回折格子を使用し
ないで、光デイスク上に複数のビームを形成することが
でき、さらに、はとんど収差が生じない良好なトラッキ
ングセンサをもつ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、ビームスプリッタ
の反射面に、回折格子の機能を持たせて、ＬＤの出射光
が上記反射面で反射されることによって複数個のビーム
に回折分離されるように構成したものである。しかも、
ビームスプリッタ上の回折格子の縞軌跡が、ＬＤの出射
点及びＬＤ出射点と同一平面内の一点の各々に点光源を
配した場合に発生する干渉縞の軌跡又はそれに近い形状
になっている。

［作用］ この発明におけるビームスプリッタ（従来の装置に使用
されていたビームスプリッタと区別するために、以下、
平板光学素子と称す）が、第一の面が回折格子とビーム
の透過及び反射機能を兼ね備えており、第二の面は主と
してビームを透過させることにより、光ディスクから反
射してきた光に対して非点収差を付与する働きを兼ね備
えているもので、従来装置に使用されていた独立した光
学素子としての回折格子を不用とする。

さらに、しかも回折格子軌跡がほぼ２つの点光源の干渉
縞の形状となっているので、反射回折によって生ずる１
次回折光にほとんど収差が発生しない。

［実施例］ 以下、この発明の好適な実施例を図面に基づいて説明す
る。なお、第８図乃至第１０図従来例と同一部分には同
一符号を付し説明を省略する。第１図において、（４０
）は従来のビームスプリッタに置き換えられた平板光学
素子であり、ＬＤ（１）の出射点く５０）より発せられ
る出射光（２）を反射する第一の面（３０）上に回折格
子が形成されている。この第一の面（３０）には従来の
ビームスプリッタの反射面と同等の反射率を有するよう
に適宜反射膜がつけられているが、反射率をそれほど要
求されない場合は省略してもよい。また、平板光学素子
の第二の面（３１）は透過面となっており必要に応じて
ＡＲココ−ィングが施されている。

なお、回折格子の形状（面内の軌跡）については後に詳
述する。

次に実施例の動作について第１図により説明する。ＬＤ
（１）の出射点（５０）を出射した光束（２）は平板光
学素子（４０）の回折格子が形成されている面（３０）
によって反射回折され、０次光と±１次光とに分離され
、集光レンズ（５）によって光ディスク（６〉上に３つ
のスポットとして集光される。

ディスクから反射した光は、集光レンズを再透過し、ざ
らに平板光学素子（４０）を透過して非点収差が与えら
れ、光検知器（１０）に入射する。

その他の部分の働きは従来装置と全く同様でおり、非点
収差によってフォーカスエラー信号が、±１次光の停動
検知によりトラッキングエラー信号が得られる。

次に格子の軌跡の設計について第２図を用いて説明する
。図において（５０）で示した点ＭがＬＤ（１）の光束
出射点を表わしている。又、ＳはＬＤの出射点Ｍを通っ
て、一点鎖線で表わす光軸と直交する面内の点であり、
ディスク上の±１次光である（９ｅ）又は（９ｆ）と共
役関係におるまた、格子面（３０）は図の×１軸を中心
に光軸に垂直な面から角度φ傾いている。

今、点Ｍ及びＳに置いた点光源から出射するＬＤ（１）
の出射光の波長とほぼ等しい波長の光波の格子面（３０
）上の位相をφ、（Ｘ、Ｙ）。

φ、（Ｘ、Ｙ）とする。但し、Ｘ、Ｙは第２図に示した
ように、格子面上の座標である。ＬＤ出射端面を含むＸ
ｏ　　ｙｏ圃面上点Ｍ、Ｓから出射する光波の位相差Δ
は０式で表わされる。

Δ＝φ　（Ｘ、　Ｙ）−φ、　（Ｘ、　Ｙ）　　・・・
・・・■Ｍ、Ｓから出射する光波による干渉縞の境界線
は０式によって与えられる。

π ■、■式で決定されるような溝軌跡を有する回折格子を
用いれば第２図における点Ｍに光＠（ＬＤ（１））をお
いて格子面（３０）によって反射回折された１次回折光
はＳに配置した点光源から出射して、面（３０）の位置
に置かれたミラーで反射された光束と等価になる。

又、−１次回折光はＭに対するＳの対称点Ｓ−から出射
される光束と等価になる。第３図にはこのような格子を
位相格子で実現する場合の断面が示されている。但し、
同図は、説明の便宜上、面（３０）にそう座標を位相差
Δで表している。図のように０式の各ｍで与えられるΔ
の点を境界にして表面（３０）が矩形形状となるように
位相格子を形成すればよい。

第４図に格子を振幅格子で実現する場合の断面図を示す
。図のように０式の各ｍで与えられるΔを境界にして面
（３０）上に反射率の高い部分く太線部）と反射率の低
い部分（細線部）を順に形成すればよい。

以下、格子軌跡の計算例を示す。

次に３ビームがサジツタル面内に配置される場合として
、以下のパラメータで計算した格子軌跡を第５図゛に示
す。

この場合の軌跡はＹ方向に沿って末広がり形状となるこ
とがわかる。

第６図に格子軌跡の計算例を示す。

本例では、第２図に示したパラメータとして以下の値を
用いた。但しＸ。−ｙ□座標系でのＳの座標を（ｘ５．
ｙ、）とする。

基板の大きさは図示のように１．５ｍｍＸ１ｍｍとした
。

この場合、３ビームは傾いた格子面のメリジオナル面内
に位置し格子軌線はほぼ直線で、間隔がＹ方向に沿って
徐々に変化している。第４図に格子周期のＹ方向に沿っ
た変化をプロットした。これかられかるように、Ｙ方向
に沿った格子周期の変化はほぼリニアである。従って実
用的には、このような場合には直線格子の周期を直線的
に変化させるだけでも十分といえる。

なお、実施例においては、■、■式より干渉縞軌跡を求
めたが公知のように第２図の点Ｍ、Ｓに各々点光源を配
置し、ホログラフイク露光（佐野、小池著「ホログラフ
ィックグレーティング」、エレクトロニクス、昭６０年
１１月号　Ｐ、９８〜）により格子を作製しても何らさ
しつかえない。又、第１図の実施例では平板光学素子（
４０）の２つの面（３０）、（３１）は平行であるよう
に書かれでいるが、くさび板でおってもさしつかえない
。

くさび板を使用する場合には反射光束に与える非点収差
をくさび角で制御することが可能である。

以上、３ビームの配置がメリジオナル面内（Ｘ、＝ｏ＞
、サジッタル面内（ｙ、＝０）に必る場合について格子
軌跡を示したが、要はこれは設計の問題であり、これ以
外の配置であってもよい。

すなわち、第２図に示した８点がＸｏ、ｙｏ面内におい
てどのような位置におっても、上記■、■式より格子軌
跡を決定することができることはいうまでもない。とり
わけ、光デイスク上の３ビームの方向が、平板光学素子
（３０）のメリジオナル平面に対して４５°回転した位
置に集光される場合には、従来の円筒レンズを用いた非
点収差法において円筒レンズの軸方向をトラックに対し
て４５°の角度に配置する場合と等価になる。この場合
には特公昭５３−３７７２２に公知の理由で、フォーカ
スセンサ特性上有利である。このように３ビームを４５
°方向に配置するには、第２図においてＸｓ　＝ｙｓと
なるように点Ｓを配して格子軌跡を求めればよい。なお
、格子の軌跡として本発明の実施例に示したような、光
源面上の２つの点光源からの干渉縞以外の形状を用いた
場合には発生する±１次光に収差が発生する。このよう
に±１次光に収差が発生すると、ディスク上のスポット
（９ｅ）、（９ｆ＞の形状が乱れるので、良好なトラッ
キングエラー信号を得る上での障害となる。本発明のよ
うに格子軌跡を干渉縞の形状にすると、原理的に±１次
回折光は無収差で発生するので、スポット（９ｅ）、（
９ｆ）が回折限界の良好な集光形状となり、従来の３ビ
一ム方式の光学ヘッド装置と同様の良好なトラッキング
エラー信号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、平板状ビームスプリ
ッタに回折格子の機能を持たせたので、独立した光学部
品としての回折格子が不要となりコスト的に有利である
とともに、ＬＤから平板光学素子までの間に追加光学部
品がないので小型の光学式ヘッド装置が構成可能でおる
という効果がある。ざらに、回折格子の軌跡がＬＤ発光
点及びＬＤ発光点と略同−面内の一点に配置した２つの
点光源の干渉縞であるから、回折分離される１次光にほ
とんど収差が生じず、良好なトラッキングセンサ出力を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による光学式ヘッド装置を
示す概略構成図、第２図は格子軌跡について説明する為
の図、第３図、第４図は回折格子の断面形状を示す図、
第５図、第６図は格子軌跡の例を示す図、第７図は第５
図の回折格子のＹ方向の周期変化を示す図、第８図は従
来の光学式ヘッド装置を示す構成図、第９図は従来の光
デイスク上の光スポツト図、第１０図は従来の光検知器
の結線図である。 図において、（１）はＬＤ、（５）は集光レンズ、（６
）は光ディスク、（８〉は情報トラック、（９ａ＞、（
９ｅ）、（９ｆ）は光スポット、（１０）は光検知器、
（３０〉は第一の面、（３１）は第二の面、（４０）は
ビームスプリツタ（平板光学素子）でおる。 なあ、図中同一符号は同−又は相当部材を示す。 代理人　弁理士　大　岩　増　雄 （他　２名） 第１図 １：ＬＤ　　　　３０：第１，１面 ５：集光し〉ス”　　　　　　　３１　：第２の面６：
尤テ゛イ又７　　　　　　４０：乎オ反九掌東手１０：
光腋ケロ器　　　　５０：ＬＤ出射克第２図 Ｍ：０次先逓（ＬＤ化姐克） Ｓ　：　　ｌ　　＝２　九’　　ｒ　＆　１９　（Ｘｓ
　、　ｙｓ　）第３図 １凸 第４図 第８図 を 第１０図 手続補正書　（自発） 昭和　　年　　月　　日 ２、発明の名称 光学式ヘッド装置 ３、補正をする者 代表者志岐守哉 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄及び図面６、補正の内容 以上

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体レーザ光源、該光源から出射する光束を第
   一の面によって反射すると同時に０次回折光とその他の
   回折光の複数本の光束に回折分離する光束分離素子、該
   光束分離素子によつて反射分離された光束を光学式情報
   記憶媒体上に複数個の光スポットとして集光する集光レ
   ンズ手段、前記光学式情報記憶媒体の情報面によつて反
   射され前記対物レンズ手段を再透過し、前記光束分離素
   子の第一の面及び第二の面を透過した光束を受光して光
   電変換する光検知器より構成され、該光検知器上の０次
   回折光の変形によってディスク集光光束の焦点ずれを検
   知し、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、０次以外の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次回折光の集光スポッ
   トとの面内ずれを検出する光学式ヘッド装置において、
   該第一の面に回折格子を設け、該回折格子の縞軌跡が、
   前記半導体レーザの光束出射点及び該出射点を含み、半
   導体レーザ出射光の光軸に垂直な面内の一点の各々に配
   置された点光源から発せられる前記半導体レーザ出射光
   の波長とほぼ等しい波長の光波による、前記第一の面に
   おける干渉縞軌跡となつていることを特徴とする光学式
   ヘッド装置。
2. （２）前記回折格子が位相型回折格子であることを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項記載の光学式ヘッド装
   置。
3. （３）前記回折格子が反射率の高低を変化させた振幅幅
   型回折格子であることを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項記載の光学式ヘッド装置。
4. （４）前記光束分離素子によって分離される光束の数が
   三つであることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   記載の光学式ヘッド装置。
5. （５）前記光学式情報記憶媒体によって反射した光束が
   、前記光束分離素子の第一の面及び第二の面を透過する
   ことによって非点収差が付与され、前記０次光による焦
   点ずれ検出の為の変形が与えられ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。
6. （６）前記光束分離素子の第一の面と第二の面が平行で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第（５）項記載の
   光学式ヘッド装置。
7. （７）前記光束分離素子の第一の面と第二の面がくさび
   状であることを特徴とする特許請求の範囲第（５）項記
   載の光学式ヘッド装置。
8. （８）前記回折分離される光束が、前記光束分離素子の
   第一の面に関する略メリジオナル面内に存在する三つの
   光スポットとしてディスク上に集光されることを特徴と
   する特許請求の範囲第（４）項記載の光学式ヘッド装置
   。
9. （９）前記回折分離される光束が、前記光束分離素子の
   第一の面に関する略サジツタル面内に存在する三つの光
   スポットとしてディスク上に集光されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第（４）項記載の光学式ヘッド装置。
10. （１０）前記回折分離される光束が、前記光束分離素子
    の第一の面に関するメリジオナル平面から光軸を中心に
    略４５゜の角度をなす方向の面内に存在する三つの光ス
    ポットとしてディスク上に集光されることとを特徴とす
    る特許請求の範囲第（４）項記載の光学式ヘッド装置。
11. （１１）半導体レーザ光源、該光源から出射する光束を
    第一の面によつて反射すると同時に０次回折光とその他
    の回折光の複数本の光束に回折分離する光束分離素子、
    該光束分離素子によつて反射分離された光束を光学式情
    報記憶媒体上に複数個の光スポットとして集光する集光
    レンズ手段、前記光学式情報記憶媒体の情報面によって
    反射され前記対物レンズ手段を再透過し、前記光束分離
    素子の第一の面及び第二の面を透過した光束を受光して
    光電変換する光検知器より構成され、該光検知器上の０
    次回折光の変形によってディスク集光光束の焦点ずれを
    検知し、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、０次以外の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次回折光の集光スポ
    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
    、該第一の面に回折格子を設け、前記回折分離される光
    束が前記光束分離素子の前記第一の面に関する略メリジ
    オナル面内に存在する三つの光スポットとしてディスク
    上に集光され、前記回折格子の縞軌跡が、周期が直線的
    に変化する直線であることを特徴とする光学式ヘッド装
    置