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JP2646782B2 - 光ヘッド装置 - Google Patents

光ヘッド装置

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JP2646782B2
JP2646782B2 JP2019132A JP1913290A JP2646782B2 JP 2646782 B2 JP2646782 B2 JP 2646782B2 JP 2019132 A JP2019132 A JP 2019132A JP 1913290 A JP1913290 A JP 1913290A JP 2646782 B2 JP2646782 B2 JP 2646782B2
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JP
Japan
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light
diffraction grating
hologram element
optical head
light source
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JPH03225635A (ja
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昭知 大場
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ディスクの記録,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にはトラック誤差信号やフォーカ
ス誤差信号検出方式により種々の構成のものがあるが、
多数のレンズやプリズムを用いて構成されている第2図
にその一例を示す。
この従来の光ヘッド装置では、トラック誤差信号検出
には3ビーム法、焦点誤差信号検出には非点収差法が用
いられている。光源である半導体レーザ1からの放射光
2は回折格子16により回折され、0次光のメインビーム
の他に、+1次光と−1次光のサブビームに分けられ
る。ビームスプリツタ13を透過後、収束レンズ4により
第3図に示されるように光ディスク8面上にメインビー
ムスポット26とサブビームスポット27,28が形成され
る。なお第3図において、24はピットを示す。光ディス
ク8において反射された光は逆の光路を通り、ビームス
プリッタ13で反射され、凸レンズ17と円筒レンズ14によ
り非点収差を持つ光となり6分割光検出器15に入射す
る。
第4図はその6分割光検出器15に入射した光の集光状
態を示す図である。(b)は光ディスク面に光が合焦し
た時(a),(c)は光ディスクが合焦点状態から収束
レンズ4に近づいた時と遠ざかった時の集光状態を示し
ている。これより焦点誤差信号は光検出素子21,22,23,2
4の出力をV(21),V(22),V(23),V(24)とする
と、V(21)+V(24)−V(22)−V(23)より検出
される。一方、トラック誤差信号検出には光ディスク8
面上でメインビームスポット26がピット24からはずれた
とき、二つのサブビームスポット27,28の反射光量にア
ンバランスが生じることを利用している。すなわち、光
ディスク8面上のサブビーム27,28はそれぞれ6分割光
検出器15上では光検出素子19,20に集光するので、それ
ぞれの出力をV(19),V(20)とすると、トラック誤差
信号はV(19)−V(20)で検知される。また、記録信
号はメインビームの全光量すなわちV(21)+V(22)
+V(23)+V(24)より検出される。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来の光ヘッド装置では、光ディスクからの
戻り光を光軸外に出す二軸系の構成のため装置の小型化
及び軽量化が困難であった。
本発明の目的は、小型・軽量かつ光の利用率の高い光
ヘッド装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の光ヘッド装置は、 光源と、 前記光源からの出射光を実質的に3つのビームに分け
る回折格子と、 前記光源の像を記録媒体上に絞り込む結像レンズ系
と、 前記記録媒体からの戻り光を前記結像レンズ系の光軸
外に回折分離するホログラム素子と、 前記回折素子及び前記ホログラム素子と前記記録媒体
との間に配置された4分の1波長板と、 前記光軸外に分離された回折光を受光して焦点誤差信
号、トラック誤差信号、記録信号を得る光検出器とを有
し、 前記回折格子及び前記ホログラム素子は、複屈折結晶
よりなる複屈折回折格子型素子で、かつ、それぞれの結
晶光学軸が互いに直交しており、前記ホログラム素子
は、前記光源からの出射光をほとんど回折せず、前記記
録媒体からの戻り光をほとんど回折するように結晶光学
系軸が設定されていることを特徴としている。
〔作用〕
本発明の作用・原理は次の通りである。本発明では装
置を小型化するために、従来の光ヘッド装置のビームス
プリッタと焦点誤差信号検出用光学系を一枚のホログラ
ム素子を用いて光ヘッドの構成を一軸系としている。こ
の一軸系の構成にした場合、光源から出射した光はホロ
グラム素子とトラック誤差信号検出に用いる3ビーム発
生用の回折格子を通るため不要な回折光成分も生じる。
そこで光の利用率の高い光ヘッドを実現する場合には、
ホログラム素子及び3ビーム発生用の回折格子を偏光性
を有する複屈折回折格子型構造としている。
複屈折回折格子を実現する方法として、次に述べる複
屈折結晶を用いる方法がある。第5図に示すように、複
屈折結晶であるニオブ酸リチウム52のX板、あるいはY
板に安息香酸によるプロトン交換を施すと結晶光学軸に
平行な偏光の光である異常光に対する屈折率は約0.09増
加し、その光学軸に垂直な偏光の光である常光に対する
屈折率は約0.04減少する。そこでプロトン交換を施した
交換領域53と施さない非交換領域54とを周期的に配置し
た格子にすると回折格子として作用する。
この格子には、交換領域53を通過する常光と非交換領
域54を通過する常光の位相差を相殺するために第5図に
示すように交換領域上に位相補償膜55を形成すると、常
光に対してはこの格子は回折格子としては働かず、回折
させずに透過させることができる。つまり、この格子は
単なる透明基板に見える。一方、上記の常光に対する位
相差相殺条件を満足させながら交換領域53の深さを変え
ることにより、異常光に対する位相差を適当な値に設定
することができ、異常光に対しては任意の回折効率が得
られる。例えば、位相差がπのときは、異常光は完全に
回折される。このような複屈折回折格子は偏光子として
応用が検討されており、セカンドオプトエレクトロニク
スコンファレンスのテクニカルダイジェスト第167頁か
ら第169頁に掲載の賣野,他著「BIREFRINGENT GRATING
POLARIZER」の論文に述べられている。
上記では回折格子及びホログラム素子の複屈折回折格
子型構造として複屈折結晶材料ニオブ酸リチウムにプロ
トン交換法で格子の回折効率に異方性を持たせる方法を
挙げたが、特願昭61−170244号明細書に記載の格子溝の
ついた複屈折媒質に、その媒質の常光あるいは異常光の
一方の屈折率と同じ物質をその格子溝に充填することに
よっても可能である。さらに、特願昭62−98854号明細
書に記載の格子溝のついた等方性媒質に、液晶などの複
屈折材料を充填した複屈折回折格子型構造においても実
現可能である。
〔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の実施例を示す図で、第2図
に示した従来技術と同じものは同じ符号で示している。
この光ヘッド装置は、光源である半導体レーザ1と、半
導体レーザからの出射光を実質的に三つのビームに分け
る複屈折回折格子構造の回折格子11と、光源の像を光デ
ィスク8上に絞り込む結像レンズ系を構成するコリメー
トレンズ3及び収束レンズ4と、光ディスク8からの戻
り光を結像レンズ系の光軸外に回折分離する複屈折回折
格子型構造のホログラム素子5と、回折格子11及びホロ
グラム素子5と光ディスク8との間に配置された4分の
1波長板(λ/4板)6と、光軸外に分離された回折光を
受光する6分割光検出器7及び光検出器12とから構成さ
れている。
この光ヘッド装置では、光源である半導体レーザ1か
らの直線偏光である放射光2の偏光面に対してホログラ
ム素子5の結晶光学軸は垂直に、そして回折格子11の結
晶光学軸は平行に設定している。そのため、放射光2は
ホログラム素子5には常光として入射し、回折格子11に
は異常光として入射し、作用のところで述べたようにホ
ログラム素子5では回折されずに透過し、回折格子11の
みで回折される。この回折格子11での異常光の位相差
は、トラック誤差信号検出に用いるサブビーム用にわず
かに回折するように設定している。サブビームを伴った
放射光2はコリメートレンズ3でコリメート光10に変換
され、λ/4板6によって円偏光に変換される。そして、
収束レンズ4で光ディスク8面上に従来の光ヘッド装置
と同じく第3図に示されるように収束される。
光ディスク8で反射された戻り光は、収束レンズ4,λ
/4板6,コリメートレンズ3を逆の経路で通る。λ/4板6
では、戻り光の偏光状態は円偏光から放射光2の偏光面
と垂直な直線偏光に変換される。そのため、戻り光は回
折格子11に対しては常光、ホログラム素子5に対しては
異常光として入射して、回折格子11では回折されずに透
過し、ホログラム素子5のみで回折される。このホログ
ラム素子の異常光の位相差は、完全に回折するようにπ
に設定されている。この回折光のうち+1次回折光は6
分割光検出器7に入射し誤差信号検出と記録信号検出に
用いられ、メインビームの−1次回折光は光検出器12に
入射し記録信号検出に用いられる。
このホログラム素子5は、第6図に示すようにトラッ
ク方向45に垂直な分割線44で仕切られた回折方向が異な
る2つのAホログラム領域36とBホログラム領域37とよ
り形成されており、第7図に示すように光検出器7及び
12に回折光を集光させる。第7図(b)は光ディスク8
に収束光の焦点が合っている時で、Aホログラム領域36
とBホログラム領域37に入射した光ディスクからの戻り
光のうちメインビームの回折光は6分割光検出器7の分
割線上の点40及び41に収束する。Aホログラム領域36
は、半導体レーザ1より出射し発散する球面波と回折光
の収束点40から発散する球面波との干渉縞に相当するホ
ログラムパターンを持っている。一方、Bホログラム領
域37は、半導体レーザ1からの発散する球面波と回折光
の収束点41から発散する球面波との干渉縞に相当するホ
ログラムパターンを持っている。第7図(a)及び
(c)は、光ディスク8が変位して収束レンズ4から遠
ざかった場合と近づいた場合である。
そこで6分割光検出器7内の4つの光検出素子31,32,
33,34の出力をV(31),V(32),V(33),V(34)とす
ると、焦点誤差信号は(V(31)+V(34))−(V
(32)+V(33))から得られる。一方、トラッキング
誤差信号は、従来の技術と同様に3ビーム法を用いてお
り、光ディスク8からメインビームに伴って戻ってきた
サブビームはそれぞれ光検出素子29,30に収束するが、
2つの光検出素子29,30の出力をV(29),V(30)とす
ると、V(29)−V(30)より得られる。また、記録信
号はメインビームの戻り光の総和すなわち6分割光検出
器7の内の光検出素子31,32,33,34の出力の総和と光検
出器12の出力との和V(31)+V(32)+V(33)+V
(34)+V(12)で得られる。
以上のように本実施例の光ヘッド装置では、行きの光
に対するホログラム素子の回折及び戻り光に対する回折
格子の回折を発生させないようにして光の利用率を高め
ている。
第8図は本発明の第2の実施例を示すもので、第1の
実施例のコリメートレンズ3と収束レンズ4を一つの結
像レンズ9で置き換えたものである。
第9図は本発明の第3の実施例を示すもので、第2の
実施例の平板であるホログラム素子5と回折格子11とλ
/4板6とを、貼り合わせて一枚の素子とした光ヘッド装
置である。
第10図は本発明の第4の実施例を示すもので、第3の
実施例の6分割光検出器7と光検出器12と半導体レーザ
1とを、一つのパッケージ内に収めた光ヘッド装置であ
る。
上記の各実施例では、光の利用率を高めるために回折
格子及びホログラム素子を複屈折回折格子型構造として
いる。本発明の他の実施例として、光利用率は低いが、
上記の各実施例と同じ構成で、複屈折回折格子構造でな
い通常の回折格子及びホログラム素子を用いてもよい。
〔発明の効果〕
本発明の光ヘッド装置では、ホログラム素子を用いて
いるため構成の簡素化ができ、さらに一軸系の構成をと
ることができ装置の小型・軽量化が可能である。また、
ホログラム素子及び回折格子を複屈折回折格子型構造に
することにより、光ディスクの信号を高効率に再生する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を示す図、 第2図は従来の光ヘッド装置の基本構成図、 第3図は従来の光ヘッド装置の光ディスク面上での集光
スポット状態を示す図、 第4図は従来の光ヘッド装置での6分割光検出器への入
射光状態を説明するための図、 第5図は本発明に用いるホログラム素子と回折格子の構
造を説明するための図、 第6図は本発明の光ヘッド装置に用いられているホログ
ラム素子の構成を示す図、 第7図は本発明の光ヘッド装置の光検出器に集光する回
折光の集光状態を説明するための図、 第8図は本発明の第2の実施例を示す図、 第9図は本発明の第3の実施例を示す図、 第10図は本発明の第4の実施例を示す図である。 1……半導体レーザ 2……放射光 3……コリメートレンズ 4……収束レンズ 5……ホログラム素子 6……λ/4板 7,15……6分割光検出器 8……光ディスク 9……結像レンズ 10……コリメート光 11,16……回折格子 12……光検出器 13……ビームスプリッタ 14……円筒レンズ 17……凸レンズ 24……ピット 26……メインビーム 27,28……サブビーム 19,20,21,22,23,24,29,30,31,32,33,34……光検出素子 36,37……格子領域 40,41……収束点 44……分割線 45……トラック方向 52……ニオブ酸リチウム 53……交換領域 54……非交換領域 55……位相補償膜

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源と、 前記光源からの出射光を実質的に3つのビームに分ける
    回折格子と、 前記光源の像を記録媒体上に絞り込む結像レンズ系と、 前記記録媒体からの戻り光を前記結像レンズ系の光軸外
    に回折分離するホログラム素子と、 前記回折素子及び前記ホログラム素子と前記記録媒体と
    の間に配置された4分の1波長板と、 前記光軸外に分離された回折光を受光して焦点誤差信
    号、トラック誤差信号、記録信号を得る光検出器とを有
    し、 前記回折格子及び前記ホログラム素子は、複屈折結晶に
    よりなる複屈折回折格子型素子で、かつ、それぞれの結
    晶光学軸が互いに直交しており、前記ホログラム素子
    は、前記光源からの出射光をほとんど回折せず、前記記
    録媒体からの戻り光をほとんど回折するように結晶光学
    軸が設定されていることを特徴とする光ヘッド装置。
JP2019132A 1990-01-31 1990-01-31 光ヘッド装置 Expired - Fee Related JP2646782B2 (ja)

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