JPH0697518B2

JPH0697518B2 - 光ヘツド装置

Info

Publication number: JPH0697518B2
Application number: JP62061725A
Authority: JP
Inventors: 雄三小野
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1987-03-16
Filing date: 1987-03-16
Publication date: 1994-11-30
Anticipated expiration: 2009-11-30
Also published as: JPS63228429A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、いわゆる書換え型（E-DRAW）の光磁気ディ
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）光磁気ディスクの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。光ディ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
交する偏光の透過光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18,19,2
0,21の出力電圧を各々Ｖ（18）,V（19）,V（20）,V（2
1）とすると、フォーカス誤差信号はＶ（18）＋Ｖ（2
0）−Ｖ（19）−Ｖ（21）で得られる。RF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14,15の出力電圧を各
々Ｖ（14）,V（15）とするとRF信号はＶ（14）＋Ｖ（1
5）−Ｖ（18）−Ｖ（19）−Ｖ（20）−Ｖ（21）とな
る。第２図は従来例では、ビームスプリッタ５は非偏光
型なので、半導体レーザ１の偏光面を光学系の配置基板
に対して45゜に設定することで、偏光ビームスプリッタ
10の分割ビームを光学系の配置基板と平行にできるが、
ビームスプリッタ５の光利用効率が低い、しかしビーム
スプリッタ５を偏光型とすると偏光方向が制約されるの
で、光学系の配置基板内に光学系を配置するためにビー
ムスプリッタ５とレンズ９の間に1/2波長板を挿入して
偏光面を回転する方法がとられる。

（発明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40×40×30mm²程度以上あり、従って重量
も重く光ディスク全体を小型化、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ブ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御範囲が狭くなるという欠点を有し
ていた。又、RF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、光源と前記光源からの光を記
録媒体上に絞り込む結像レンズ系と、前記記録媒体から
の反射光を前記結像レンズ系の光軸外に取り出すビーム
スプリッタと、異なる特性の複数領域から成る格子レン
ズと、偏光プリズムと、受光面を複数に分割された光検
出器とから構成され、前記格子レンズは、前記ビームス
プリッタを経てきた前記記録媒体からの反射光を前記領
域ごとに回折して、１次回折光を前記光検出器の第１群
の光検出素子に導くように配置され、前記偏光プリズム
は、前記格子レンズからの０次回折光を互いに直交する
２つの偏光に分離して、前記光検出器の第２群の光検出
素子に導く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、受光系用光学系を軽量・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RF信号を得る。さらに本発明
では、１次回折光でフォーカス誤差信号を取り出すため
に、格子レンズを特性の異なる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エ
ッ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比較することでプッシュプル法を
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を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させている。

（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で光ディスク面８に収束される。
光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。反射された光は格子レンズ22に
より回折され、８分割光検出24上の６個の光検出素子か
ら成る第１群光検出素子に入射する。０次回折光は偏光
プリズム23により直交する２つの偏光光に分割され、２
個の光検出素子から成る第２群光検出素子に入射する。

第３図は、第１図の格子レンズ22と８分割光検出器24と
の関係を説明するための部分斜視図である。第３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
示すため省略線25を介して収束レンズ８とディスク面９
を同時に示してある。

格子レンズ22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の光軸と交わる線35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）
36とＢ領域格子レンズ（第２の領域）37に分けられ、さ
らに、分割線35上にはＡ領域格子レンズ36、及びＢ領域
格子レンズ37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）38、Ｄ領域格子レンズ（第４の領
域）39がそれぞれ形成されている。Ａ領域格子レンズ36
は０次回折光59の収束点から発散する球面波と８分割光
検出器24の分割線上の点40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37は０次回折光59の収束点から発散する球面波と８
分割光検出器24の分割線上の点41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38は０次回折光59の収束点から発散する球面
波と、８分割光検出器の光検出素子230上の点42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39は０次回折光59の収束点から発
散する球面波と、８分割光検出器の光検出素子29上の点
43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３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てある。このような格子レンズ22
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55,56,26及び27として８分割光
検出器上の点40,41,42及び43に各々収束到達する。又、
回折を受けなかった０次回折光59は、偏光プリズム23で
直交する２つの偏光光に分割され、８分割光検出器24上
の光検出素子57,58にに収束到達する。RF信号は光検出
素子57,58の差信号として得られる。

第４図は８分割光検出器24の中央部の６分割光検出素子
上の回折光の状態を説明するための図である。第４図
（ａ）はディスク面８上にビームが収束している合焦状
態を示す図、Ａ領域格子レンズ36からの回折光55および
Ｂ領域格子レンズ37からの回折光56は８分割光検出器24
の第１分割線44上に、第２分割線45をはさんで各々収束
する。第４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55,56は８分割光検出器24の光検出素子3
3および光検出素子32にそれぞれ入射し、光検出素子31
および光検出素子34には入射しない。

第４図（ｃ）はディスク面８が変位して収束レンズ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55,56は８分割光検出器24の光検出素子31と光検出
素子34にそれぞれ入射し、光検出素子33と光検出素子32
には入射しない。したがって、８分割光検出器24の中央
の４光検出素子31,32,33,34の出力をS1,S2,S3,S4とすれ
ば、焦点誤差信号は（S1＋S4）−（S2＋S3）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22のＣ領域格子レンズ38の中心とＤ領域格子レンズ39
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38に入射する光量とＤ領域格子レンズ
39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29,30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。８分割光検
出器24では、第１分割線44に平行な方向、及び直交する
方向の２方向に分けて考察する。第１分割線44に平行な
方向の位置変動について第２分割線45を越えるか、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８分割光検出器24の中
央の４光検出素子31,32,33,34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。

また、トラッキング誤差を検出する光検出器29,30に関
しては、回折光が各光検出器の中心に入射するようにで
きるので、半導体レーザの波長が変動して問題は無い。

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差が発生
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38,39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38,39には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。

第５図は本発明の第２の実施例に用いる格子レンズ28を
示す図である。

第１の実施例では８分割光検出器24の第１分割線44はデ
ィスクトラック方向と垂直であるが、本実施例では、８
分割光検出器24の第１分割線44はディスクのトラック方
向と平行に配置され、そのためにＣ領域、Ｄ領域格子レ
ンズ38,39は格子レンズ28の分割線35をはさんで両側に
配置されている。

８分割光検出器24の配置は、格子レンズへの入射光の光
軸を中心にして、第１の実施例で示した配置から、格子
レンズ22の分割線35と共に任意の角度だけ回転させた配
置ももちろん可能である。さらに、トラック誤差検出用
の光検出器29,30の配置は、Ｃ領域格子レンズ38からの
回折光24とＤ領域格子レンズ39からの回折光25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３の実施例に用いる格子レンズ60を示す
図である。光学系の構成は、第１図（詳細は第３図）と
同じであるので省略する。格子レンズ60は、２つの境界
線61と62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各63,64,65,66であ
る。したがってトラック方向を図に示す67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置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、これまで光ディ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、RF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、信号間干渉が小さくサ
ーボを安定である。

【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、第１の実施例の部分斜視図、第４図は、８分割光検
出器上の回折光の状態を説明するための図、第５図及び
第６図は、各々本発明の第２及び第３の実施例に用いる
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……光ディスク面９……レンズ、10……偏光 11……透過光、12……反射光 13,17……２分割光検出器、 14,15,18,19,20,21,29,30,31,32,33,34,5758……光検出
素子 16……円筒レンズ、 22,28,36,37,38,39,60,63,64,65,66……格子レンズ 23……偏光プリズム、24……８分割光検出器 25……省略線、26,27,55,56……回折光 35,61,62……境界線、40,41,42,43,57,58……収束点 44……第１分割線、45……第２分割線 59……０次回折光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と前記光源からの光を記録媒体上に絞
り込む結像レンズ系と、前記記録媒体からの反射光を前
記結像レンズ系の光軸外に取り出すビームスプリッタ
と、異なる特性の複数領域から成る格子レンズと、偏光
プリズムと、受光面を複数に分割して複数の光検出素子
群として構成した光検出器とから構成され、前記格子レ
ンズは、前記ビームスプリッタを経てきた前記記録媒体
からの反射光を前記領域ごとに回折して、１次回折光を
前記光検出器の第１群の光検出素子に導くように配置さ
れ、前記偏光プリズムは、前記格子レンズからの０次回
折光を互いに直交する２つの偏光に分離して、前記光検
出器の第２群の光検出素子に導くようにしたことを特徴
とする光ヘッド装置。