JPH0750532B2

JPH0750532B2 - 光ヘツド装置

Info

Publication number: JPH0750532B2
Application number: JP61121575A
Authority: JP
Inventors: 雄三小野
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-05-26
Filing date: 1986-05-26
Publication date: 1995-05-31
Anticipated expiration: 2010-05-31
Also published as: JPS62277640A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、いわゆる光ディスク、ディジタルオーディ
オディスク、ビデオディスクなどの記録再生に用いる光
ヘッド装置に関する。

（従来の技術）ビデオディスク、ディジタルオーディオディスク、光デ
ィスク（以下では、光ディスクと総称する。）の従来の
光ヘッド装置は、第２図に示すように、光源である半導
体レーザ１と、半導体レーザ１の放射光２をコリメート
光３にするコリメーティングレンズ４と、収束レンズ５
と、ビームスプリッタプリズム６の他に、焦点誤差検出
手段とトラッキング誤差検出手段とを備えて構成されて
いる。

焦点誤差検出手段には種々の方式があるが、本発明の方
式と最も関連の深い方式としてウェッジプリズム方式を
あげることができる。ウェッジプリズム方式の焦点誤差
検出手段は、第２図に示すようにウェッジプリズム７及
び８と、光検出器９及び10から成る２分割光検出器と、
光検出器11及び12から成る２分割光検出器とから構成さ
れている。ディスク面13に対し、収束ビーム14が丁度焦
点を結んでいる時は、ウェッジプリズムからの光ビーム
15及び16は各々、光検出器９及び10の間と、光検出器11
及び12の間に収束しているが、収束ビーム14がディスク
面13に対してデフォーカスした時は、光ビーム15及び16
は互に離れる方向に、又は、互に接近する方向にデフォ
ーカスするので、光検出器９及び10の差動出力、又は光
検出器11及び12の差動出力をとることで焦点誤差信号が
得られる。

トラッキング誤差検出手段にも種々の方式があるが、本
発明の方式と最も関連の深い方式としてプッシュプル方
式をあげることができる。プッシュプル方式は、２分割
光検出器を使ってディスク面からの反射光を検出する方
式で、第２図に示す光検出器９及び10の出力の和と、光
検出器11及び12の出力の和との差をとることで、トラッ
キング誤差信号が得られる。なお、第２図に示した従来
技術の光ヘッド装置は、フィリップステクニカルレビュ
ー（Philips Technical Review）第40巻（1982年発行）
第６号第151頁から156頁に詳しく述べられている。

（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、40×40×30mm³程度あり、従って重量も
重く、光ディスク装置全体の小型化、軽量化あるいはス
タック型大容量光ディスク実現の障害となっている。こ
の原因の１つは、光ディスクからの反射光をハーフプリ
ズム、あるいは偏光ビームスプリッタプリズムにより光
軸を90゜曲げて、光源から分離させ、その後方に光検知
器を配置するという方法がとられているため、光学系の
１軸化が難しい点にある。

このような問題に対して、半導体レーザ光源の発光部に
光を戻した際、自己結合効果によって発振出力が増加す
るいわゆるSCOOP効果を利用した小型光ヘッドが提案さ
れている。

しかしながら、自己結合効果は、半導体レーザの発振現
象の不安定性であることが指摘され、ここ数年内で実用
化されたディジタルオーディオディスク、ビデオディス
クなどでは、再生信号、位置決め信号にもれ込むノイズ
として、逆にこの自己結合効果を抑制するための技術が
開発されるにいたっている状況である。半導体レーザの
自己結合結果は、半導体レーザ自身の共振器に光ディス
クという反射面が加わり、三つのミラーからなる共振器
という構成で考えなければならないものである。ディス
ク回転中は、ディスクの光軸方向のばたつきのため、焦
点サーボがかかっている時でも半導体レーザと光ディス
クの間隔が、約１μｍの幅で揺れ動いており、極めて安
定度の悪い共振器構成となってしまっている。従って、
このようなSCOOP効果により、光ディスク上の信号を再
生することは困難な課題が多すぎる。

本発明の目的は、上記欠点を解消して小型の光ヘッドを
実現することが可能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、前記光源の像を記録
媒体に絞りこむ結像レンズと、互いに直交する第1,第２
の分割線で受光面が４分割された光検出器と、前記光源
と前記結像レンズの間に設けられ、前記結像レンズの光
軸と交わり前記第１の分割線と平行な境界線を境に互に
異なる収束距離を有し、前記結像レンズを経て来た前記
記録媒体からの反射光を前記境界線を境に１次回折光と
して分割して前記光検出器の第２の分割線の両側の前記
第１の分割線上に各々導き、前記光源からの光を０次回
折光として前記結像レンズに導く格子レンズとを少なく
とも備えた構成となっている。

さらに第２の発明の光ヘッド装置は、前記構成に於て、
前記格子レンズが反射型格子レンズで構成されている。

また、第３の発明の光ヘッド装置は、前記第１または第
２の構成に於て、前記光源と前記光検出器を同一パッケ
ージ内にハイブリッドに実装した構成となっている。

（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、光学系の１軸化を達成するために、光ディ
スク面からの反射光を光検知器に導くために、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、この格
子レンズを半導体レーザ光源と結像レンズの間に配置
し、半導体レーザからディスク面に行く光に対しては、
０次回折光を用いると、単に格子レンズの基板の厚さに
等しい透明板が挿入されたのと同じになる。

一方、ディスク面からの反射光に対しては、１次回折光
を用いるとハーフプリズムや、偏光ビームスプリッタプ
リズムを用いることなく情報光を光軸外にとり出すこと
ができる。すなわち、格子レンズはビームスプリッタと
して作用することになる。この結果、小型、軽量の光ヘ
ッド装置を構成できる。

さらに本発明では、光軸外にとり出した１次回折光とし
ての情報光から信号のほかフォーカス誤差信号、トラッ
キング誤差信号もとり出すために、格子レンズの格子方
向を結像レンズの光軸と交わる線を境に互に異ならせる
ことにより、第２図に示す従来の光ヘッド装置における
ウェッジプリズムと等価な作用をさせ、ウェッジプリズ
ム方式とほぼ等価な光ビームに変換している。

（実施例）次に本発明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。半導体レーザ１の放射光２は、格子レンズ17
を０次回折光として通過し、結像レンズ18によりディス
ク面13に収束される。ディスク面13からの反射光は、結
像レンズ18により収束され、格子レンズ17により回折さ
れ、回折光19及び回折光20として、半導体レーザの脇に
ある４分割光検出器25に到達する。４分割光検出器25
は、光検出器21,22,23,24からなる。格子レンズ17は、
結像レンズ18の光軸と交わる線26を境に焦点距離と回折
方向の異なる上側格子レンズ27と下側格子レンズ28とか
ら構成されている。上側格子レンズ27は、半導体レーザ
１から発散する球面波と点29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。一方、下側
格子レンズ28は半導体レーザ１から発散する球面波と点
30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。第１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。上側
格子レンズ27により回折された光は、点29に収束し、半
丸状の発散光となって、点検出器21及び22の分割線31上
に到達する。一方、下側格子レンズ28により回折された
光は、点30に収束する収束光となって、光検出器23及び
24の分割線31上に半丸スポットとなって到達する。そこ
でデイスク面13へ収束光14が合焦状態のとき４分割光検
出器25上の両回折光のスポット径が等しく、かつ、光検
出器21,22,23,24への入射光強度が等しくなるように４
分割光検出器25を配置することで、次に説明するよう
に、フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、再生
信号を得ることができる。

第４図は４分割光検出器25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13上に光ビ
ーム14が収束している合焦状態を示す図で、回折光33及
び34は、等しいスポット径になって４分割光検出器25上
の第１分割線31上に到達している。第４図（ｂ）はディ
スク面13が面ぶれして結像レンズ18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33及び34の収
束点は、合焦時よりも格子レンズ27から遠くなるので、
第４図（ｂ）に示すように４分割光検出器上では、下側
格子レンズ28からの回折光33のスポット径が大きくな
り、上側回折格子27からの回折光34のスポット径が小さ
くなる。しかし格子レンズの境界線26に対応する半円ス
ポットの境界線35の位置は変化しない。したがって、光
検出器22及び24の出力が増加し、光検出器21及び23の出
力が減少する。反対にディスク面13が結像レンズ18から
遠ざかった場合は、回折光33及び34の収束点は合焦時よ
りも格子レンズ17に近くなるので、第４図（ｃ）に示す
ように４分割光検出器上では、回折光33のスポット径が
小さくなり、回折光34のスポット径が大きくなる。この
場合も半円スポットの境界線35の位置は変化しない。し
たがって、光検出器22及び24の出力が減少し光検出器21
及び23の出力が増加する。以上の考察により光検出器2
1,22,23,24の出力電圧を各々Ｖ（21）,V（22）,V（2
3）,V（24）とすれば、焦点誤差信号は、Ｖ（22）＋Ｖ
（24）−Ｖ（21）−Ｖ（23）により検出でき、ディスク
のフォーカスずれの方向及び量を検知することができ
る。

一方、トラッキングの誤差信号は、ディスク面13上の絞
り込みスポットがトラック位置からずれるともどり光の
強度分布にアンバランスが生じることを利用する。トラ
ックずれにより第１図の回折光19と20の強度比が変わる
ため４分割光検出器25の光検出器21及び22の出力信号の
和と23及び24の出力信号の和に差が生じる。従ってトラ
ッキング信号はＶ（21）＋Ｖ（22）−Ｖ（23）−Ｖ（2
4）により検出でき、この信号の正負により、トラック
ずれの方向も検知することができる。

ディスクからの再生信号は４分割光検出器25の光量の総
和Ｖ（21）＋Ｖ（22）＋Ｖ（23）＋Ｖ（24）をとること
により検出できる。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
ーザの発振波長の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施されてい
る。今、回折角の変化による回折光の位置ずれを４分割
光検出器25上で、第１分割線31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31に平行
な方向の位置変動については、第２分割線32を越えない
限り何ら信号強度に変化をおよぼさないので問題ない。
第１分割線に直交する方向の位置変動については光検出
器21,22,23,24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28は、この方向の空間周波数成
分をほとんどもたないので、この方向の回折光の位置変
動は無視できる。

第３図は、本発明の第２の実施例の基本構成を示す斜視
図である。本実施例では、第１の実施例の格子レンズ
が、反射型の格子レンズ36に変わったもので、他の構成
は同一である。このような反射型格子レンズを導入する
ことで光学素子数を増やすことなく光ヘッドを薄型に構
成できる。

（発明の効果）本発明の光ヘッド装置は光学部品が結像レンズと格子レ
ンズだけでよく、これまで数多く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、あるいはスタッ
ク型光ディスク装置のネックとなっていた光ヘッドのサ
イズを縮少することが可能となる。さらに本発明は、半
導体レーザと４分割光検出器とを同一パッケージ内にハ
イブリッドに作成することにより、量産性信頼性に富む
光ヘッドを実現することができる。

【図面の簡単な説明】第１図は、本発明の第１の実施例の基本構成を示す斜視
図、第２図は従来の光ヘッド装置の一例を示す断面図、
第３図は本発明の第２の実施例の基本構成を示す斜視
図、第４図（ａ），（ｂ），（ｃ）は４分割光検出器上
の回折光の状態を説明するための図である。１……半導体レーザ、２……放射ビーム３……コリメートビーム、４……コリメーティングレンズ、５……収束レンズ、６……ビームスプリッタプリズム 7,8……ウエッジプリズム、 9,10,11,12,21,22,23,24……光検出器 13……ディスク面、14……収束ビーム、 15,16,19,20,33,34……回折光、 17……格子レンズ、18……結像レンズ、 25……４分割光検出器、 26……境界線、27……上側格子レンズ、 28……下側格子レンズ、29,30……収束点、 31……第一分割線、32……第二分割線、 35……半円スポットの境界線、 36……反射型格子レンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、前記光源の像を記録媒体上に絞り
こむ結像レンズと、互いに直交する第１、第２の分割線
で受光面が４分割された光検出器と、前記光源と前記結
像レンズの間に設けられ、前記結像レンズの光軸と交わ
り前記第１の分割線と平行な境界線を境に互いに異なる
収束距離を有し、前記結像レンズを経て来た前記記録媒
体からの反射光を前記境界線を境に１次回折光として分
割して前記光検出器の第２の分割線の両側の前記第１の
分割線上に各々導き、前記光源からの光を０次回折光と
して前記結像レンズに導く格子レンズとを少なくとも含
むことを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】前記格子レンズが反射型格子レンズである
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。
【請求項３】前記光源と前記光検出器を同一パッケージ
内にハイブリッドに実装したことを特徴とする特許請求
の範囲第１項または第２項記載の光ヘッド装置。