JPS63247925A

JPS63247925A - 光ヘツド

Info

Publication number: JPS63247925A
Application number: JP62077430A
Authority: JP
Inventors: Nobuyoshi Tsuboi; 坪井　信義; Yoshio Sato; 佐藤　美雄; Hiroaki Koyanagi; 小柳　広明; Hiroyuki Minemura; 浩行峯邑
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-04-01
Filing date: 1987-04-01
Publication date: 1988-10-14

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〕本発明は、光ディスクやカード等の光メモリ用の光ヘッ
ドに係り、特に小形、軽量化に好適な光ヘッドに関する
。

〔従来の技術〕

光デイスクメモリの情報は複数のトラック上に微細なピ
ットと称される穴の形、あるいは、反射率の増減などに
光学的変化として、記録されている。

この情報を精度良く読むためにはディスク状に微小光ス
ポットを形成するためのフォーカス機能および微小光ス
ポットが所望のトラック上を追随するためのトラッキン
グ機能が必要である。

従来の光ヘッドは、レンズやプリズム等のバルク型の光
学素子で構成されている。このため、光ヘッドの小形化
には限界があり１、ホログラムや光導波路を利用する方
法が検討されている。ホログラム素子を応用する例とし
ては、光メモリシンポジウム′８６論文集、第９３頁か
ら第９８頁に示されている方法がある。この方法は、デ
ィスク面からの反射光の光軸外への分離、焦点誤差検出
、トラック誤差検出の３つの機能をホログラム１素子に
集約し、光ヘッドを半導体レーザ、ホログラム素子、対
物レンズ、検出器の４個の光学素子で構成する方法であ
る。しかしながら、この方法は依然としてバルク形の対
物レンズを必要としているため、小形化に限界があった
。

一方、光メモリシンポジウム″８５論文集、第１１３頁
から第１２０頁には、光導波路を利用した光ヘッドの例
が記載されている。この方法は、光を導波路内に封じ込
め、光ヘッドに要求される機能を全て導波路上に形成す
るものである。この方法では、ディスク上への光の集光
は、導波路上に形成された周期の異なる回折形の結合器
（Ｆｏｃｕｓｉｎｇ　Ｇｒａｔｊｎｇ　Ｃｏｕｐｌｅｒ
）によって実現するため、前記のようなバルク形対物レ
ンズを不要にしている。しかしながら、この方法は、焦
点制御やトラッキングｆＪ１１１９に対する有効な手段
がなく、又、光を導波路に封じ込める際の効率が低いた
め。

実用に至っていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、上記した従来技術の問題を解決し、光
の利用効率が高く小形化が可能な光ヘッドを提供するこ
とにある。

ｃ問題点を解決するための手段〕上記目的は、対物レンズの機能、すなわち、光をディス
クの記録媒体上に集光する機能と、反射光を位置の異な
る２組の光検出器ＰＤに分割・集光する機能を合せ持つ
ホログラム素子をレーザダイオードＬＤ及び光検出器Ｐ
Ｄと共に一体化することによって達成される。より具体
的には光源ＬＤ、ホログラＩｓ、光検出器ＰＤとフレネ
ル１ノンズの相互の距離を固定した状態で同期連動させ
ろことによって、ディスクの而振れに対処するものであ
る。

〔作用〕

光をディスクの記録媒体上に集光する機能と、ディスク
からの反射光を位置の異なる２組の光検出器ＰＤに分割
・集光する機能を合せ持つホログラム素子を用いること
により、対物レンズを省略できヘッドの小形化を図るこ
とができる。但し、この方法で、焦点制御のために従来
のように対物レンズを移動するとホログラム光源及び光
検出器の間の光学的位置関係がくずれ、ディスク面上に
大きな収差が発生するだけでなく、フォーカスやトラッ
キングの誤差信号の精度も低下するという問題が発生す
る。そこで本発明では、光源、光検出器、ホログラムを
一体構造にし、相互の距離が常に一定になるように固定
した点が特徴であり、フォーカスやトラッキング制御時
にも光の位置整合条件を常に満足するように作動できる
。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一例を示す全体構成図である。

光源１０からでた発散球面波はホログラム１４で一部は
光軸外に回折するが透過光（０次回折光）はフレネルレ
ンズ１６により光ディスク２２の記録媒体上の１点に収
束されるよう構成されている。

光ディスク２２がフレネルレンズ１６の焦点距離の位置
にある場合（インフォーカス）には、光ディスクからの
反射光はフレネルレンズ１６により光源１０の発光点に
収束する球面波に変換されホログラム１４に入射する。

このホログラム１４は光ディスクの１−ラック方向に平
行でかつ光軸を含む直線により分割された２つの領域か
ら成る。第１図は断面図であり、第２図（ｂ）に示すよ
うにホログラムは２つに分けられた半円形の領域１４ａ
ｂと１４ｃｄとから成る。

領域１４ａｂには２分割光検出１？ｔｔｌ　２　ａ　、
　１２ｂの中心点と、光源１０の発光点をそれぞれ光源
とする２つの発散球面波により生ずる干渉縞と同模様の
回折及格子が設けられている。同様に領域１４ｃｄには
２分割光検出器１２ｃ、１２ｄの中心と光源１０の発光
点をそれぞれ光源とする２つの発散球面波により生ずる
干渉縞と同模様の回折格子が設けられている。

ホログラム１３はこのような２つの領域を持つ回折格子
であるので、ディスクからの反射光のうち領域１４ａｂ
に入射した球面波は光検出器１２ａ。

１２ｂ方向に回折される。また、領域１４ｃｄに入射し
た球面波は光検出器１２ｃ、１２ｄ方向に回折される。

このようなホログラムの形状および光検出器１２の相対
位置関係は前記した光メモリシンポジウム１８６論文集
にも述べられている。

本発明は第２図に示すようにフレネルレンズ１６とホロ
グラムの機能を同一基板上に設けたことに特徴がある。

すなわち、ガラス基板１５の片側にホログラムを設け、
残りの片側にはフレネルレンズ１６を設けた。この構成
はバルク型レンズに比べ薄膜化による軽量化を図るだけ
でなく、フレネルレンズとホログラムの相対位置関係が
固定している点に特徴がある。

光源１０の出射光はホログラム１４で一部は光軸外に回
折するが、透過した光束（Ｏ次回折光）は基板１５を通
過し、フレネルレンズ１６により、図示しない光デイス
ク上に収束する。光ディスクからの反射光はフレネルレ
ンズにより収束光となり、光源１０に向うが、ホログラ
ム１４により大部分が回折され、一部は光源１０に戻る
。ホログラム素子の半分の領域１４ａｂに入射した光束
は光検出器１２ａ、１２ｂに収束するよう回折し。

領域１４ｃｄに入射した光束は光検出器１２ｃ。

１２ｄに収束するよう回折する。この回折光はディスク
とフレネルレンズの相対位置により光検出器上で位置を
変える。いま、ディスクとフレネルレンズ１６との距離
が焦点距離より小さくなり焦点誤差が生じた時は、第３
図（ａ）のごとく、光検出器１２ｂ、１２ｃの光検出電
圧が大きくなる。

焦点距離にある場合には第３図（ｂ）のごとく反射光の
スポットも小さく、１２ａｂ、および１２ｃｄのほぼ中
心となり、スポット径は小さいがパワー密度が高いので
、検出電圧はかなり大きくてバランスする。焦点距離よ
り大きくなる焦点誤差が生じた時は、第３図（０）のご
とく、光検出器１２ａ。

１２ｄの検出電圧が大きくなる６以上説明した第３図は
第１図に示すようにディスク上のスポットが案内溝２３
の中央にあり、かつ焦点誤差が生じた場合について示し
た。このスポットが案内溝２３に対し、いずれか一方に
偏るとスボツ１〜の一部が溝による回折を受け、光量が
減少する。このため１２ａｂ、あるいは１２ｃｄのいず
れか一方の受光量が減少し、検出電圧は低下する。ここ
でそれぞれの光検出器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ
の検出電圧をそれぞれＶａ　、Ｖｂ　＝　Ｖｃ　−Ｖ−
とすると、焦点誤差と検出電圧（Ｖａ　＋Ｖｂ）　−（
Ｖｂ　＋　Ｖｃ　）の値は焦点距離附近では比例する。

また、案内溝に対する偏よりと検出電圧（Ｖａ＋Ｖｂ　
）　　　（Ｖｃ　＋Ｖ４）の値は比例する。従ってて第
４図に示すように光検出器の出力を結線することにより
Ｖａ十Ｖｂが加算器３ｏに、Ｖ　ｂ　＋　Ｖ　ｃが加算
器３２に、（Ｖａ　＋Ｖｎ　）　　　（Ｖｂ　＋Ｖｃ　
）が引算器３８に得られ、焦点誤差に比例した出力とし
て焦点誤差信号ＡＦが得られる。同様に（Ｖａ　＋Ｖｂ
　）が加算器３４に、（Ｖｃ　＋Ｖ＊　）が加算器３６
に、（Ｖａ　＋Ｖｂ　）−（Ｖｃ＋Ｖａ）が引算器４０
に得られ、案内溝に対する偏りを示すトラック誤差信号
ＴＲが得られろ、また、光ディスクの情報読取り信号Ｒ
Ｆとして（Ｖ　ａ　＋　Ｖ　ａ　）＋　（ｖｂ　＋Ｖｃ
　）が加算器４０に得られる。

第５図は焦点誤差信号ＡＦを増幅器４４、トラ。

ツク誤差信号ＴＲを増幅器４６でそれぞれ増幅し、フォ
ーカスおよびトラッキングサーボ回路を介して２次元ア
クチュエータ１８に印荷する制御回路を示す。トラック
誤差信号を増幅している増幅器４６の電圧が一定値を越
えると、比較器４８の比較信号ＲＡにより第１図に示す
リニアモータ２１が励磁され、光ヘツド全体が半径方向
に駆動される。

このため、アクチュエータは微小トラックに追随し、大
きい半径方向の動きはヘッド全体がりニヤモータ等によ
って駆動される。

以上述べたような、焦点誤差信号およびトラック誤差信
号を用いて、微小光スポットが所望のトラック上を追随
する制御は公知であるが、本発明は、光源１０と光検出
器１２とホログラム１４およびフレネルレンズの素子を
一体にアクチュエータに搭載したことに特徴がある。す
なわち、従来行われていたように対物レンズ（本発明で
はマイクロレンズ）のみ駆動する方式ではディスク上で
収差が生ずる。従来の対物レンズを駆動する方式は第６
図に示すように光源１０の発散球面波をコリメーション
レンズ５ｏで平行光に変換した後、偏光ビームスプリッ
タ５２．１／４波長板、を通過し、対物レンズ５４でデ
ィスク２２上に集光している。ここでディスク２２の面
振れで対物レンズ５４とディスク２２間の距離が変化す
る場合、前記したと同様な焦点誤差信号ＡＦが得られ、
これにより対物レンズ５４を焦点方向に駆動し、対物レ
ンズ５４をディスク２２間の距離を一定に保つよう制御
される。このように対物レンズ５４に入射する光束が平
行光の場合には対物レンズ５４のみ駆動してもディスク
上の一点に集光される。

本発明のように発散球面波を直接集光するように設計す
るレンズは、光源とディスク２２間が一定距離の場合に
ディスク面上に集光する。前述したようにディスク２２
の而振れに対しフレネルレンズを駆動するとレンズの半
径方向位置により光路長が異なるのでディスク面上では
光路差による収差が生ずる。さらに、この収差のある場
合のディスクからの反射光がホログラムに戻ってくると
、ホログラムで回折する光束は光検出器１２に集光しな
いという問題が発生する。これは、前述したように光源
の発光点と光検出器の中心をそれぞれ光源とする２つの
発散球面波により生ずる干渉縞と同模様のホログラムと
しているので１発光点と対称なディスク上の集光点に収
差があると光検出器の中心に集光しなくなるためである
。

本発明は光源１０．光検出器１２．ホログラム１４およ
びフレネルレンズが、一体で動くのでディスクの面振れ
に対し、光源とディスク面の距離を一定に制御すること
が可能となる。これによりディスク上で波面収差の少な
い光スポットを得ることができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば光ヘッド装置を簡単、
小形に構成することができる。

また、従来のものに比べて高い周波数特性を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の主要部である光ヘットの実施例の断面
図、第２図（ａ）は本発明の光学系素子の概略断面図お
よび第２図（ｂ）はホログラム全体概略図、第３図及び
第４図は従来の光検出器。誤差検出回路の概要図、第５図は本発明の実施例を示す
概略図、第６図は従来例を示す概略図である。１０・・・レーザダイオード、１２・・・ホトディテク
タ、１４・・・ホログラム、１６・・・フレネルレンズ
５１８第２目７４４？　　　　、、−、譚ｔｚａｔ　ｍｒ　／Ｚ（：　−−−”ｌ　Ｒ出番／Ｚｔ
−・・を硬鯨番／、４−−−１＋　０７°゛うＡ／Ｓ　−−−１“ラス某享反／ｂ−−−フレ享ルレンス°゛第３　の（Ｌ）　　　　　　　　ｌ）　　　　　　　ＣＣン７ｅ
ａ　ｔｂｇ＠　　　　Ｉ、Ｉｆ６（、、Ｔｈｅ　ｆ、ｇ
ｒめ、！Ｊ−画第５０

Claims

【特許請求の範囲】１、ディスク上の記録媒体へ光を集光する機能とディス
ク上からの戻り光を位置の異なる２組の光検出器に分割
・集光する機能を備えたホログラム素子を持つことを特
徴とする光ヘッド。２、レーザダイオードと光検出器とホログラム素子とが
同期して動くように構成した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。