JPH04311828A

JPH04311828A - 光ヘッドおよび情報記録装置

Info

Publication number: JPH04311828A
Application number: JP3077567A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Nakamura; 滋中村; Akira Arimoto; 昭有本; Takeshi Nakao; 武司仲尾; Mariko Umeda; 梅田　麻理子
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-04-10
Filing date: 1991-04-10
Publication date: 1992-11-04
Anticipated expiration: 2014-02-24
Also published as: JP2861449B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク装置や光カ
−ド装置や光テープ装置などの光情報処理装置に用いる
光ヘッドおよび情報媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク装置などに用いる光ヘッドで
は、半導体レーザなどからの出射ビームをフォーカスレ
ンズにより光ディスクなどの情報媒体に照射し、ディス
ク反射ビームをフォーカスレンズで再度集光した後、ビ
ーム分離光学系でディスク反射ビームを半導体レーザ出
射ビームから分離し、分離されたディスク反射ビームを
光検出器で受光し、光検出器出力から焦点ずれ検出信号
やトラックずれ検出信号を生成し、これらの検出信号を
例えば二次元レンズアクチュエータに供給し、フォーカ
スレンズをレンズ光軸方向とディスク半径方向に動かし
て、焦点合わせ制御とトラック合わせ制御を行なう。同
時に、光検出器出力から情報再生信号も生成する。

【０００３】通常、光源である半導体レーザのチップは
、電極用のリード線が取り付けられたパッケージの基板
に固定され、ガラス窓付きのキャップで密封されている
。また、半導体レーザパッケージやビーム分離光学系、
光検出器、二次元レンズアクチュエータなどは、光ヘッ
ドの筺体（ボディー）にしっかりと固定されている。し
かし、フォーカスレンズは、焦点合わせ制御やトラック
合わせ制御を達成するために、光ヘッド筺体に固定され
た二次元レンズアクチュエータのバネを介して、可動的
に支持されている。よって、光ヘッド全体を密閉するこ
とはない。

【０００４】また、従来の光ディスクなどの光ヘッドに
用いられている焦点ずれ検出方式の多くは、ディスク反
射光の形状や光強度分布が焦点ずれによって変化するこ
とを用いて、多分割光検出器で受光し、その直流的出力
信号のアンバランスを焦点ずれ検出信号としていた。

【０００５】例えば、特開昭５９−５８５３７　号公報
に記載の非点収差方式は、ディスク反射ビームに円柱レ
ンズなどの非点収差素子により非点収差を与えると、デ
ィスク反射ビームは互いに直交方向の２つの焦線ができ
、そのほぼ中央の最小錯乱円位置では円形になるので、
そのディスク反射光を４分割光検出器で受光する。４分
割光検出器面上の反射ビーム形状は、ディスクが焦点位
置にあればほぼ円形で、ディスクが焦点位置からずれる
とずれた方向によって互いに直交方向の線形になる。そ
こで、４分割光検出器の互いに対角位置にある光検出素
子同士の直流的出力信号を加算し、２つの直流的加算信
号の差をとることにより焦点ずれ検出信号が得られる。

【０００６】一方、上記第１の従来例のような、ディス
ク反射光の形状や光強度分布の変化を多分割光検出器で
受光し、その直流的出力信号のアンバランスを検出する
方式とは別に、焦点深さ方向の異なる位置に光スポット
を形成する回折格子を用いて焦点誤差検出を行う方式が
、特開平１−３０３６３２　号公報で提案されている。

【０００７】特開平１−３０３６３２　号公報に開示さ
れている実施例によれば、その回折格子は、その格子溝
間隔が順次増加または減少する複数の同心円溝の集合の
一部分であり、＋１次ビームと−１次ビームに正と負の
像点縦移動の収差（焦点ずれの収差）を与える。また、
その回折格子は、同心円溝の中心位置がメインビームの
主光線軸の位置から偏心した領域を用いて、＋１次ビー
ムと−１次ビームをメインビームの主光線軸に対して反
対方向に放射する。そこで、＋１次ビームと−１次ビー
ムは、フォーカスレンズによりメインビームに対して焦
点深さ方向の異なる位置に２つのサイドスポットとして
絞り込まれ、２つのサイドスポットからの反射光量は光
ディスクに記録された信号によって変調され、それらの
変調度は光検知素子と包絡線検波回路で検出される。２
つのサイドスポットによる変調度は光ディスクの焦点ず
れによって変化するので、２つの変調度の差をとること
により焦点ずれ検出信号が得られる。

【０００８】また、従来の光ヘッドに用いているビーム
分離光学系は、例えば、特開昭５９−５８５３７　号公
報に記載されているように、偏光プリズムと４分の１波
長板を用いる。このビーム分離光学系では、レーザビー
ムが４分の１波長板を往復すると直線偏光ビームの偏光
方向が９０度回転するので、偏光プリズムにより２つの
ビームを完全に分離することができる。一般的に用いら
れている偏光プリズムは、誘電体の積層膜を２つの三角
プリズムではさんだ立方体の偏光ビームスプリッタで、
反射ビームを直角方向に分離する。

【０００９】さらに、コンパクトディスクなどの光ヘッ
ドでは、光学部品数を低減するために、４分の１波長板
は使用せずに、ディスク反射ビームの約半分を直角方向
に分離するハーフプリズムやハーフミラーが用いられて
いる。

【００１０】また最近では、特開平２−２１６６２９　
号公報に記載されているように、半導体レーザとフォー
カスレンズの間に挿入した回折格子またはホログラム素
子などでディスク反射ビームを半導体レーザとは微小角
度異なる方向に分離することにより、半導体レーザと光
検出器を隣接して実装した小形の光ヘッドも報告されて
いる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、光ヘッドを小
形化しようとした場合、従来のケースに密閉された半導
体レーザでは光源部が大きくなる、という問題がある。そこで、光ヘッド筺体に半導体レーザチップを直接取付
ることが考えられる。しかし、従来の光ヘッド筺体では
、光ヘッド筺体の内部が密閉されておらず、光ヘッド筺
体の開放部分や二次元レンズアクチュエータのバネ部分
などから流入する湿気等を含んだ外気に半導体レーザチ
ップが直接さらされる。そのため、長期間使用したり多
湿な環境で保存または使用すると、半導体レーザチップ
の端面等が劣化してレーザ発振が不安定になり、さらに
は光ヘッドの性能が不安定になる、とういう問題が生じ
る。

【００１２】また、前述の特開昭５９−５８５３７　号
公報に記載の非点収差方式などのように、ディスク反射
光の形状や光強度分布のアンバランスを多分割光検出器
で検出して、焦点ずれ検出信号をえる方式では、例えば
、焦点ずれ検出光学系の焦点合せをするために、デ−タ
信号等が最大になるディスク位置、または光源に戻って
くる反射光量が最大になるディスク位置、を焦点合せ系
とは別の測定系によって検出し、そのディスク位置にお
いて、４分割光検出器の各々の光検出素子が光を等量に
受光し、各々の光検出素子が同レベルの直流信号を出力
することにより焦点ずれ検出信号がゼロレベルになるよ
うに、４分割光検出器と検出用レンズの位置を調整しな
ければならない。そのために、光ヘッドの組立調整に時
間がかかり、光ヘッドが高価格になる、という問題があ
った。また、光ヘッドに高精度の光学部品位置調整機構
を設けなくてはならず、光ヘッドの小型化が困難である
、という問題があった。

【００１３】さらに、温度変化などによって光学部品の
取付け位置がずれると、多分割光検出器面上の光束位置
がずれるため、多分割光検出器の各々の光検出素子の出
力に直流的なアンバランスが生じ、焦点ずれ検出信号が
ゼロレベルなるディスク位置と焦点合せの目標点位置が
ずれてしまい、焦点ずれ検出信号にオフセットが生じる
、という問題があった。

【００１４】一方、前述の特開平１−３０３６３２　号
公報に開示されている実施例によれば、上述の問題点に
ついては解決されているが、最も安定に焦点ずれ検出信
号を得るためのピットの配置とサイドスポットの形状を
決定する回折格子の構造とに関しては十分に検討されて
おらず、光ディスク半径方向のサイドスポットとピット
の相対的位置ずれによる変調度の低下によって、焦点制
御引き込み動作が不安定になる、という問題がある。通
常、光ディスク装置における自動焦点制御は、自動トラ
ッキング制御の前に行うべきものであるから、光ディス
クの半径方向のずれに影響されるものであってはならな
い。

【００１５】これを、図１８を用いて説明する。図１８
の（１）と（２）は、特開平１−３０３６３２号公報に
開示されている複数の同心円溝の回折格子を用いた場合
の、光ディスク面上のスポット形状とピットを示す。３
５０ａは光ディスク面上のメインスポット、３５０ｂと
３５０ｃは光ディスク面上のサブスポットで、３５１は
トラック、３５２はトラック３５１上に記録されている
ピットである。同心円溝の回折格子は、＋１次ビームと
−１次ビームに正と負の像点縦移動の収差（焦点ずれの
収差）を与えるので、＋１次ビームと−１次ビームは、
フォーカスレンズによって、メインビームに対して焦点
深さ方向の異なる位置に絞り込まる。図１８の（１）と
（２）はともに、メインビームの焦点位置からずれた−
１次ビームの集束位置におけるスポット形状を示し、サ
ブスポット３５０ｃが最も小さい状態を示す。（１）は
、３つのスポットがトラック３５１の上を通過する場合
で、サブスポット３５０ｃの反射光はピット３５２で大
きく変調される。図１８には示さないが、光ディスクの
ずれが反対方向でサブスポット３５０ｂが最も小さくな
ると、サブスポット３５０ｂの反射光はピット３５２で
大きく変調される。よって、（１）の様に３つのスポッ
トがトラック３５１の上を通過する場合、焦点ずれ検出
信号は図１８の（３）の実線３５３で示す曲線になる。一方、（２）は３つのスポットがトラック３５１の間を
通過する場合で、サブスポット３５０ｃの反射光はピッ
ト３５２では余り変調されず、例えば（１）の場合の半
分以下に減少する。図１８には示さないが、光ディスク
のずれが反対方向でサブスポット３５０ｂが最も小さく
なる場合も、サブスポット３５０ｂの反射光のピット３
５２による変調度は例えば（１）の場合の半分以下に減
少する。よって、図１８の（２）の様に３つのスポットがトラッ
ク３５１の間を通過する場合、焦点ずれ検出信号は図１
８の（３）の破線３５４で示すようにピークが半分以下
に減少しを持ち、焦点近傍の検出感度も半分以下に減少
する。自動焦点合わせ制御の引き込み動作時に検出感度
が減少すると、フォーカスレンズをディスクのずれに追
従させるための駆動力が不足し、フォーカスレンズの動
きが遅くなるため、引き込み動作に失敗していまう可能
性がある。よって、上記の従来例では、焦点制御引き込
み動作が不安定になる、という問題がある。

【００１６】他方、自動トラッキング制御においては、
トラック追従の目標点合わせが自動的に行われ、しかも
光学部品の位置がずれても原理的にオフセットが生じな
い方式として、プリウォーブルピットを用いたサンプル
サーボ方式がある。この方式におけるトラックずれ検出
方法は、トラック中心に対して右と左に等量ずれて配置
された２組のプリウォーブルピットをメインスポットが
通過する場合、トラックずれ量に応じて反射ビームの変
調レベルに差が生じることを利用して、反射ビームを光
検出器で受光し、変調レベルの差を検出してトラックず
れ検出信号を得る。この方法では、メインスポットがト
ラック中心を通過すればトラックずれ検出信号は自動的
にゼロレベルになるので、トラック追従の目標点合わせ
のための光学部品位置調整は不要である。また、光検出
器は反射ビームの全光量を受光していればよく、光学部
品の取付け位置が変化してもトラックずれ検出信号にオ
フセットは生じない。しかしながら、通常、光ヘッドを
小型化低コスト化するためには、焦点ずれ検出とトラッ
クずれ検出には同一の光学系を用いており、焦点ずれ検
出用光検出素子とトラックずれ検出光検出素子も同一の
光検出器パッケージに取り付けられている。そのため、
光ヘッドの組立において、トラック追従の目標点合わせ
のための光学部品位置調整は不要であっても、依然とし
て焦点合せのためには光学部品の高精度な位置調整が必
要であり、サンプルサーボ方式の利点も十分に発揮され
ていない、という問題があった。

【００１７】また、偏光ビームスプリッタやハーフプリ
ズムやハーフミラーを用いてディスク反射ビームを直角
方向に分離するビーム分離光学系を用いると、半導体レ
ーザからフォーカスレンズに至るフォーカシング光学系
の光路とは別に、ビームスプリッタから光検出器に至る
検出光学系の光路が必要になり、光ヘッドの小形化には
不向きである、という問題がある。

【００１８】一方、回折格子またはホログラム素子など
をビーム分離光学系に用いれば、半導体レーザと光検出
器を隣接して実装することによりフォーカシング光学系
の光路と検出光学系の光路を共有できるので、光ヘッド
の小形化に有効である。しかし、回折格子またはホログ
ラム素子などは、半導体レーザ出射ビームとディスク反
射ビームを完全に分離はできないので、以下に示す問題
がある。半導体レーザ出射ビームも、回折格子やホログ
ラム素子を通過することにより０次回折ビームの他に多
数の高次回折ビームに分離するので、メインビームの光
強度が低下してしまう、という問題がある。また、上述
したメインビームの光強度の極端な低下を防ぐために、
高次回折ビームの回折効率を低く抑えなければならない
ので、ディスク反射光のビーム分離効率が低く、十分な
検出信号が得られない、という問題がある。また、ディ
スク反射光の大部分が半導体レーザに戻ってしい、レー
ザノイズが発生し易い、という問題がある。

【００１９】本発明の目的は、半導体レーザの劣化を防
止して、長期間安定な性能が維持できる、小形の光ヘッ
ドを提供することにある。

【００２０】本発明の他の目的は、焦点合せのための光
学部品位置調整が不要で、しかも、光学部品の取付け位
置が変化しても焦点ずれ検出信号にオフセットが生じな
く、さらに光ディスクの半径方向のずれに影響されない
で安定な自動焦点引き込み動作が達成できる焦点ずれ検
出方式を用いた、小形の光ヘッドを提供することにある
。また、サンプルサーボ方式用にフォーマットされた光
ディスクを用い、トラッキング制御にサンプルサーボ方
式を用いて、無調整化が可能な小形の光ヘッドを提供す
ることにある。

【００２１】また、本発明のその他の目的は、半導体レ
ーザ出射ビームとディスク反射ビームとを完全に分離で
き、しかも、フォーカシング光学系の光路と検出光学系
の光路を共有できるビーム分離光学系を用いた、小形の
光ヘッドを提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、半導体レーザの特に半導体レーザチッ
プと、半導体レーザから出射した出射ビームをディスク
などの情報媒体面上に結像させるフォーカスレンズなど
の結像光学系と、情報媒体により反射した反射ビームと
該出射ビームを分離する回折格子やビームスプリッタプ
リズムやハーフミラーなどのビーム分離光学系と、ビー
ム分離光学系で分離した検出ビームを受光する光検出器
と、半導体レーザと結像光学系とビーム分離光学系と光
検出器を固定する光ヘッド筺体と、からなる光ヘッドに
おいて、結像光学系またはビーム分離光学系と光ヘッド
筺体とによって半導体レーザを密閉する。

【００２３】本発明の好ましい態様（態様２）では、結
像光学系またはビーム分離光学系と光ヘッド筺体とによ
って密閉される空間を乾燥した窒素ガスで置換する。

【００２４】本発明の別の好ましい態様（態様３）では
、結像光学系またはビーム分離光学系と光ヘッド筺体と
によって密閉される空間を真空で置換する。

【００２５】本発明の好ましい態様（態様４）では、結
像光学系またはビーム分離光学系と光ヘッド筺体とを焼
結によって気密接合する。

【００２６】本発明の好ましい態様（態様５）では、焦
点ずれ検出信号やトラックずれ検出信号に応じて、２次
元レンズアクチュエータなどにより光ヘッド筺体全体を
２方向に位置制御する。

【００２７】本発明の好ましい態様（態様６）では、ビ
ーム分離光学系は、半導体レーザから出射した出射ビー
ムをメインビームと２つのサブビームに分離する第１の
ビーム分離光学系と、情報媒体により反射した複数の反
射ビームを出射ビームとは異なる方向に分離する第２の
ビーム分離光学系とからなり、第１のビーム分離光学手
段は、２つのサブビームに正の非点収差と負の非点収差
を与える第１の回折格子またはホログラム素子からなり
、情報媒体面上には、サブビームの反射光量を変調する
ために予め記録された凹凸形状のピットや反射率の異な
るピットなどのマークがあり、第２のビーム分離光学系
で分離した＋１次サブビームと−１次サブビームをそれ
ぞれ受光するための複数の光検出器または分割型光検出
器の少なくとも２つの光検出素子と、サブビームを受光
する２つの光検出素子が出力する光量信号からマークに
よって変調された振幅の大きさを検出するための２つの
振幅検出回路と振幅検出回路から出力された２つの振幅
検出信号を引算する差動演算回路とからなる焦点ずれ検
出回路からなる。

【００２８】本発明のさらに好ましい態様（態様７）で
は、第１の回折格子またはホログラム素子は、その格子
溝間隔が順次増加または減少する複数の直線溝の集合で
ある。また、マークは、トラックの方向とは垂直な方向
にそろって配置されている。

【００２９】本発明の別のさらに好ましい態様（態様８
）では、第１の回折格子またはホログラム素子は、その
格子溝間隔が順次増加または減少する複数の同心楕円溝
の集合の一部分であり、さらに、その同心楕円溝の中心
位置が０次ビームの主光線軸の位置から偏心した位置に
配置されている。また、マークは、トラックの方向とは
垂直な方向にそろって配置されている。

【００３０】本発明の他のさらに好ましい態様（態様９
）では、振幅検出回路は、＋１次ビームまたは−１次ビ
ームがマーク間にある時の光検出素子の出力信号レベル
を保持する第１のサンプルホールド回路と、＋１次ビー
ムまたは−１次ビームがマーク上にある時の光検出素子
の出力信号レベルを保持する第２のサンプルホールド回
路と、第１のサンプルホールド回路の出力信号と第２の
サンプルホールド回路の出力信号を引算する差動演算回
路とよりなる。

【００３１】本発明の他の好ましい態様（態様１０）で
は、振幅検出回路は、該振幅検出回路の出力信号の極性
を常に正レベルまたは負レベルにするためのスイッチ回
路を内蔵する。

【００３２】本発明の他の好ましい態様（態様１１）で
は、マークは、情報媒体面上をメインスポットが案内さ
れる所定のトラック中心線に対して片側に一定距離だけ
はなれて配置された第１のピット群とトラック中心線に
対して反対側に等距離だけはなれて配置された第２のピ
ット群からなり、メインスポットが第１のピットを通過
するときの光検出素子の出力信号レベルと第２のピット
を通過するときの光検出素子の出力信号レベルを比較す
ることによりトラックずれ検出信号を得る。

【００３３】本発明の他の好ましい態様（態様１２）で
は、情報媒体により反射した反射ビームを該出射ビーム
とは異なる方向に分離する第２のビーム分離光学系は、
少なくとも一方の面に複屈折性物質からなる第２の回折
格子を有する回折格子板と、反射ビームが第２の回折格
子を通過するときに異常光線（または常光線）となるよ
うに偏光方向を回転するためのファラデーローテータや
４分の１波長板などの偏光回転手段とからなり、第２の
回折格子の凸部と凹部は、異常光線（または常光線）に
対する光路長の差が波長の整数倍と２分の１波長で、幅
がほぼ等しい。

【００３４】本発明の好ましい態様（態様１３）では、
第２の回折格子の凸部と凹部は、さらに常光線（または
異常光線）に対する光路長の差が波長の整数倍である。

【００３５】本発明の好ましい態様（態様１４）では、
偏光回転手段が４分の１波長板である。

【００３６】本発明の好ましい態様（態様１５）では、
回折格子板と４分の１波長板とが一体になっている。

【００３７】本発明の好ましい態様（態様１６）では、
第１の回折格子は、第２の回折格子を有する回折格子板
の他方の面に形成されている。

【００３８】本発明の好ましい態様（態様１７）では、
第１の回折格子は複屈折性物質からなり、第１の回折格
子の凸部と凹部は、異常光線（または常光線）に対する
光路長の差が波長の整数倍で、幅がほぼ等しい。

【００３９】

【作用】本発明において、半導体レーザの特に半導体レ
ーザチップは、結像光学系またはビーム分離光学系と光
ヘッド筺体とによって密閉されているので、光ヘッド筺
体の外部から流入する湿気等を含んだ外気に半導体レー
ザチップが直接さらされることはない。よって、半導体
レーザチップの端面等が劣化してレーザ発振が不安定に
なることはないので、長期間使用したり多湿な環境で保
存または使用しても、光ヘッドの性能な安定である。

【００４０】さらに第２または第３のの態様においては
、半導体レーザの特に半導体レーザチップは、光ヘッド
製作当初から乾燥した窒素ガス雰囲気中または真空中に
置かれるので、清浄な半導体レーザチップの端面を長く
維持できる。よって、光ヘッドは、より長期間の保存ま
たは使用に耐えることができる。

【００４１】また、第４の態様においては、フォーカス
レンズや回折格子等の光学部品の材質よりは融点の低い
焼結材、例えば、コバルトガラス（融点が約５００度Ｃ
）などを加熱して溶融させゆっくりと冷却することによ
り、半導体レーザチップを密閉する接合部分の気密性を
良くし、さらに、接着剤使用時に生じる接着剤から放出
される不純ガスによる半導体レーザチップ端面の劣化の
問題も解決される。

【００４２】第５の態様においては、焦点ずれ検出信号
やトラックずれ検出信号に応じて、２次元レンズアクチ
ュエータなどにより光ヘッド筺体全体を２方向に位置制
御することにより、自動焦点制御や自動トラッキング制
御を達成することができる。

【００４３】次に、第６の態様の作用を説明するために
、第１の回折格子の作用と本発明の焦点ずれ検出原理を
、図１６および図１７を用いて説明する。図１６は、本
発明の光ヘッドの基本構成図で、導体レーザ３００から
出射したレーザ光束３０１は、第１の回折格子３０２に
よって０次ビーム３０４ａと＋１次ビーム３０４ｂと−
１次ビーム３０４ｃに分離される。＋１次ビーム３０４
ｂと−１次ビーム３０４ｃは、０次ビーム３０４ａに対
して正と負の微小角度だけ異なる方向に出射する。さら
に、本発明で用いる第１の回折格子３０２は、通常の等
間隔直線溝型回折格子とは異なり、非等間隔直線溝型回
折格子または同心楕円弧型回折格子などであり、＋１次
ビームに対して正の円柱レンズまたはトロイダルレンズ
として作用し、−１次ビームに対して負の円柱レンズま
たはトロイダルレンズとして作用する。よって、＋１次
ビームと−１次ビームに絶対値が等しい正と負の非点収
差を与える。第１の回折格子３０２の作用によって、少
なくとも紙面内方向においては、＋１次ビーム３０４ｂ
は０次ビーム３０４ａよりも集束状態になり、−１次ビ
ーム３０４ｃは０次ビーム３０４ａよりも発散状態にな
る。各々のビームは、フォーカスレンズ３０６によって
絞り込まれる。紙面内方向において、０次ビーム３０４
ａの集束点を３０７ａとし、＋１次ビーム３０４ｂの集
束点を３０７ｂとし、−１次ビーム３０４ｃの集束点を
３０７ｃとする。ただし、集束点３０７ｂと３０７ｃは
、＋１次ビーム３０４ｂと−１次ビーム３０４ｃの焦線
である。光ディスク３０８による、０次ビーム３０４ａ
と＋１次ビーム３０４ｂと−１次ビーム３０４ｃは光デ
ィスク３０８で反射し、、フォーカスレンズ３０６を通
過して、第２の回折格子３０３で半導体レーザ３００の
出射ビーム３０１から分離され、光検出素子に到達する
。光検出素子３１１ｂは＋１次反射ビーム３１０ｂを受
光して光量信号３１２ｂを出力し、光検出素子３１１ｃ
は−１次反射ビーム３１０ｃを受光して光量信号３１２
ｃを出力する。光ディスク３０８には凹凸形状のピット
などのマークがある。光ディスク３０８が紙面横方向に
移動すると、＋１次反射ビーム３１０ｂの光量と−１次
反射ビーム３１０ｃの光量はマークによって変調され、
光量信号３１２ｂと光量信号３１２ｃも変調される。光
量信号３１２ｂと光量信号３１２ｃの変調の大きさは、
例えば、エンベロープ検波回路によって検出することが
できる。エンベロープ検波回路は、入力信号の振幅の上
レベルと下レベルを検出し、その差、すなわち入力信号
の変調の大きさを出力する。よって、変調度信号３１４
ｂは＋１次反射ビーム３１０ｂがマークによって変調さ
れる大きさを示し、変調度信号３１４ｃは＋１次反射ビ
ーム３１０ｃがマークによって変調される大きさを示す
。変調度信号３１４ｂと変調度信号３１４ｃを差動演算
回路３１５に入力し、その出力を焦点ずれ検出信号３１
６とする。

【００４４】０次ビーム３０４ａによって情報の記録再
生をするために最も適した光ディスク３０８の位置（焦
点合わせの目標点位置）は、０次ビーム３０４ａの集束
点３０７ａの位置３０９（２）である。第１の回折格子
３０２が＋１次ビーム３０４ｂと−１次ビーム３０４ｃ
に与える非点収差は符号が反対で絶対値が等しいから、
集束点３０６ｂと集束点３０６ｃの光ディスク３０８か
らのずれ量は等しい。よって、このディスク位置では、
＋１次反射ビーム３１０ｂと−１次反射ビーム３１０ｃ
がマークによって変調される大きさは等しく、変調度信
号３１４ｂのレベルと変調度信号３１４ｃのレベルは等
しくなり、焦点ずれ検出信号３１６はゼロレベルになる
。光ディスク３０８が位置３０９（１）の方へずれると
、＋１次反射ビーム３１０ｂの変調度は大きくなり、−
１次反射ビーム３１０ｃの変調度は小さくなり、焦点ず
れ検出信号３１６は正レベルになる。光ディスク３０８
が＋１次ビーム３０４ｂの集束点３０７ｂの位置３０９
（１）において、＋１次反射ビーム３１０ｂの変調度は
最大になり、焦点ずれ検出信号３１６は最大の正レベル
になる。逆に、光ディスク３０８が位置３０９（３）の
方へずれると、＋１次反射ビーム３１０ｂの変調度は小
さくなり、−１次反射ビーム３１０ｃの変調度は大きく
なり、焦点ずれ検出信号３１６は負レベルになる。光デ
ィスク３０８が−１次ビーム３０４ｃの集束点３０７ｃ
の位置３０９（３）において、−１次反射ビーム３１０
ｃの変調度は最大になり、焦点ずれ検出信号３１６は最
大の負レベルになる。

【００４５】図１７の（１）と（２）は、図１６の光デ
ィスク３０８が位置３０９（３）の位置にずれた場合の
光ディスク面上を示し、３２０ａはメインスポット、３
２０ｂと３２０ｃはサブスポットを示し、３２１はトラ
ックで、３２２はトラック３２１上に記録されているピ
ットを示す。ピット３２２の位置は、数トラックにわた
ってディスク半径方向にそろっている。（１）は、３つ
のスポットがトラック３２１の上を通過する場合で、サ
ブスポット３２０ｃの反射光は、複数のピット３２２で
大きく変調される。図には示さないが、図１６の光ディ
スク３０８が位置３０９（１）の位置にずれた場合は、
サブスポット３２０ｂの反射光が複数のピット３２２で
大きく変調される。よって、（１）に示すように３つの
スポットがトラック３２１の上を通過する場合、焦点ず
れ検出信号は（３）の実線３２３で示す曲線になる。実
線３２３は、図１８の（３）の実線３５３とほぼ同じ検
出感度が得られることを示す。また、図１７の（２）は
３つのスポットがトラック３２１の間を通過する場合で
、サブスポット３２０ｃの反射光はやはり複数のピット
３２２で大きく変調されるので、変調度は、（１）の場
合と同程度に得られ減少しない。図には示さないが、図
１６の光ディスク３０８が位置３０９（１）の位置にず
れた場合でも、サブスポット３２０ｂの反射光は複数の
ピット３２２によって変調され、変調度は（１）の場合
と同程度に得られ減少しない。よって、（２）の様に３
つのスポットがトラック３２１の間を通過する場合でも
、焦点ずれ検出信号は、図１７の（３）の破線３２４で
示すようにほぼ実線３２３と同じレベルで、ピークや焦
点近傍の検出感度も減少する事はない。よって、トラッ
クずれが生じた場合でも、自動焦点合わせ制御の引き込
み動作を安定に行うことが出来る。

【００４６】以上の説明のように本発明によれば、第１
の回折格子３０２が＋１次ビーム３０４ｂと−１次ビー
ム３０４ｃに与える非点収差は符号が反対で絶対値は必
ず等しいので、光ディスク３０８が焦点合わせの目標点
位置にあれば、集束点３０７ｂと集束点３０７ｃのずれ
量は必ず等しくなり、マークによる＋１次反射ビーム３
１０ｂと−１次反射ビーム３１０ｃの変調度も必ず等し
くなり、焦点ずれ検出信号３１６は自動的にゼロレベル
になる。よって、本発明によれば、焦点合わせの目標点
位置の設定が自動的に行われるので、焦点合わせのため
に光学部品の位置調整を行う必要がない。また、本発明
では、光検出素子３１１ｂと光検出素子３１１ｃは＋１
次反射ビーム３１０ｂと−１次反射ビーム３１０ｃの全
光量を受光していればよく、各々の反射ビームが光検出
素子の受光面のどの位置にあってもよい。よって、光学
部品の位置がずれても焦点ずれ検出信号には原理的にオ
フセットが生じない。また、トラックずれが生じた場合
でも、自動焦点合わせ制御の引き込み動作を安定に行う
ことができる。

【００４７】第７の態様では、第１の回折格子３０２ま
たはホログラム素子は、その格子溝間隔が順次増加また
は減少する複数の直線溝の集合であり、＋１次ビームと
−１次ビームに１方向にだけ集束または発散する正と負
の非点収差を与え、＋１次ビームと−１次ビームを０次
ビームの主光線軸に対して反対方向に放射する。また、
マークは、トラックの方向とは垂直な方向にそろって配
置されているので、トラックずれが生じた場合でも、焦
点ずれ検出信号の減少はなく、自動焦点合わせ制御の引
き込み動作を安定に行うことができる。

【００４８】第８の態様では、第１の回折格子またはホ
ログラム素子は、その格子溝間隔が順次増加または減少
する複数の同心楕円溝の集合の一部分であり、＋１次ビ
ームと−１次ビームに２方向に集束または発散する正と
負の非点収差を与える。さらに、その同心楕円溝の中心
位置が０次ビームの主光線軸の位置から偏心した位置に
配置され、＋１次ビームと−１次ビームを０次ビームの
主光線軸に対して反対方向に放射する。また、マークは
、トラックの方向とは垂直な方向にそろって配置されて
いるので、トラックずれが生じた場合でも、焦点ずれ検
出信号の減少はなく、自動焦点合わせ制御の引き込み動
作を安定に行うことができる。

【００４９】第９の態様では、振幅検出回路を、＋１次
ビームまたは−１次ビームがマーク間にある時の光検出
素子の出力信号レベルを保持する第１のサンプルホール
ド回路と、＋１次ビームまたは−１次ビームがマーク上
にある時の光検出素子の出力信号レベルを保持する第２
のサンプルホールド回路と、第１のサンプルホールド回
路の出力信号と第２のサンプルホールド回路の出力信号
を引算する差動演算回路とで構成することにより、サブ
ビームを受光する光検出素子が出力する光量信号からマ
ークによって変調された振幅の大きさを検出することが
できる。

【００５０】第１０の態様では、振幅検出回路が、振幅
検出回路の出力信号の極性を常に正レベルまたは負レベ
ルにするためのスイッチ回路を内蔵することにより、振
幅信号が常に同じ極正になるので、それらの差動演算を
行った結果、焦点ずれ検出信号に、誤動作が生じない。

【００５１】第１１の態様では、マークが、情報媒体面
上をメインスポットが案内される所定のトラック中心線
に対して片側に一定距離だけはなれて配置された第１の
ピット群とトラック中心線に対して反対側に等距離だけ
はなれて配置された第２のピット群からなり、メインス
ポットが第１のピットを通過するときの光検出素子の出
力信号レベルと第２のピットを通過するときの光検出素
子の出力信号レベルを比較することにより、本発明にお
ける焦点ずれ検出方式と同じく、サンプルサーボ方式用
にフォーマットされた光ディスクを用いてトラッキング
制御にサンプルサーボ方式を用いることができ、無調整
化が可能な小形の光ヘッドを実現できる。

【００５２】次に、第１２の態様の作用を説明するため
に、第２の回折格子と偏光回転手段からなるビーム分離
光学系の作用を説明する。図１６で、半導体レーザ３０
０などの光源は、直線偏光のレーザビーム３０１を出射
する。半導体レーザ出射ビーム３０１は、複屈折性物質
でできている第２の回折格子板３０３を通過し、ファラ
デーローテータや４分の１波長板などの偏光回転手段３
０５を通過し、光ディスク３０８などの情報媒体に達す
る。情報媒体３０８で反射した反射ビームは、再度偏光
回転手段３０５を通過する。ファラデーローテータや４
分の１波長板などの偏光回転手段３０５は、レーザビー
ムを往復させると直線偏光の偏光方向を９０度回転する
ことができる。よって、例えば、光源３００からの出射
ビーム３０１は第２の回折格子板３０３中を常光線とし
て伝搬し、ディスク３０８からの反射ビームは第２の回
折格子板３０３中を異常光線として伝搬する。第２の回
折格子板３０３に回折格子の格子溝深さは、凸部を通過
した異常光線の光路長と凹部を通過した異常光線の光路
長の差が波長の整数倍と２分の１波長になるように設定
されている。また、格子溝の凸部の幅と凹部の幅は、ほ
ぼ等しい。そこで、凸部を通過したビームと凹部を通過
したビームは、強度が等しく、位相が半波長分だけずれ
ているので、０次回折方向においては互いに打ち消し合
う。一方、±１次回折方向においては互いに強め合うの
で強い±１次回折ビームとなり、半導体レーザ３００の
近傍に配置された光検出器３１１ｂや３１１ｃに到達す
る。よって、ディスク反射ビームを完全に分離すること
ができ、十分な検出信号が得られる。また、ディスク反
射ビームは、半導体レーザ３００には戻ることがなく、
レーザノイズの発生も少なくなる。

【００５３】第１３の態様では、さらに第２の回折格子
の凸部と凹部の常光線（または異常光線）に対する光路
長の差が波長のほぼ整数倍になるように設定されている
ので、第２の回折格子の凸部を通過したビームの位相と
凹部を通過したビームの位相は一致するので、半導体レ
ーザ出射ビーム３０１に対しては回折格子として作用し
ない。よって、半導体レーザ出射ビーム３０１は、第２
の回折格子によっては分離されないで、第１の回折格子
３０３によってのみ分離して、光ディスク３０８に達す
るので、メインビーム３０４ａの光強度が低下すること
はない。

【００５４】第１４の態様では、偏光回転手段３０５に
４分の１波長板を用いることにより、光ヘッドを小さく
することができ、また、光ヘッドのコストを低下するこ
とができる。

【００５５】第１５の態様では、回折格子板と４分の１
波長板とを一体にすることにより、部品数が減少するの
で光ヘッドの組立が容易になり、また、さらに光ヘッド
も小さくなる。

【００５６】また、第１６の態様では、第１の回折格子
３０２は、回折格子板３０３の他方の面に形成されてい
るので、光学部品数を減少することができて光ヘッドが
小型になる。また、光ヘッドの組立を容易にすることが
できる。

【００５７】第１７の態様では、さらに、第１の回折格
子３０２は、複屈折性物質からなる。なた、第１の回折
格子３０２の凸部と凹部は、異常光線（または常光線）
に対する光路長の差がほぼ波長の整数倍で、幅がほぼ等
しい。そのため、第１の回折格子３０２は、ディスク反
射ビームに対しては回折格子の作用はない。よって、第
１の回折格子３０２によって半導体レーザ出射ビームか
ら分離した複数のビーム３０４ａと３０４ｂと３０４ｃ
は、ディスクで反射した後に再度第１の回折格子３０２
を通過しても、さらに分離することはない。

【００５８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図１から図１３
および図１９を用いて説明する。

【００５９】図１は、本発明を用いた光ヘッドの構成図
である。１は半導体レーザ、２は複屈折性物質の回折格
子板、５は４分の１波長板、６はフォーカスレンズ、７
Ａと７Ｂは３分割型光検出器、８は半導体レーザ１のパ
ワーモニタ用光検出器、９は光検出器出力信号の演算回
路、である。回折格子板２の半導体レーザ１側の面には
回折格子３があり、フォーカスレンズ６側の面には回折
格子４がある。半導体レーザ１から出射したビーム１４
は、回折格子４によって、メインビーム１５ａと、サブ
ビーム１５ｂおよび１５ｃに分離される。１６は、メイ
ンビーム１５ａとサブビーム１５ｂと１５ｃが図１には
示さない光ディスクで反射し、４分の１波長板を通過し
た反射ビームである。反射ビーム１６は、回折格子３に
よって、ビーム１７Ａと１７Ｂに分離される。反射ビー
ム１６，ビーム１７Ａ，ビーム１７Ｂは各々、メインビ
ーム１５ａと２つのサブビーム１５ｂと１５ｃからなる
。ビーム１７Ａは３分割型光検出器７Ａで受光され、ビ
ーム１７Ｂは３分割型光検出器７Ｂで受光される。半導
体レーザ１と光検出器７Ａおよび７Ｂは、フランジ１０
を介して円形基板１１上に固定されている。また、パワ
ーモニタ用光検出器８と集積型電子回路９も円形基板１
１上に固定されている。１２は筒状の光ヘッド筺体で、
光ヘッド筺体１２の中には、フォーカスレンズ６と４分
の１波長板５と回折格子板２と円形基板１１が、スペー
サ１３ａと１３ｂと１３ｃを介して固定されている。

【００６０】図１９は、このヘッドの組立図である。ま
ず、図１９の（ａ）に示すように、光ヘッド筺体１２と
フォーカスレンズ６の間に、コバルトガラスなどの低融
点のガラス粉末４００をはさみ、オーブンで加熱する。例えば、コバルトガラスなどは、摂氏５００度程度で溶
融する。徐々に室温に戻すと、図１９の（ｂ）に示すよ
うに、溶融した低融点ガラスは固まって焼結ガラス４０
１になり、光ヘッド筺体１２とフォーカスレンズ６を密
閉接着する。フォーカスレンズ６が焼結接着された光ヘ
ッド筺体１２に、乾燥した窒素雰囲気中で、スペーサ１
３ａ，４分の１波長板５，スペーサ１３ｂ，回折格子板
２，スペーサ１３ｃの順に挿入する。その後、光ヘッド
筺体１２のつば部分４０３に、銅などの柔らかい金属で
できたリング状のパッキン４０２をのせ、円形基板１１
をかぶせ、図には示さないネジで金属パッキン４０２の
凸部をつば部分４０３と円形基板１１でつぶしながら、
円形基板１１を固定する。以上の工程により、光ヘッド
筺体１２の内部は、乾燥した窒素ガスによって満たされ
、外気から密閉される。

【００６１】図２は、図１に示した光ヘッドを用いた光
ディスク装置の機構系構成図である。２１は装置基板、
２２は光ディスク、２３は光ディスク２２を回転するモ
ーターである。光ヘッド筺体１２は、バネ２４を介して
２次元光ヘッドアクチュエータ２５に取り付けられてい
る。２次元光ヘッドアクチュエータ２５は、光ヘッド筺
体１２全体を紙面上下方向に移動してフォーカシング制
御を行うためのコイルと磁石からなるフォーカシングア
クチュエータ２６と、光ヘッド筺体１２全体を紙面左右
方向に移動してトラッキング制御を行うためのコイルと
磁石からなるトラッキングアクチュエータ２７とからな
る。また、キャリッジ２８は、２次元光ヘッドアクチュ
エータ２５全体を光ディスク２２の半径方向に移動し、
アクセス制御を行なう。

【００６２】図３は、３分割型光検出器７Ａと７Ｂの構
造と、演算回路９のブロックダイアグラムである。３分
割型光検出器７Ａは、３つの受光素子７Ａａ，７Ａｂ，
７Ａｃからなり、受光素子７Ａａはビーム１７Ａのメイ
ンビーム１７Ａａを受光し、受光素子７Ａｂはビーム１
７Ａのサブビーム１７Ａｂを受光し、受光素子７Ａｃは
ビーム１７Ａのサブビーム１７Ａｃを受光する。３分割
型光検出器７Ｂは、３つの受光素子７Ｂａ、７Ｂｂ、７
Ｂｃからなり、受光素子７Ｂａはビーム１７Ｂのメイン
ビーム１７Ｂａを受光し、受光素子７Ｂｂはビーム１７
Ｂのサブビーム１７Ｂｂを受光し、受光素子７Ｂｃはビ
ーム１７Ｂのサブビーム１７Ｂｃを受光する。加算回路
３０は、受光素子７Ａａと７Ｂａの出力信号を加算して
、メインビーム１５ａの光量信号３１を出力する。サン
プルサーボ回路３２は、メインビーム１５ａの光量信号
３１からトラックずれ検出信号３３を生成する。トラッ
クずれ検出信号３３を図２のトラッキングアクチュエー
タ２７に供給し、トラッキング制御をおこなう。加算回
路３４ｂは、受光素子７Ａｂと７Ｂｂの出力信号を加算
して、サブビーム１５ｂの光量信号３５ｂを出力する。エンベロープ検波回路３６ｂは、サブビーム１５ｂの光
量信号３５ｂから変調度信号３７ｂを生成する。加算回
路３４ｃは、受光素子７Ａｃと７Ｂｃの出力信号を加算
して、サブビーム１５ｃの光量信号３５ｃを出力する。エンベロープ検波回路３６ｃは、サブビーム１５ｃの光
量信号３５ｃから変調度信号３７ｃを生成する。差動演
算回路３８は、変調度信号３７ｂと変調度信号３７ｃを
引算して、焦点ずれ検出信号を出力する。焦点ずれ検出
信号３９を図２のフォーカシングアクチュエータ２６に
供給し、フォーカシング制御をおこなう。

【００６３】まず、本発明によるビーム分離光学系の動
作について説明する。

【００６４】図４は、回折格子板２の構造を説明する図
である。回折格子板２は、例えばＬｉＮｂＯ３（ニオブ
酸リチウム）である。図４の（ａ）は、ＬｉＮｂＯ３の
屈折率楕円体４０を示す。ＬｉＮｂＯ３　は、三方晶系
の結晶で光学的に負の一軸結晶である。よって、その屈
折率楕円体４０は、光学軸（または結晶軸のＣ軸）４１
方向に偏平な回転対称な楕円体である。図３の（ｂ）は
、回折格子板２とＬｉＮｂＯ３　の光学軸４１とビーム
１４と１６の偏光方向を示す。光学軸４１は、回折格子
板２の面内にある。屈折率楕円体４０のビーム１４また
は１６に垂直な切断面形状は、楕円４２で示すように光
学軸４１方向が短軸の楕円になる。半導体レーザ１の出
射ビーム１４の偏光方向１４′は、光学軸４１の方向と
一致している。よって、出射ビーム１４は、回折格子板
２中を異常光線として伝搬する。回折格子板２を通過し
たビーム１４は、４分の１波長板５によって円偏光にな
り、光ディスク２２で反射し逆回りの円偏光になり、再
度４分の１波長板５を通過すると、出射ビーム１４の偏
光方向１４′とは垂直な方向の直線偏光になる。よって
、ディスク反射ビーム１６の偏光方向１６′は楕円４２
の長軸方向に一致し、ディスク反射ビーム１６は回折格
子２中を常光線として伝搬する。回折格子板２の半導体
レーザ側の面には、図４の（ｃ）に示すような等間隔直
線型の回折格子３があり、回折格子３の溝深さは例えば
４．６３μｍ　である。また、回折格子板２のフォーカ
スレンズ側の面には、例えば図４の（ｄ）に示すような
不等間隔直線型の回折格子４があり、回折格子４の溝深
さは１．８５μｍ　である。

【００６５】図５は、２つの回折格子３と４の溝深さが
違う理由を説明する図である。図５の上段の図に示すよ
うに、屈折率がｎの物質５０でできた回折格子５１の溝
深さをｄとすると、凸部の光路長５２はｎｄで、回折格
子の周囲が空気で囲まれているとすれば凹部の光路長５
３はｄであるから、凸部と凹部の光路長の差ΔＯＰは、
ΔＯＰ＝（ｎ−１）ｄである。ΔＯＰが波長の整数倍であれば、凸部を通過し
たビームの位相と凹部を通過したビームの位相のずれは
なく、回折格子の作用はない。ΔＯＰが波長の整数倍か
らずれると、凸部を通過したビームの位相と凹部を通過
したビームの位相がずれ、回折格子として作用する。特
に、ΔＯＰが波長の整数倍と半波長であれば、凸部を通
過したビームの位相と凹部を通過したビームの位相が１
８０度ずれ、０次回折方向に出射するビームは互いに打
ち消し合うので、０次回折ビームは生じない。よって、
通過ビームは主に±１次回折方向に回折される。図５の
下段のグラフは、横軸が溝深さｄで、縦軸が波長単位の
光路長の差ΔＯＰ／λ＝（ｎ−１）ｄ／λである。Ｌｉ
ＮｂＯ３　の波長７８０ｎｍ近辺における常光線屈折率
ｎｏと異常光線屈折率ｎｅは、ｎｏ＝２．２６２ｎｅ＝２．１７９で、これらの常光線屈折率ｎｏの値から求めたΔＯＰ／
λを直線５４で示し、異常光線屈折率ｎｅの値から求め
たΔＯＰ／λを直線５５で示す。上述したように、縦軸
の値がちょうど整数になれば、回折格子の作用はない。縦軸の値が半整数になれば、０次回折ビームは無く、強
い±１次回折ビームを生じる回折格子となる。その他の
値では、整数に近いほど０次回折ビームが強く、半整数
に近いほど±１次回折ビームが強い回折格子になる。図
５のグラフから、溝深さが４．６３μｍの場合は、異常
光線に対しては光路長の差がちょうど波長の７倍で、常
光線に対しては光路長の差が７．５　倍でる。よって、
回折格子板２の半導体レーザ側の面の回折格子４の溝深
さを４．６３μｍ　とすれば、回折格子４は、半導体レ
ーザ出射ビーム１４に対しては回折格子としての作用が
なく、ディスク反射ビーム１６に対しては０次回折ビー
ムはなく±１次回折ビームだけ生じる回折格子となる。即ち、回折格子３と４分の１波長板５によって、半導体
レーザ出射ビーム１４とディスク反射ビーム１６を完全
に分離することができる。また、溝深さが１．８５μｍ
　の場合は、常光線に対しては光路長の差がちょうど波
長の３倍で、異常光線に対しては光路長の差が２．８　
倍でる。よって、回折格子板２のフォーカスレンズ側の
面の回折格子４の溝深さを１．８５μｍ　とすれば、回
折格子４は、半導体レーザ出射ビーム１４に対しては強
い０次回折ビームと弱い±１次回折ビームを生じる回折
格子として作用し、ディスク反射ビーム１６に対しては
回折格子としての作用がない。よって、回折格子４を、
半導体レーザ出射ビーム１４から記録再生用のメインビ
ームとスポット位置制御用の２つのサブビームを生成す
るための回折格子として用いることができる。しかも、
これらのビームが光ディスクで反射した後、再度回折格
子４を通過しても、通常の回折格子のようにさらに多く
のビームに分離することはない、という利点がある。

【００６６】以上の説明から、図１において、半導体レ
ーザ１から出射したビーム１４は、回折格子４によって
、メインビーム１５ａと、サブビーム１５ｂおよび１５
ｃに分離し、４分の一波長板を通過して、光ディスク２
２（図２に示す）に達する。光ディスク２２で反射した
メインビーム１５ａとサブビーム１５ｂと１５ｃは、４
分の１波長板を通過し、回折格子３によってビーム１７
Ａとビーム１７Ｂになり、半導体レーザ出射ビーム１４
とは完全に分離することができる。

【００６７】次に、本実施例の光ヘッドにおける焦点ず
れ検出方法およびフォーカシング制御について説明する
。

【００６８】図６は、不等間隔直線型の回折格子４の構
造と作用を説明する図である。回折格子４を含む平面内
にｘ軸とｙ軸をとり、ビームの進行方向にｚ軸をとり、
設計上の座標原点をＯとする。図６の（１）はｘ−ｙ平
面を示し、回折格子４の多数の格子溝６０は、ｙ軸に平
行な直線群６１ｎ（ｎ＝±１，±２，±３，…）の一部
分である。回折格子４の作用はｙ軸方向には一様である
から、図７に示すｘ−ｚ断面でその集光発散作用を説明
する。原点Ｏからｆだけ離れたｚ軸上の点をＰとし、点
Ｐを中心に半径ｆの円をＳｏで示す。また、波長をλと
して、点Ｐを中心に半径（ｆ＋ｎλ）の円をＳｎ（ｎ＝
１，２，３，…）で示す。円Ｓｎとｘ軸との交点を直線
群６１ｎとすれば、ｘ−ｙ平面に入射して直線群６１ｎ
で回折した後点Ｐに集束するビームは、点Ｐにおいて同
位相になり強めあうので、＋１次の回折ビーム１５ｂと
なる。同時に、直線群６１ｎで＋１次回折ビームとは反
対方向に回折するビームは、回折格子による回折角の対
称性によって、原点Ｏから−ｆだけ離れたｚ軸上の点Ｑ
から発散する−１次の回折ビーム１５ｃになる。よって
、図６の（１）に示す直線群６１ｎの原点Ｏからの位置
Ｘｎ（ｎ＝１，２，３，…）を、

【００６９】

【数１】

【００７０】とすれば、このような不等間隔直線型の回
折格子は、図６の（２）に示すように、＋１次ビーム１
５ｂに対しては焦線距離ｆの正の円柱レンズとして作用
して正の非点収差を与え、＋１次ビーム１５ｂは焦線Ｐ
ｘに集束する。また、−１次回折ビームに対しては焦点
距離−ｆの負の円柱レンズとして作用して負の非点収差
を与え、−１次ビーム１５ｃは焦線Ｑｘから発散するビ
ームになる。

【００７１】図８は、光ディスク２２の情報記録膜面上
を示す。光ディスク２２のデータ領域は、例えば、１周
が３２セクタに分かれ、１セクタは４３セグメントに分
かれ、各々のセグメントの先頭には、一点鎖線で示すト
ラック９２上に凹凸形状のピット９３ａとピット９３ｂ
が配置されている。各々のピット９３ａとピット９３ｂ
の位置は、ディスクの半径方向（紙面上下方向）に沿っ
て少なくとも数トラックの範囲でそろっている。また、
トラック９２の間隔は１．５μｍ　で、ピット９３ａは
紙面上方向に約４分の１トラックずれており、ピット９
３ｂは紙面下方向に約４分の１トラックずれている。９
１ａは０次回折のメインビーム１５ａのスポット、９１
ｂは＋１次回折のサブビーム１５ｂのスポット、９１ｃ
は−１次回折のサブビーム１５ｃのスポット、である。ピット９３ａと９３ｂがスポット９１ａと９１ｂと９１
ｃを通過すると、メインビーム１６ａとサブビーム１６
ｂとサブビーム１６ｃの反射光量はそれぞれ変調される
。図８の（２）は光ディスク２２がメインビーム１５ａ
の焦点位置にある場合で、スポット９１ａは最も小さく
、情報の記録再生に適したディスク位置（焦点合わせの
目標点位置）である。回折格子４が作用する方向はトラ
ック９２の方向である。サブビーム１５ｂと１５ｃは、
トラックに垂直な方向には最もよく集束するがトラック
方向には集束しない。よって、スポット９１ｂとスポッ
ト９１ｃは同じ大きさのトラック方向に長いスポットに
なり、サブビーム１６ｂと１６ｃのピット９３ａおよび
ピット９３ｂによる変調度は等しくなる。図８の（１）
は、光ディスク２２が−１次回折のサブビーム１５ｃの
焦線位置にある場合で、スポット９１ｃは縦に長い焦線
になり、各々のピット９３ａとピット９３ｂはディスク
の半径方向（紙面上下方向）に沿ってそろっているので
、サブビーム１６ｃは最も大きく変調される。スポット
９１ｂは（２）の場合よりもさらに横に大きくなり、サ
ブビーム１６ｂの変調度は（２）の場合よりも小さくな
る。逆に、図８の（３）は、光ディスク２２が＋１次回折の
サブビーム１５ｂの焦線位置にある場合で、スポット９
１ｂは縦に長い焦線になり、サブビーム１６ｂは最も大
きく変調される。スポット９１ｃは（２）の場合よりも
さらに横に大きくなり、サブビーム１６ｃの変調度は（
２）の場合よりも小さくなる。

【００７２】図９の（１）は、光ディスク位置の変化を
横軸にとった場合に、ピット９３ａと９３ｂによる光量
信号３５ｂと光量信号３５ｃの変調度の変化を示す。横
軸の（１）はー１次回折のサブビーム１５ｃの焦線位置
で、（２）はメインビーム１５ｃの焦点位置で焦点合わ
せの目標点位置であり、（３）は＋１次回折のサブビー
ム１５ｂの焦線位置である。ディスクが（１）の位置で
はサブビーム１５ｃが最も多く変調されるので、光量信
号３５ｃの振幅は最大になり、光ディスクが（３）の位
置ではサブビーム１５ｂが最も多く変調されるので、光
量信号３５ｂの振幅は最大になる。光ディスクが（２）
の位置では、光量信号３５ｂの振幅と光量信号３５ｃの
振幅は等しく、最大振幅の約半分に減少する。光量信号
３５ｂと光量信号３５ｃは、図３に示したエンベロープ
検波回路３６ｂと３６ｃに入力される。エンベロープ検
波回路３６ｂは、図８の（１）の光量信号３５ｂの振幅
の上レベル８１ｂと下レベル８２ｂを検出し、その差、
すなわち光量信号３５ｂの変調度信号３７ｂを出力する
。エンベロープ検波回路３６ｃは、図８の（１）の光量
信号３５ｃの振幅の上レベル８１ｃと下レベル８２ｃを
検出し、その差、すなわち光量信号３５ｃの変調度信号
３７ｃを出力する。図８の（２）は、エンベロープ検波
回路で得られる変調度信号３７ｂと３７ｃを示し、変調
度信号３７ｃはディスク位置（１）で最大になり、変調
度信号３７ｂはディスク位置（３）で最大になる。焦点
合わせの目標点位置（２）では、変調度信号３７ｂと３
７ｃは最大値の約半分になる。よって、変調度信号３７
ｂと３７ｃを差動演算回路３８に入力すれば、図８の（
３）の実線で示すような焦点ずれ検出信号３９がえられ
る。光ディスク２２が焦点合わせの目標点位置（２）に
ある場合は、焦点ずれ検出信号振幅信号３９は自動的に
ゼロレベルになる。よって、焦点ずれ検出信号３９を用
いて２次元光ヘッドアクチュエータ２５のフォーカシン
グアクチュエータ２６で光ヘッド全体を光ディスク２２
面に垂直な方向に動かすことにより、フォーカシング制
御を行うことができる。

【００７３】図１０は、エンベロープ検波回路３６ｂお
よび３６ｃブロックダイアグラムの一例を示す。入力信
号１００をアンプ１０１で増幅し、微分回路１０３で微
分した後、フィルタ１０５で微分信号１０４の高域のノ
イズを除去し、両極性のゼロコンパレータ１０６に入力
してパルス信号１０７を得る。図１１の（１）には入力
信号１００の一例を示し、（２）にはその微分信号１０
４を示し、（３）にはパルス信号１０７を示す。図１１
は全体として、紙面右方向に同一の時間経過を示す。入
力信号１００が極小値または極大値になると微分信号１
０４は一点鎖線１２５で示すゼロレベルになり、微分信
号１０４がゼロレベルを通過する度に、ゼロレベルコン
パレータ１０６はパルス１２６を出力する。パルス信号
１０７はフリップフロップ回路１０８に入力され、フリ
ップフロップ回路１０８にパルス１２６が入力される度
に、そのＱ端子はハイレベル状態とローレベル状態のど
ちらかを繰り返す。よって、Ｑ端子出力とパルス信号１
０７をアンド回路１０９に入力すれば、図１１の（４）
に示すような１パルスおきのパルス信号１１０が得られ
る。よって、サンプルホールド回路１１１を用いてパル
ス信号１１０によりアンプ出力１０２のサンプルタイミ
ングをとれば、サンプルホールド回路１１１は、図１１
の（１）の丸点１１３で示す振幅の下レベルを保持する
レベル信号１１２を出力する。一方、フリップフロップ
回路１０８のＱバー端子はＱ端子とは逆のハイレベル状
態とローレベル状態を繰り返す。よって、Ｑバー端子出
力とパルス信号１０７をアンド回路１１４に入力すれば
、図１１の（５）に示すようなパルス信号１１０とは逆
の１パルスおきのパルス信号１１５が得られる。よって
、サンプルホールド回路１１６を用いてパルス信号１１
５によりアンプ出力１０２のサンプルタイミングをとれ
ば、サンプルホールド回路１１６は、図１１の（１）の
三角点１１８で示す振幅の上レベルを保持するレベル信
号１１７を出力する。よって、レベル信号１１７と１１
２を差動演算回路１１８に入力すると、入力信号１００
の振幅の大きさに応じた振幅信号１１９が得られる。ただし、パルス信号１１０と１１５のタイミングによっ
ては、レベル信号１１７が入力信号１００の振幅の上レ
ベルを保持しレベル信号１１７が振幅の下レベルを保持
し、振幅信号が負になる場合がある。そこで、制御信号
が正レベルならＡ端子を選び負レベルならＢ端子を選ぶ
スイッチ回路１２１を用いて、Ａ端子に振幅信号１１９
を入力しＢ端子に振幅信号１１９をインバータ１２０を
通して入力し、さらに振幅信号１１９を制御端子に入力
すれば、振幅の大きさを常に正で示す出力信号１２２が
得られる。

【００７４】通常の光ディスク装置では、自動焦点制御
系に必要な応答周波数は２ｋＨｚ程度である。一方、ピ
ット９３ａと９３ｂが配置されているセグメントの数は
１周で３２＊４３＝１３７６個で、光ディスク３０の回
転数は２４００ｒｐｍ　（４０Ｈｚ）とすれば、焦点ず
れ検出信号のサンプリング周波数は約５５ｋＨｚである
。よって、本実施例によれば、十分に安定な自動焦点制
御が達成できる。本実施例の焦点ずれ検出方式では、３
分割型光検出器７Ａと７Ｂの光受光素子７Ａｂ，７Ａｃ
，７Ｂｂ，７Ｂｃは各々、サブビームである１７Ａｂ，
１７Ａｃ，１７Ｂｂ，１７Ｂｃの全光量を受光すればよ
く、光検出器などの位置調整をしなくてもフォーカシン
グの目標点を自己調整できる。また、光検出素子などの
取付け位置が変化しても焦点ずれ検出信号にオフセット
は生じない。

【００７５】次に、トラッキング制御について図１２と
図１３を用いて説明する。

【００７６】図１２は、図３に示したサンプルサーボ回
路３２のブロックダイヤグヤムである。入力信号１３０
をアンプ１３１で増幅し、微分回路１３３で微分した後
、フィルタ１３５で微分信号１３４の高域のノイズを除
去し、立ち上がりのゼロコンパレータ１３６に入力して
パルス信号１３７を得る。図１３の（１）は、図８の（
２）に示したのと同じ光ディスク２２面上で、特にトラ
ッキング制御に関する部分を示す。９１ａはメインビー
ム１５ａのスポット、９２はトラック中心、９３ａは紙
面上方に４分の１トラックだけずれて配置されたピット
、９３ｂは紙面下方に４分の１トラックだけずれて配置
されたピットを示し、スポット９１ａがトラック中心９
２の真上（トラッキング制御の目標点）を紙面右方向に
移動する場合である。図１３の（２）には入力信号１３
０の一例を示し、（３）にはその微分信号１３４を示し
、（４）にはパルス信号１３７を示す。図１３は、紙面
右方向に全体として同一の時間経過を示す。入力信号１
３０が極小値または極大値になると微分信号１３４は一
点鎖線１５５で示すゼロレベルになり、微分信号１３４
が負レベルから正レベルへとゼロレベル１５５を通過す
る度に、立ち上がりのゼロレベルコンパレータ１３６は
パルス１５６を出力する。パルス信号１３７はフリップ
フロップ回路１３８に入力され、フリップフロップ回路
１３８にパルス１５６が入力される度に、そのＱ端子は
ハイレベル状態とローレベル状態のどちらかを繰り返す
。よって、Ｑ端子出力とパルス信号１３７をアンド回路
１３９に入力すれば、図１３の（５）に示すような１パ
ルスおきのパルス信号１４０が得られる。よって、サン
プルホールド回路１４１を用いてパルス信号１４０によ
りアンプ出力１３２のサンプルタイミングをとれば、サ
ンプルホールド回路１４１は、図１３の（２）の丸点１
４３で示すピット９３ａによる変調レベルを保持するレ
ベル信号１４２を出力する。一方、フリップフロップ回
路１３８のＱバー端子はＱ端子とは逆のハイレベル状態
とローレベル状態を繰り返す。よって、Ｑバー端子出力
とパルス信号１３７をアンド回路１４４に入力すれば、
図１３の（６）に示すようなパルス信号１４０とは逆の
１パルスおきのパルス信号１４５が得られる。よって、
サンプルホールド回路１４６を用いてパルス信号１４５
によりアンプ出力１３２のサンプルタイミングをとれば
、サンプルホールド回路１４６は、図１３の（２）の三
角点１４８で示すピット９３ｂによる変調レベルを保持
するレベル信号１４７が得られる。よって、レベル信号
１４７と１４２を差動演算回路１４８に入力して、出力
信号１４９をトラックずれ検出信号に用いる。ピット９
３ａと９３ｂはトラック９２の中心から同じ量だけずれ
て配置されているから、図１３の（１）に示すようにス
ポット９１ａがトラック９２の真上（トラッキング制御
の目標点）を移動する場合には、ピット９３ａによる変
調レベル１４３とピット９３ｂによる変調レベル１４８
は等しくなり、トラックずれ検出信号１４９は自動的に
ゼロレベルになる。図１３の（１ａ）に示すようにスポ
ット９１ａが紙面上方向にずれた場合には、図１３の（
２ａ）に示すようにピット９３ａではより大きく変調さ
れ変調レベル１４３はより低いレベルになり、ピット９
３ｂではあまり変調されずに変調レベル１４８はより高
いレベルになる。よって、トラックずれ検出信号１４９
は負レベルになる。逆に、図１３の（１ｂ）に示すよう
にスポット９１ａが紙面下方向にずれた場合には、図１
３の（２ｂ）に示すようにピット９３ａではあまり変調
されずに変調レベル１４３はより高いレベルになり、ピ
ット９３ｂでは大きく変調され変調レベル１４８はより
低いレベルになる。よって、トラックずれ検出信号１４
９は正レベルになる。よって、トラックずれ検出信号３
３を用いて２次元光ヘッドアクチュエータ２５のトラッ
キングアクチュエータ２７で光ヘッド全体をディスク半
径方向に動かすことにより、トラッキング制御を行うこ
とができる。

【００７７】通常の光ディスク装置では、トラッキング
制御系に必要な応答周波数は８ｋＨｚ程度である。一方
、トラックずれ検出信号のサンプリング周波数は焦点ず
れ検出信号と同じく約５５ｋＨｚである。よって、本実
施例によれば、十分に安定な自動トラッキング制御が達
成できる。本実施例のトラックずれ検出方式では、３分
割型光検出器７Ａと７Ｂの光受光素子７Ａａと７Ｂａは
各々、メインビームである１７Ａａと１７Ｂａの全光量
を受光すればよく、光検出器などの位置調整をしなくて
もトラッキングの目標点を自己調整できる。また、光検
出素子などの取付け位置が変化してもトラックずれ検出
信号にオフセットは生じない。

【００７８】情報の記録および再生は、通常の光ディス
ク装置と同様に行なうことができる。一例として、追記
型光ディスクを用いた場合について説明する。情報の記
録時には、半導体レーザ１に情報に合わせたパルス状の
駆動電流を流してレーザビームの強度をパルス状に変調
し、メインビーム１５ａのスポット９１ａを用いて、光
ディスク２２面上の記録膜に熱的に穴を開けて情報を記
録する。情報の再生時には半導体レーザ１を一定の低パ
ワーで発光させ、同じくメインビーム１５ａを用いて、
スポット９１ａの反射ビーム１７Ａａおよび１７Ｂａの
反射光量が穴として記録された情報によって変調される
ので、光量信号３１から情報を再生することができる。相変化光ディスクを用いた場合は、情報が穴形状ではな
く記録膜の反射率の変化として記録されるのが異なるだ
けで、本実施例の光ヘッドをそのまま用いることができ
る。

【００７９】本発明の第２の実施例を、図１４と図１５
を用いて説明する。第２の実施例では、第１の実施例で
用いた図６の（１）の不等間隔直線型回折格子４の替わ
りに、図１４の（１）に示すような同心楕円型の回折格
子２０１を用いる。その他の部品および作用は第１の実
施例とまったく同じなので、説明を省略する。

【００８０】同心楕円型の回折格子２０１の格子溝２０
２は、図１４の（１）の破線で示すように原点Ｏを中心
とする同心楕円２０３ｎ（ｎ＝１，２，３，…）の一部
分（楕円弧）である。回折格子２０１を含む平面内で楕
円２０３ｎの長軸方向にｘ軸をとり、短軸方向にｙ軸を
とり、ビームの進む方向にｚ軸をとり、座標原点をＯと
する。楕円２０３ｎの長軸方向の半径ＲＸｎ（ｎ＝１，
２，３，…）を、

【００８１】

【数２】

【００８２】楕円２０３ｎの短軸方向の半径ＲＹｎ（ｎ
＝１，２，３，…）を、

【００８３】

【数３】

【００８４】とする（ただし、ｆｙ＜ｆｘ）。そうする
と、図７での説明と同様に、ｘ−ｚ平面においては、＋
１次回折ビーム１５ｂは原点Ｏからｆｘだけ離れたｚ軸
上の点に収束し、−１次回折ビーム１５ｃは原点Ｏから
−ｆｘだけ離れたｚ軸上の点から出たように発散する。一方、ｙ−ｚ平面においては、＋１次回折ビーム１５ｂ
は原点Ｏからｆｙだけ離れたｚ軸上の点に収束し、−１
次回折ビーム１５ｃは原点Ｏから−ｆｙだけ離れたｚ軸
上の点から出たように発散する。よって、図１４の（２
）に示すように、＋１次ビーム１５ｂはｘ方向には焦線
Ｐｘを結びｙ方向には焦線Ｐｙを結び、−１次ビーム１
５ｃはｘ方向には焦線Ｑｘから出たように発散しｙ方向
には焦線Ｑｙから出たように発散する。よって、このよ
うな同心楕円型の回折格子２０１は、＋１次回折ビーム
に対しては焦線距離がｆｘとｆｙの正のトロイダルレン
ズとして作用し、−１次回折ビームに対しては焦線距離
が−ｆｘと−ｆｙの負のトロイダルレンズとして作用す
る。よって、同心楕円型の回折格子２０１は、＋１次ビ
ーム１５ｂと−１次ビーム１５ｃに絶対値が等しい正と
負の２方向の非点収差（楕円の短軸方向に強く長軸方向
に弱い）を与え、かつ、＋１次ビーム１５ｂと−１次ビ
ーム１５ｃを０次ビーム１５ａに対して正と負の微小角
度だけ異なる方向に出射する。

【００８５】図１５は、図８同様に、同心楕円型の回折
格子２０１を用いた場合の光ディスク２２面上における
０次回折のメインビーム１５ａのスポット９１ａと、＋
１次回折のサブビーム１５ｂのスポット９１ｂと、−１
次回折のサブビーム１５ｃのスポット９１ｃを示す。図
１５の紙面横方向が図１４のｘ方向（楕円２０３の長軸
方向）に相当し、紙面上下方向がｙ方向（楕円２０３の
短軸方向）に相当する。また、光ディスク２２面上の一
点鎖線で示すトラック９２上のピット９３ａと９３ｂは
、図８で説明したものと同じ作用をする。図１４の（２
）は、図８の（２）と同じく光ディスク２２がメインビ
ーム１５ａの焦点位置にある場合で、スポット９１ａは
最も小さく、情報の記録再生に適したディスク位置（焦
点合わせの目標点位置）である。サブビーム１５ｂと１
５ｃは、回折格子２０１によって与えられた紙面上下方
向（ｙ方向）に強く紙面横方向（ｘ方向）に弱い非点収
差のため、紙面上下方向には収束位置が大きくずれ、紙
面横方向には収束位置が少しずれているので、同じ大き
さの縦に長い楕円型のスポット９１ｂと９１ｃになる。よって、サブビーム１５ｂと１６ｃのピット９３ａおよ
び９３ｂによる変調度は等しくなる。図１５の（１）は
、図８の（１）と同じく光ディスク２２が−１次回折の
サブビーム１５ｃのｘ方向の焦線位置にある場合で、サ
ブビーム１５ｃは横方向に一番よく絞られるので、スポ
ット９１ｃは縦に長いスポットになり、各々のピット９
３ａとピット９３ｂはディスクの半径方向（紙面上下方
向）に沿ってそろっているので、サブビーム１５ｃは最
も大きく変調される。＋１次回折のサブビーム１５ｂの
スポット９１ｂは（２）の場合よりもさらに大きくなり
、サブビーム１５ｂの変調度は（２）の場合よりも小さ
くなる。図１５の（０）は、光ディスク２２がさらにフ
ォーカスレンズ８から離れて−１次回折のサブビーム１
５ｃのｙ方向の焦線位置にある場合で、サブビーム１５
ｃは今度は縦方向に絞られるので、スポット９１ｃは横
に長いスポットになり、サブビーム１５ｃの変調度は（
１）の場合よりも減少する。サブビーム１５ｂのスポッ
ト９１ｂは（１）の場合よりもさらに大きくなり、サブ
ビーム１５ｂの変調度は（１）の場合よりもさらに小さ
くなる。逆に、図１５の（３）は、図８の（３）と同じ
く光ディスク２２が＋１次回折のサブビーム１５ｂのｘ
方向の焦線位置にある場合で、サブビーム１５ｂは横方
向に一番よく絞られるので、スポット９１ｂは縦に長い
スポットになり、各々のピット９３ａとピット９３ｂは
ディスクの半径方向（紙面上下方向）に沿ってそろって
いるので、サブビーム１５ｂは最も大きく変調される。サブビーム１５ｃのスポット９１ｃは（２）の場合より
もさらに大きくなり、サブビーム１５ｃの変調度は（２
）の場合よりも小さくなる。図１５の（４）は、光ディ
スク２２がさらにフォーカスレンズ８に近ずき＋１次回
折のサブビーム１５ｂのｙ方向の焦線位置にある場合で
、サブビーム１５ｂは今度は縦方向に絞られるので、ス
ポット９１ｂは横に長いスポットになり、サブビーム１
５ｂの変調度は（３）の場合よりも減少する。サブビー
ム１５ｃのスポット９１ｃは（３）の場合よりもさらに
大きくなり、サブビーム１５ｃの変調度は（３）の場合
よりもさらに小さくなる。そこで、光ディスク位置の変
化を横軸にとった場合に、ピット９３ａと９３ｂによる
光量信号３５ｂと光量信号３５ｃの変調度の変化は、図
９の（１）に示した図とまったく同様になる。すなわち
、光量信号３５ｂの振幅はディスク位置（３）で最大に
なり、光量信号３５ｃの振幅はディスク位置（１）で最
大になり、ディスク位置（２）では光量信号３５ｂの振
幅と光量信号３５ｃの振幅は等しくなる。さらに、エン
ベロープ検波回路３６ｂと３６ｃが出力する変調度信号
３７ｂと３７ｃは、図９の（２）と同じになり、差動演
算回路３８により、図９の（３）の実線に示すような焦
点ずれ検出信号３９がえられ、光ディスク２２が焦点合
わせの目標点位置（２）にある場合は、焦点ずれ検出信
号３９は自動的にゼロレベルになる。

【００８６】第１の実施例や第２の実施例で示した回折
格子板２と４分の１波長板５を貼合わして一体にするこ
ともできる。一例として、回折格子板２のフォーカスレ
ンズ６側の面にある回折格子４または回折格子２０１と
４分の１波長板５を、赤外線硬化樹脂（ＵＶ樹脂）で貼
合わせる場合について説明する。回折格子の溝が屈折率
１．５のＵＶ樹脂で埋められているとすれば、回折格子
の凸部と凹部の光路長の差ΔＯＰは、ΔＯＰ＝（ｎ−１
．５）ｄである。回折格子内の屈折率として、常光線屈
折率ｎｏ＝２．２６２から求めたΔＯＰ／λを直線２５
４で示し、異常光線屈折率ｎｅ＝２．１７９から求めた
ΔＯＰ／λを直線２５５で示す。溝深さが２．０５μｍ
　の場合は、常光線に対しては光路長の差がちょうど波
長の２倍で、異常光線に対しては光路長の差が１．８　
倍でる。よって、回折格子板２の貼合わせ面側の回折格子４の格
子溝６０、または回折格子２０１の格子溝２０２の溝深
さを２．０５μｍ　とすれば良い。

【００８７】図２０は、本発明のその他の実施例を説明
する図で、部品番号が図１と同じ部品は、同じ作用をす
る。図２０の実施例は、光ヘッド筺体１２内部の回折格
子板２と円形基板１１ではさまれた領域を密閉したもの
である。円形基板１１とスペーサ１３ｄおよび回折格子
板２とスペーサ１３ｄの間にリング状のゴムパッキン４
１０を入れ、ネジ４１１で締め付けて密閉する。スペー
サ１３ｄのゴムパッキン４１０があたる角の部分は、密
閉を保つために斜めにカットしてある。組立作業は、乾
燥した窒素雰囲気中で行なう。または、ネジ４１１をし
める手前までの組立作業を予め大気中で行ない、真空装
置の真空ベルジャー内で、モーターによってネジ４１１
を締め付けても良い。

【００８８】

【発明の効果】本発明によれば、半導体レーザの劣化が
なく長期間安定な性能が維持できる、小形の光ヘッドが
実現できる。また、半導体レーザ出射ビームとディスク
反射ビームとを完全に分離でき、しかも、フォーカシン
グ光学系の光路と検出光学系の光路を共有できて光ヘッ
ドの小形化に有効な、ビーム分離光学系が達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ヘッドの構成図。

【図２】光ディスク装置の機構系の構成図。

【図３】光検出器と演算回路の構成図。

【図４】回折格子板の構造の説明図。

【図５】回折格子の格子溝深さと位相差の説明図。

【図６】不等間隔直線型回折格子の構造と作用の説明図
。

【図７】回折格子の集光発散作用の説明図。

【図８】光ディスク面上のスポットとピットの説明図。

【図９】焦点ずれ検出信号生成の説明図。

【図１０】エンベロープ検波回路の構成図。

【図１１】タイミング信号生成の説明図。

【図１２】サンプルサーボ回路の構成図。

【図１３】トラックずれ検出信号生成の説明図。

【図１４】同心楕円型回折格子の構造と作用の説明図。

【図１５】光ディスク面上のスポットとピットの説明図
。

【図１６】本発明の光ヘッド基本構成図。

【図１７】本発明の光ディスク面上のスポットとピット
の説明図。

【図１８】従来例の光ディスク面上のスポットとピット
の説明図。

【図１９】光ヘッド組立の説明図。

【図２０】光ヘッド組立の説明図。

【符号の説明】

１…半導体レーザ、２…回折格子板、３…回折格子、４
…回折格子、５…４分の１波長板、６…フォーカスレン
ズ、７Ａ，７Ｂ…３分割型光検出器、１２…光ヘッド筺
体、２２…光ディスク、３６ｂ，３６ｃ…エンベロープ
検波回路、３８…差動演算回路、４１…光学軸。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体レーザと、該半導体レーザから出射
した出射ビームを情報媒体面上に結像させる結像光学系
と、該情報媒体により反射した反射ビームと該出射ビー
ムを分離するビーム分離光学系と、該ビーム分離光学系
で分離した検出ビームを受光する光検出器と、該半導体
レーザと該結像光学系と該ビーム分離光学系と該光検出
器を固定する光ヘッド筺体と、からなる光ヘッドにおい
て、該結像光学系または該ビーム分離光学系と該光ヘッ
ド筺体とによって該半導体レーザを密閉した、ことを特
徴とする光ヘッド。
【請求項２】請求項１に記載の光ヘッドであって、該結
像光学系または該ビーム分離光学系と該光ヘッド筺体と
によって密閉される空間を窒素ガスで置換した、ことを
特徴とする光ヘッド。
【請求項３】請求項１に記載の光ヘッドであって、該結
像光学系または該ビーム分離光学系と該光ヘッド筺体と
によって密閉される空間を真空で置換した、ことを特徴
とする光ヘッド。
【請求項４】請求項１から請求項３のうちいずれかに記
載の光ヘッドであって、該結像光学系または該ビーム分
離光学系と該光ヘッド筺体とを焼結によって気密接合し
た、ことを特徴とする光ヘッド。
【請求項５】請求項１に記載の光ヘッドであって、該光
ヘッド筺体全体を２方向に位置制御する、ことを特徴と
する光ヘッド。
【請求項６】半導体レーザと、該半導体レーザから出射
した出射ビームを情報媒体面上に結像させる結像光学系
と、該情報媒体により反射した反射ビームと該出射ビー
ムを分離するビーム分離光学系と、該ビーム分離光学系
で分離した検出ビームを受光する光検出器と、該半導体
レーザと該結像光学系と該ビーム分離光学系と該光検出
器を固定する光ヘッド筺体とからなり、該結像光学系ま
たは該ビーム分離光学系と該光ヘッド筺体とによって該
半導体レーザを密閉した光ヘッドを有し、該ビーム分離
光学系は、該半導体レーザから出射した該出射ビームを
メインビームと２つのサブビームに分離する第１のビー
ム分離光学系と、該情報媒体により反射した複数の反射
ビームを該出射ビームとは異なる方向に分離する第２の
ビーム分離光学系とからなり、該第１のビーム分離光学
手段は、２つの該サブビームに正の非点収差と負の非点
収差を与える第１の回折格子またはホログラム素子から
なり、該情報媒体面上には、該サブビームの反射光量を
変調するために予め記録されたマークがあり、該光検出
器は、該サブビームを受光する２つの光検出素子を有し
、該２つの光検出素子が出力する光量信号から該マーク
によって変調された振幅の大きさを検出するための２つ
の振幅検出回路と、該振幅検出回路から出力された２つ
の振幅検出信号を引算する差動演算回路とからなる焦点
ずれ検出回路、とからなることを特徴とする情報記録装
置。
【請求項７】請求項６に記載の情報記録装置であって、
該第１の回折格子またはホログラム素子は、その格子溝
間隔が順次増加または減少する複数の直線溝の集合であ
り、該マークは、該トラックの方向とは垂直な方向にそ
ろって配置されている、ことを特徴とする情報記録装置
。
【請求項８】請求項６に記載の情報記録装置であって、
該第１の回折格子またはホログラム素子は、その格子溝
間隔が順次増加または減少する複数の同心楕円溝の集合
の一部分であるとともに、その該同心楕円溝の同心点位
置が該メインビームの主光線軸の位置から偏心しており
、該マークは、該トラックの方向とは垂直な方向にそろ
って配置されている、ことを特徴とする情報記録装置。
【請求項９】請求項６から請求項８のうちいずれかに記
載の情報記録装置であって、該振幅検出回路は、２つの
該サブビームの各々について、該マーク間にある時の該
光検出素子の出力信号レベルを保持する第１のサンプル
ホールド回路と、該マーク上にある時の該光検出素子の
出力信号レベルを保持する第２のサンプルホールド回路
と、該第１のサンプルホールド回路の出力信号と該第２
のサンプルホールド回路の出力信号を引算する差動演算
回路とよりなる、ことを特徴とする情報記録装置。
【請求項１０】請求項９に記載の情報記録装置であって
、該振幅検出回路は、該振幅検出回路の出力信号の極性
を常に正レベルまたは負レベルにするためのスイッチ回
路を内蔵する、ことを特徴とする情報記録装置。
【請求項１１】請求項６から請求項８のうちいずれかに
記載の情報記録装置であって、該マークは、該情報媒体
面上を該メインスポットが案内される所定のトラック中
心線に対して片側に一定距離だけはなれて配置された第
１のピット群と該トラック中心線に対して反対側に等距
離だけはなれて配置された第２のピット群からなり、該
メインスポットが該第１のピットを通過するときの該光
検出素子の出力信号レベルと該第２のピットを通過する
ときの該光検出素子の出力信号レベルを比較することに
よりトラックずれ検出信号を得る、ことを特徴とする情
報記録装置。
【請求項１２】請求項１から請求項５のうちいずれかに
記載の光ヘッドであって、該情報媒体により反射した該
反射ビームを該出射ビームとは異なる方向に分離する第
２のビーム分離光学系は、少なくとも一方の面に複屈折
性物質からなる第２の回折格子を有する回折格子板と、
該反射ビームが該第２の回折格子を通過するときに異常
光線または常光線の一方となるように偏光方向を回転す
るための偏光回転手段とからなり、該第２の回折格子の
凸部と凹部は、異常光線または常光線の一方に対する光
路長の差が波長の整数倍と２分の１波長で、幅がほぼ等
しい、ことを特徴とする光ヘッド。
【請求項１３】請求項１２に記載の光ヘッドであって、
該第２の回折格子の凸部と凹部は、さらに常光線または
異常光線の一方に対する光路長の差が波長の整数倍であ
る、ことを特徴とする光ヘッド。
【請求項１４】請求項１２から特許請求項１３のうちい
ずれかに記載の光ヘッドであって、該偏光回転手段が４
分の１波長板である、ことを特徴とする光ヘッド。
【請求項１５】請求項１４に記載の光ヘッドであって、
該回折格子板と４分の１波長板とが一体になっている、
ことを特徴とする光ヘッド。
【請求項１６】請求項１２から請求項１５のうちいずれ
かに記載の光ヘッドであって、該第１の回折格子は、該
第２の回折格子を有する該回折格子板の他方の面に形成
されている、ことを特徴とする光ヘッド。
【請求項１７】請求項１６に記載の光ヘッドであって、
該第１の回折格子は複屈折性物質からなり、該第１の回
折格子の凸部と凹部は、異常光線または常光線の一方に
対する光路長の差が波長の整数倍で、幅がほぼ等しい、
ことを特徴とする光ヘッド。