JPH0474320A - ３ビーム方式光学ヘッド - Google Patents

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、レーザビームを出射する光源と、前記レーザ
ビームを１つの主ビーム及び２つの副ビームに分離する
回折格子と、前記主ビーム及び前記副ビームを記録媒体
上へ集光する対物レンズとを備え、前記主ビームで記録
媒体に対しデータのリード／ライト及びフォーカシング
を行い、前記副ビームでトラッキングを行なう３ビーム
方式光学ヘッドに関する。

（従来の技術） 次に、図面を用いて従来の３ビーム方式の光学ヘッドを
説明する。第５図は従来の３ビーム方式の光学ヘッドの
構成図、第６図は第５図における回折格子の正面図、第
７図は第５図において信号処理を説明する図である。

第５図において、１はレーザビームを出射する光源であ
る半導体レーザ、２は半導体レーザ１より出射するレー
ザビームを平行ビームとするコリメータレンズ、３はコ
リメータレンズを出射した平行ビームを１つの主ビーム
（図において実線で示す）と、２つの副ビーム（図にお
いて破線で示す）とに分離する回折格子、４は入射ビー
ムを２つに分けるビームスプリッタである。

５はビームスプリッタ４を出射した一方のビームを記録
媒体６上に集光する対物レンズ、６は記録媒体である。

７は記録媒体６て反射したビームのうちビームスプリッ
タ４て分離された一方のビームを集光する集光レンズ、
８は単一方向のみにレンズとして作用する円筒レンズ、
９は円筒レンズを透過したビームが結像する検出器であ
る。

二のような、主ビーム、副ビームを用いる３ビム方式の
光学ヘットにおける回折格子３は、回折格子３に入射す
るビームの全てを回折するように、第６図に示すように
回折格子の全面が格子部となっている。

よって、トラッキングを行なう副ビームの光束径は、記
録媒体６に対しデータのリード／ライト及びフォーカシ
ングを行う主ビームの光束径と同じである。

一方、対物レンズ５の有効瞳径は、この対物レンズ５に
入射する主ビーム及び副ビームが対物レンズ５の全面に
入射するように、主ビーム及び副ビームの光束径より小
さく設定されている。

次に、第７図を用いて検出器まわりを説明する。

（ｂ）図において、検出器９は、トラッキング用受光素
子１０．１１及びフォーカシング及びＨＦ用の４分割受
光素子１２、ｌ−Ｖ変換器１３〜］８より構成されてい
る。

１９はｌ−Ｖ変換器１３．１４の出力の差を演算して、
トラッキングエラー信号を出力する演算器、２０は＋−
Ｖ変換器１．５．１７の出力の和を演算する演算器、２
１はｌ−Ｖ変換器１６．１８の出力の和を演算する演算
器、２２は演算器２０．２１の出力の和を演算して、Ｈ
Ｆ信号を出力する演算器、２３は演算器２０．２１の出
力の差を演算して、フォーカシングエラー信号を出力す
る演算器である。

次に、上記構成の動作を説明する。半導体レーザ１より
出射したレーザビームはコリメータレンズ２て平行ビー
ムとされる。この平行ビームは、回折格子３で１つの主
ビームＭＢと、２つの副ビムＳＢとに分離される。これ
ら３つのビームはビームスプリッタ４て、２方向に分離
される。そして、分離された一方は、対物レンズ５を透
過して、第７図（ａ）に示すように、主ビームＭＢが記
録媒体６の記録トラック上に、副ビームＳＢがわずかに
記録トラックにかかり、のこりはミラー面（図において
斜線部分）にある状態で、記録媒体６上に収束する。

この記録媒体６からの反射ビームのうち主ビムＭＢには
記録媒体６の情報か重畳されている。

反射ビームは再び、ビームスプリッタ４に入射し、２方
向に分離される。分離された一方のビームは、集光レン
ズ７で集光され、円筒レンズ８に入射する。ここては、
一方向のみレンズとして作用するために、非点収差が行
われる。そして、検出器９上に集光される。

そして、２つの副ビームＳＢは、トラッキング用受光素
子１０．１１上に集光され、主ビームは４分割受光素子
１２上に集光する。この検出器９上のスポット形状は、
第７図（ｂ）に示すようになる。

ここで、トラッキングエラー信号（ＴＲ）は、トラッキ
ング用受光素子１０．１１の出力をａ。

ｂとすると、 ＴＲ−ａ−ｂ フォーカシングエラー信号（ＦＯ）及びＨＦ信号は、４
分割受光素子の出力を■、■、■、■とすると、 ＦＯ−（■＋■）−（■＋■） ＨＦ−（■＋■）＋（■＋■） の演算を行う。

（発明が解決しようとする課題） しかし、第８図に示すように、副ビーム（Ｓ　Ｂ）は回
折光であるために、回折角を有し、対物レンズ５の光軸
（ＯＡ）に対して斜めに入射することになる。そのため
に、対物レンズ５を透過し、記録媒体６上で反射し、再
び対物レンズ５に入射する副ビーム（Ｓ　Ｂ）は、有効
瞳位置（ＥＡ）を外れ、対物レンズ５の瞳で光束の一部
がけられることになる。

次に、第７図（ａ）に示すように、本来トラ・ソキング
エラー信号は０であるべき場合にも、第７図（ｂ）に示
すように、記録媒体６に傾きかあったり、カバーガラス
に歪み等があると、２本の副ビームＳＢの対物レンズ５
によるけられに差が生じ、その結果、トラッキングエラ
ー信号ＴＲにアンバランスが生じ、正確なトラッキング
かできないという問題点がある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的
は、副ビームのけられが発生せず、正確なトラッキング
か行える光学ヘッドを提供することにある。

又、本発明の別の目的は、主ビームの光量を増加させる
とともに、空間周波数特性を向上させ、書込み特性に優
れ、高密度記録に適し、更に、副ビームの空間周波数特
性を下げ、トラッキング特性が向上する光学ヘッドを提
供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決する請求項１の発明は、レーザビームを
出射する光源と、前記レーザビームを１つの主ビーム及
び２つの副ビームに分離する回折格子と、前記主ビーム
及び前記副ビームを記録媒体上へ集光する対物レンズと
を備え、前記主ビームで記録媒体に対しデータのリード
／ライト及びフォーカシングを行い、前記副ビームでト
ラッキングを行なう３ビーム方式光学ヘッドにおいて、
前記回折格子の格子部の大きさを、回折格子への入射ビ
ームの光束径より小さくしたものである。

又、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記
副ビームの光束径をｄ１前記副ビームの回折角をθ、前
記対物レンズの有効瞳径をＤ、前記回折格子の格子部と
等価的対物レンズ位置まての距離をｇとしたときに、 ｄ＜Ｄ−２（１−ｔａｎθ としたものである。

（作用） 請求項１の発明の光学ヘッドにおいて、副ビームか分離
される回折格子の格子部の大きさは、回折格子へ入射す
る入射ビームの径よりも小さくなっているので、対物レ
ンズによる副ビームのけられか少なくなる。

請求項２の発明において、ｄ＜Ｄ−２１−ｔａｎθとす
ることにより、けられが全く発生しなくなる。

（実施例） 次に図面を用いて本発明の一実施例を説明する。

第１図は本実施例の光学ヘッドの構成図である第２図に
おける回折格子の正面図、第２図は本実施例の光学ヘッ
ドの構成図、第３図は第２図において信号処理を説明す
る図、第４図は第２図において回折格子、対物レンズ及
び記録媒体の位置関係を説明する図である。

先ず第２図を用いて本実施例の構成を説明する。

５１はレーザビームを出射する光源である半導体レーザ
、５２は半導体レーザ５１より出射するレーザビームを
平行ビームとするコリメータレンズ、５３はコリメータ
レンズを出射した平行ビームを１つの主ビーム（図にお
いて実線で示す）と、２つの副ビーム（図において破線
で示す）とに分離する回折格子、５４は入射ビームを２
つに分けるビームスプリッタである。

５５はビームスプリッタ５４を出射した一方のビームを
記録媒体５６上に集光する対物レンズ、５６は記録媒体
である。

５７は記録媒体５６て反射したビームのうちビムスプリ
ッタ５４て分離された一方のビームを集光する集光レン
ズ、５８は単一方向のみにレンズとして作用する円筒レ
ンズ、５９は円筒レンズを透過したビームか結像する検
出器である。

そして、本実施例の回折格子５３は、第１図に示すよう
に、格子部５３ａの大きさを回折格子５３への入射ビー
ムの形よりも小さく設定されている。

次に、第３図を用いて検出器まわりを説明する。

（ｂ）図において、検出器５９は、トラッキング用受光
素子６０．６１及びフォーカシング及びＨＦ用の４分割
受光素子６２、ｋＶ変換器６３〜６８により構成されて
いる。

６９はＩ−Ｖ変換器６３．６４の出力の差を演算して、
トラッキングエラー信号を出力する演算器、７０は＋−
Ｖ変換器６５．６７の出力の和を演算する演算器、７１
はＩ−■変換器６６．６８の出力の和を演算する演算器
、７２は演算器７０．７１の出力の和を演算して、ＨＦ
信号を出力する演算器、７３は演算器７０．７１の出力
の差を演算して、フォーカシングエラー信号を出力する
演算器である。

次に、上記構成の動作を説明する。半導体レーザ５１よ
り出射したレーザビームはコリメータレンズ５２で平行
ビームとされる。この平行ビームは、回折格子５３で１
つの主ビームＭＢと、２つの副ビームＳＢとに分離され
る。これら３つのビームはビームスプリッタ５４で、２
方向に分離される。そして、分離された一方は、対物レ
ンズ５５を透過して、第３図（ａ）に示すように、主ビ
ームＭＢが記録媒体５６の記録トラック上に、副ビーム
ＳＢがわずかに記録トラックにかかり、のこりはミラー
面（図において斜線部分）にある状態で、記録媒体５６
上に収束する。

この記録媒体５６からの反射ビームのうち主ビームＭＢ
には記録媒体５６の情報か重畳されている。反射ビーム
は再び、ビームスプリッタ５４に入射し、２方向に分離
される。分離された一方のビームは、集光レンズ５７て
集光され、円筒レンズ５８に入射する。ここでは、一方
向のみレンズとして作用するために、非点収差が行われ
る。そして、検出器５９上に集光される。

そして、２つの副ビームＳＢは、トラッキング用受光素
子６０．６１上に集光され、主ビームは４分割受光素子
６２上に集光する。この検出器５９上のスポット形状は
、第３図（ｂ）に示すようになる。

ここで、トラッキングエラー信号（ＴＲ）は、トラッキ
ング用受光素子６０．６１の出力をａ。

ｂとすると、 ＴＲ−ａ−ｂ フォーカシングエラー信号（ＦＯ）及びＨＦ信号は、４
分割受光素子の出力をそれぞれ■、■。

■、■とすると、 ＦＯ−（■＋■）−（■十■） ＨＦ−（■＋■）＋（■＋■） の演算を行う。

次に、第４図を用いて、本実施例における回折格子５３
．対物レンズ５５．記録媒体５６の位置関係を説明する
。

この図において、 Ｄ；対物レンズ５５の有効瞳径 ｆ；対物レンズの焦点距離 ｄ；回折格子５３における副ビームの光束径θ；副ビー
ムの回折角 （対物レンズ５５に対する入射角） ｇ；回折格子５３から等価的対物レンズ位置までの光学
的距離 ０；対物レンズの光軸 である。

図より、 Ｄ／　２−　ｄ／　２　＋Ｉ　　−ｔａｎ　θｄ／２−
Ｄ／２−１−１ａｎθ 従って、副ビームＳＢが対物レンズ５５にけられないた
めに、 ｄ／２＜Ｄ／２−９”　ｔａｎθ 、、ｔ３＜Ｄ−２（１−ｔａｎθ となっている。

上記構成によれば、副ビームＳＢの光束径を対物レンズ
５５の有効瞳径よりも小さくすることで、回折格子５３
で作り出された副ビームＳＢが対物レンズ５５の光軸に
対して、斜めに入射し、対物レンズ５５透過後、記録媒
体５６て反射され、再び対物レンズ５５に入射してもけ
られないようにしたことで、トラッキングエラー信号に
アンバランスが発生することを抑え、正確なトラッキン
グが行える。

又、本実施例によれば、レーザビームの中心付近の光束
のみを回折させ±１次光を副ビームＳＢとして使用する
ため、結果として主ビームＭＢの周辺光量が従来方式に
対して増加するので、空間周波数特性が向上し、更には
光量自体が増加することになるので、書込み性能が向上
する。　一方、副ビームＳＢは光束の中心部のみを使用
することで、空間周波数特性を下げることになり、不要
な高い周波数成分の検出感度を下げることができ、トラ
ッキングが一層安定することになる。　尚、本発明は上
記実施例に限るものではない。上記実施例においては、
回折格子５３の回折部５３ａは円形であったが、方形で
あっても大きさを適切に選定することて、本発明は実現
できる。

（発明の効果） 以上述べたように請求項１の発明によれば、回折格子の
格子部の大きさを、回折格子への入射ビームの光束径よ
り小さくしたことことにより、主ビームの光量を増加さ
せるとともに、空間周波数特性を向上させ、書込み特性
に優れ、高密度記録に適し、更に、副ビームの空間周波
数特性を下げ、トラッキング特性が向上する光学ヘッド
を実現できる。

又、請求項２の発明によれば、副ビームのけられが発生
せず、正確なトラッキングが行える光学ヘッドを実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の光学ヘッドの構成図である第２図に
おける回折格子の正面図、 第２図は本実施例の光学ヘッドの構成図、第３図は第２
図において信号処理を説明する図、第４図は第２図にお
いて回折格子、対物レンズ及び記録媒体の位置関係を説
明する図、第５図は従来の３ビーム方式の光学ヘッドの
構成図、 第６図は第５図における回折格子の正面図、第７図は第
５図において信号処理を説明する図、第８図は問題点を
説明する図である。 第１図乃至第４図において、 ５１・・・半導体レーザ（光源） ５３・・・回折格子 ５３ａ・・・格子部 ５５・・・対物レンズ ５６・・・記録媒体 第１図 ５３回折格子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザビームを出射する光源（５１）と、前記レ
   ーザビームを１つの主ビーム及び２つの副ビームに分離
   する回折格子（５３）と、前記主ビーム及び前記副ビー
   ムを記録媒体（５６）上へ集光する対物レンズ（５５）
   とを備え、前記主ビームで記録媒体（５６）に対しデー
   タのリード／ライト及びフォーカシングを行い、前記副
   ビームでトラッキングを行なう３ビーム方式光学ヘッド
   において、 前記回折格子（５３）の格子部（５３ａ） の大きさを、回折格子（５３）への入射ビームの光束径
   より小さくしたことを特徴とする３ビーム方式光学ヘッ
   ド。
2. （２）前記副ビームの光束径（直径）をｄ、前記副ビー
   ムの回折角をθ、前記対物レンズの有効瞳径（直径）を
   Ｄ、前記回折格子の格子部と等価的対物レンズ位置まで
   の距離をｌとしたときに、 ｄ＜Ｄ−２ｌ・ｔａｎθ であることを特徴とする請求項１記載の３ビーム方式光
   学ヘッド。