JPH073704B2

JPH073704B2 - ２ビ−ム式光ピツクアツプ

Info

Publication number: JPH073704B2
Application number: JP62061112A
Authority: JP
Inventors: 智司前田; 雅之加藤; 文雄山岸; 弘之池田; 雄史稲垣
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1987-03-18
Filing date: 1987-03-18
Publication date: 1995-01-18
Anticipated expiration: 2010-01-18
Also published as: JPS63228432A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕入射レーザビームを軸対称に交叉させる第１のグレーテ
ィングレンズとこの交叉ビームを光ディスク上に収束さ
せる第２のグレーティングレンズとの２枚のグレーティ
ングレンズを組合せることにより入射レーザビームの波
長変動の影響を受けにくく収差の少ない良好なビームス
ポットとずれのない安定した合焦性能を実現し得るよう
にした新規に開発されたグレーティングレンズ系におい
て、第１のグレーティングレンズを光軸を含む面により
空間周波数の異なる複数個の領域に分割し、２つのレー
ザ光は第１グレーティングレンズの夫々の第１領域を通
ってグレーティングレンズ系に入射せしめられ、かつ光
ディスクから反射された２つの信号光はグレーティング
レンズ系内を軸対称的に逆行し第１グレーティングレン
ズの夫々の第２領域を通ってグレーティングレンズ系か
ら出射せしめられる。その結果、信号光は第２グレーテ
ィングレンズにより往路と異なる位置に合焦せしめられ
る。従ってこの信号光を例えばハーフミラーにより２つ
のビームに分離し、その一方をフォーカシング用光検出
器に導き、他方をトラッキング用光検出器に導くことに
より、光源レーザの波長変化に伴う焦点位置ずれ並びに
焦点ビーム径の劣化を少なくした検出精度並びに信頼性
の高い光ディスク用ピックアップ装置が実現出来る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光ピックアップ、特にグレーティングレンズ系
を用いた光磁気型および追記型光ディスク用ピックアッ
プ装置に関する。

〔従来の技術〕

光ディスクのユーザー側で情報の書込みのできる追記型
・光ディスク装置において、情報をピットの形でディス
クに記録したあと、情報が正しく書込まれたか否かを確
認するために読み出しを行なう必要があるが、ディスク
が一周回るのを待たなくてもすむように読み出し用のビ
ームを書き込み用のビームスポットのそばに配する２ビ
ームの光ヘッドが研究されている。

一方、光ディスク装置の小型・軽量化、及びアクセス時
間の短縮といった要求から光ヘッドの大幅な小型・軽量
化・さらに低価格化等が望まれている。

かかる要望を充足するべく、近年、ホログラム素子を用
いた光ピックアップの開発が進められており、本願出願
人も先に特願昭61-43702号において、ホログラムレンズ
を用いた新規な２ビーム方式光ピックアップを提案し
た。

この２ビーム方式光ピックアップは第13図に示す如く、
２つの半導体レーザ101,102からの各レーザ光110,111を
各々収差を補正して光ディスク媒体107上のトラックの
溝方向に所定距離（ｄ）だけ離れた２つの集束位置P₁,P
₂に各々集束させる２つのホログラムレンズ103,104を有
し、さらに前記集束位置P₁,P₂からの各反射光112,113を
互いに逆の前記ホログラムレンズ104,103で受光し、各
検知器105,106へ導く構成を有する。半導体レーザ101か
らのレーザ光110は、ホログラムレンズ103によって光デ
ィスク媒体面107上の集束位置P₁に集光される。そし
て、そこからの反射光112は、もう一方のホログラムレ
ンズ104によって受光され検知器105へ導かれる。逆に半
導体レーザ102からのレーザ光111はホログラムレンズ10
4で集束位置P₂に集束され、その反射光113は、逆のホロ
グラムレンズ103によって受光され検知器106へ導かれ
る。この時、各レーザ光110,111の波長が異なるため、
各反射光112,113が各半導体レーザ102,101の位置にもど
ることはなく、隣接した各検知器105,106へ導かれる。

斯くして、各光路は空間時に分離されるため、従来の如
き偏光ビームスプリッタやλ/4板を必要とせず、光ピッ
クアップの大幅な軽量、小型化が可能となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるにホログラムは、波長の変化に伴い、回折角が変
化し、従ってレンズ作用を有するホログラム（ホログラ
ムレンズ）は光源の波長がλ_０からλ（λ_０＜λ）に変
化するとインライン型ホログラムレンズの場合は第14図
に示す如く、焦点距離（光軸方向の位置）が変化すると
供に収差が発生し、また、オフアクシス型ホログラムレ
ンズの場合には第15図に示す如く焦点距離の変化、収差
の発生に加え焦点位置が光軸から外れてしまう。

光ピックアップに用いる半導体レーザは温度変化や駆動
法の変化により、あるいは個体差による中心発振波長の
ばらつき等により周辺温度（０〜50℃）内において±12
nm程度もしくはそれ以上の発振波長の変化が伴う。即
ち、レーザの発振波長は実質上絶えず変化していると考
えることができ、このような半導体レーザの発振波長の
変化が生じると、ホログラムを用いた光ピックアップで
は前述の問題が発生し、ビームスポットが劣化する。そ
のため光信号の情報の読み出し、および書き込みが困難
となる。第15図に示すオフアクシス型ホログラムレンズ
の場合は半導体レーザの波長変化の影響を特に受け易
い。

ところで、本願出願人は先に、特願昭61−220870号明細
書において、上述の如き入射光の波長変動があってもそ
の影響を受けずに常に収差のない良好のビームスポット
を得ることができ且つ正確な安定した合焦性能を有する
グレーティングレンズ光学系を提案した。

本発明はこのグレーティングレンズ光学系を利用して上
記の問題点を解消し、軽量、小型、低廉という要求は充
足しつつ、尚且つ波長変動の影響を受けにくい高精度に
して信頼性の高い光ピックアップ装置を提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明によれば２つの半
導体レーザからの互いに波長の異なる２つのレーザ光を
各々光信号記録媒体上の異なる位置に集光し、各反射光
を受光することにより情報の記録及び読み出しを行なう
２ビーム方式の光ピックアップにおいて、前記２つの半導体レーザからの各レーザ光を軸対称に交
叉させる第１のグレーティングレンズと、該第１グレー
ティングレンズを透過した回折光を光信号記録媒体上の
一点に合焦させる第２のグレーティングレンズとが光軸
上に配置され、上記第１グレーティングレンズは光軸を
含む面により空間周波数の異なる少くとも２つの領域に
分割され、２つのレーザ光は第１グレーティングレンズ
の夫々の第１の領域を通り第２グレーティングレンズに
より光信号記録媒体上に収束せしめられ、かつ光信号記
録媒体により反射された２つの信号光は第２グレーティ
ングレンズにより軸対称に交叉されて第１グレーティン
グレンズの夫々の第２領域を通り光検出器に導かれるこ
とを構成上の特徴とする。

〔作用〕

半導体レーザの発散光は第１のグレーティングレンズに
入射し、第１のグレーティングレンズによって光軸対称
に交差するように回折し第２のグレーティングレンズに
入射した後、第２のグレーティングレンズによって光デ
ィスク上に無収差で集光する。このグレーティングレン
ズ系は後述の如く半導体レーザの発振波長が中心よりす
くなくとも±12nm変化しても、光ディスク上に無収差で
集光する。

このグレーティングレンズ系において、半導体レーザか
らの発散光は第１のグレーティングレンズの第１の領域
に入射し、第１のグレーティングレンズの第１の領域の
空間周波数に従って、軸対称の方向に回折し第２のグレ
ーティングレンズに入射し、その空間周波数に従って回
折し、光ディスク上に集光する。この時の入射光軸は光
ディスクの平面に対し傾斜している。光ディスクからの
反射信号光は、入射光と別径路（軸対称位置）をたどり
第２のグレーティングレンズに入射し、その空間周波数
に従って軸対称の方向に回折し、第１のグレーティング
レンズの第２の領域に入射し、その空間周波数に従って
回折し、光検知器に入射する。この時第１のグレーティ
ングレンズの第１、第２領域の空間周波数分布が等しい
と信号光が半導体レーザに戻り信号検知が行なえくなる
が第２領域の空間周波数分布は第１領域のそれと異って
いるため光検知器に導かれる。

従って第１グレーティングレンズの第２領域からの出射
光をハーフミラー等により２つに分割し、反射光（また
は透過光）をフォーカシング用光検出器に導いてフォー
カシング制御を行い、透過光（または反射光）をトラッ
キング用検出器に導いてトラッキング制御を行うことに
より光ピックアップが実現できる。

グレーティングレンズ系は後述するようにレーザビーム
の波長変動の影響を受けにくく、ある波長範囲内（例え
ば830±12nm）において、光ディスク上の一点に合焦さ
せることが出来る。

〔実施例〕

以下、本発明の好ましい実施例につき添付図面を参照し
て詳細に説明する。

まず初めに、本発明において重要な役割を果たすグレー
ティングレンズ系の構成について第16,17図を参照して
簡単に説明する。尚、このグレーティングレンズ系の詳
細構造は上記の特願昭61−220870号に開示されている。

第16図において、グレーティングレンズ系は第１、第２
のインライン型のグレーティングレンズ11,12を同一光
軸（一点鎖線）上に配置した構成であり、光軸上の点Ｐ
（コヒーレント光源）から発散する球面波を第１のグレ
ーティングレンズ11で光軸側に回折させ、光軸と一旦交
差させた後に、第２のグレーティングレンズ12によって
光軸上の所定の点Ｑに集束させるようにしたものであ
る。

上記第１のグレーティングレンズ11は、光軸に関して回
転対称の所定の空間周波数分布を有しており、光軸に関
して対称な任意の２点からの回折光が光軸上で交差する
ようにしてある。また、上記第２のグレーティングレン
ズ12は、光軸に関して回転対称の所定の空間周波数分布
を有しており、上記交差した回折光が光軸上の１点Ｑに
集束するようにしてある。

上記構成において、第１のインライン型グレーティング
レンズの任意の１点に同一方向から入射した、互いに異
なる波長λ₀,λ（λ_０＜λ）の２つの光の進路を考えて
みる。まず、第１のインライン型グレーティングレンズ
によって、波長λの光は波長λ_０の光よりも大きな角度
で回折されるとともに、これらの回折光はいずれも光軸
と交わった後に、第２のインライン型グレーティングレ
ンズ上に到達する。これらの光の到達点の光軸からの距
離は波長λの光の方が波長λ_０の光よりも遠い。次に、
これらの光は上記第２のインライン型グレーティングレ
ンズによって回折されるが、この時、波長λの光が波長
λ_０の光よりも大きな角度で回折されるので、２つの光
の間隔は次第に狭まっていき、最終的には１点で交わ
る。よって、２つのインライン型グレーティングレンズ
に所定の空間周波数分布を持たせておくことにより、上
記２つの光の交わる点を上記光軸上の指定の１点に置く
ことができる。

以上のことは第１のインライン型グレーティングレンズ
のどの点に入射した光についても言うことが出来、しか
も上記空間周波数分布は光軸に関して回転対称としてあ
るので、入射した発散球面波光はその波長が変化したと
しても、光軸上の上記所定の１点に集束され、従って収
差や焦点位置ずれが生じることはなくなる。

次に、上記グレーティングレンズ11,12の空間周波数分
布の具体的な決定方法について、第17図を用いて以下、
（ｉ）〜（iv）で述べる。尚、点Ｐと第１グレーティン
グレンズ11との距離をl1、２つのグレーティングレンズ
11,12間の距離をｄ、グレーティングレンズ12と点Ｑと
の距離をl2とする。

（ｉ）まず、点Ｐを発してグレーティングレンズ11の最
外周の点R1に達する、波長λ_０の光線を考える。この光
線は、点R1で回折され、グレーティングレンズ12の中心
の点r1（＝０）に達し、ここで更に回折されて点Ｑに達
するものとする（第17図中の実線ａ）。すると、上述し
た光路（Ｐ→R1→r1→Ｑ）を仮定することにより点R1,r
1における空間周波数F1,f1が決定される。

（ii）次に、波長がλ_０からλ（＞λ_０）に変った場合
について考える。点Ｐから点R1へと進んだ波長λの光線
は、点R1において、波長がλ_０のときよりも大きな角度
で回折され、グレーティングレンズ12上の点r2に達する
（破線ｂ）。ここで、波長がλであるときでも点Ｑに集
束するという条件から、点r2における空間周波数f2が決
定される。

（iii）波長がλ_０の場合に戻り、点r2で回折されて点
Ｑに達する光線がグレーティングレンズ11上のどの点か
ら来るのかを逆に求めることが出来る（実線ｃ）。その
グレーティングレンズ11上の点をR2とすると、点R2での
回折光が点Ｐに達するという条件から、点R2における空
間周波数F2が決定される。

（iv）再び波長がλになった場合を考え、上記（ii）と
同様にしてグレーティングレンズ12上の点r3（図示せ
ず）とその空間周波数f3を求める。そして波長をλ_０に
戻し、上記（iii）と同様にしてグレーティングレンズ1
1上の点R3（図示せず）とその空間周波数F3を求める。
このようにして点Rn（ｎ＝1,2,3,…）がグレーティング
レンズ11の中心に達するまで上記（ii）及び（iii）の
過程を繰り返すことにより、グレーティングレンズ11,1
2における半径方向の空間周波数分布が決定される。な
お、第２のグレーティングレンズ12の径は、点rnの位置
で決定される。

以上のようにしてグレーティングレンズ11,12の空間周
波数分布を決定することにより、点Ｐから発した光が、
基準となる波長λ_０とは異なる波長λであっても、これ
を無収差で点Ｑに集束させることが出来る。

本発明は上述の如きグレーティングレンズ光学系を利用
して光ピックアップ装置を実現したものであり、光信号
記録媒体として光ディスクを例にとり第１図以下を参照
して本発明の実施例を説明する。

本発明によれば各ビーム110,111（第13図）に対し第
１、２図に示す如く第１グレーティングレンズ11は光軸
を含む面により２つに分割される。このことを第３、４
図を参照して詳しく説明する。第３図において第１グレ
ーティングレンズ11、第２グレーティングレンズ12は夫
々回折角の異なる、即ち空間周波数の異なる２つの領域
11A₁,11B₁,12A₁,12B₁に分割される。尚、第２グレーテ
ィングレンズ12の第１、第２領域12A₁,12B₁は第１グレ
ーティングレンズ11に合わせて便宜上第1,第２領域に分
割したものであり、この第1,第２領域12A₁,12B₁は空間
周波数は同一であってもよい。即ち第２グレーティング
レンズ12は必ずしも２つの領域に分割する必要はない
（その理由は後述）。

このように構成したグレーティングレンズ系の第１グレ
ーティングレンズ11の第１領域11Aに第１の半導体レー
ザ101から光軸Ｚ（第３図）に対して傾斜した角度でビ
ーム110を当てると、それによりビームは軸対称に交差
するように曲げられて第２グレーティングレンズ12の第
１領域12A₁に入射する。そしてこのビームは更に第２グ
レーティングレンズ12により曲げられ、光ディスク107
上の一点Ｏに収束せしめられる。第１、第２グレーティ
ングレンズ11,12の空間周波数は半導体レーザ101からの
レーザビームが上述の光路をたどるように設計される。
点Ｏに斜めから入射したビーム112はそこで軸対称方向
に反射され、第２グレーティングレンズ12の第２領域12
B₁に入射する。そして往きのビーム110とは全く軸対称
的に曲げられ、第１グレーティングレンズ11の第２領域
11B₁に入射する。

ここで、第１グレーティングレンズ11の第１領域11A₁と
第２領域11B₁とが同一の空間周波数を有すると第１グレ
ーティングレンズ11の第２領域11B₁に入射した反射ビー
ム（信号光）112は半導体レーザ101に戻ってしまい、信
号光の検出ができない。そのため、第１グレーティング
レンズ11の第２領域11B₁はその第１領域11A₁と異なる空
間周波数を有するように設計されている。その結果、第
１グレーティングレンズ11の第２領域11B₁に入射した信
号光112は半導体レーザ101とは異なる位置の光検出器10
5に投射せしめられる。第１グレーティングレンズ11の
第２領域の空間周波数は光検出器105の位置に応じて決
定される。

上述の記載から明らかな如く、第２グレーティングレン
ズ12においては往きのビーム110と反射ビーム112とは全
く軸対称的となっていてよく、従って第２グレーティン
グレンズ12の第１、第２領域は第１グレーティングレン
ズに合わせて往きのビーム110が通過する部分を第１領
域、反射ビーム112が通過する部分を第２領域と名づけ
たが、全く同一の空間周波数を有する同一のグレーティ
ングレンズでよい。

以上のことは第２半導体レーザ102からの第２のビーム1
11についても全く同様に行われる。即ち、第５図に示す
如く、第１グレーティングレンズ11は光軸Ｚ（第３図）
を含む平面により空間周波数の異なる第１、第２領域11
A₂,11B₂に分割され、それに合わせて第２グレーティン
グレンズ12も名目上の第１、第２領域12A₂,12B₂に分割
される。光ディスク107の点Ｏ′で反射された信号光113
は第２グレーティングレンズ12の第２領域12B₂を介して
第１グレーティングレンズ11の第２領域11B₂により第２
半導体レーザ102とは異なる位置に設けられる第２光検
出器106に向って曲げられる。

このように、本発明の最大の特徴は２ビーム光ピックア
ップにおいて、ビーム111とビーム112のビーム収束の場
合と信号光検知の場合とを別径路をたどらせることにあ
る。

尚、以上の説明から判る如く、添字Ａは往きのビームに
対応し、添字Ｂは反射ビームに対応する。また、添字１
は第１グレーティングレンズ11に対応し、添字２は第２
グレーティングレンズ12に夫々対応する。従って、例え
ば11A₁は第１グレーティングレンズ11の往きのビーム11
0の通る第１領域を示すことになる。

第１、２図は上記の基本構想に基づく本発明の基本構成
を示すものである。

第１図は２つの半導体レーザ101,102からの往きのビー
ム110,111に対する構成を示し、第２図は光ディスク107
からの反射ビーム112,113に対する構成を示す。

一般に、２ビーム方式の光ピックアップによる光ディス
クへの情報の書き込み、読み出し法としては、波長λ_１
の第１のビームで書き込み、消去、トラック方向に距離
ｄだけ後の波長λ_２の第２のビームで読み出し（再生）
を行ない、正しく書き込みが行なわれたか否かを調べ
る。読み出しだけの場合は、どらの波長を用いても行な
うことができる。従って、第１図において紙面左右方向
（ｘ方向）がトラック溝方向とすると、第１ビーム110
に対する光ディスク上の合焦点をＯとすると、第２ビー
ム111に対する光ディスク上の合焦点はＯよりトラック
方向にｄだけずれたＯ′点となるように設計される。ｄ
は一般にｄ＝10〜20μｍである。

そのため第１ビーム110（λ_１）に対する第１グレーテ
ィングレンズ11の第１、第２領域11A₁,11B₁の光軸Ｚを
通る分割中心（Ｏに相当）に対し、第２ビーム111（λ
_２）に対する第１グレーティングレンズ11の第１、第２
領域の光軸Ｚ′を通る分割中心（Ｏ′に相当）は光ディ
スクのトラック方向（ｘ方向）にｄだけずらされてい
る。平面図でみたこの位置関係を第６図に示す。尚、第
６図においては第２ビーム111に対する第１、第２領域1
1A₂,11B₂を第１ビーム110に対する第１、第２領域11A₁,
11B₁に対し直交する配置構成としてあるが、これはその
分割中心O,O′がトラック方向（ｘ方向）にｄだけずれ
ていれば十分であり直交させることは必ずしも必要でな
い。

以上のトラック方向のずれ配置は第２グレーティングレ
ンズ12についても全く同様である。

実際の製造に際しては、第１グレーティングレンズ11を
形成する基板上に適当なマスク等を用いて４つの領域11
A₁,11B₁,11A₂,11B₂を第６図に示す如き配置に形成して
もよく、あるいは11A₁,11B₁,11A₂,11B₂に相当する４つ
のグレーティングレンズを同一平面に図示の如く配置し
てもよい。第２グレーティングレンズ12についても同様
である。第１領域11A₁,12A₁,および第２領域11B₁,12B₁
の空間周波数は例えば830nmを中心波長として設計さ
れ、第１領域11A₂,12A₂および第２領域11B₂,12A₂の空間
周波数は例えば780nmを中心波長として設計される。

尚、第１ビーム110と第２ビームの波長が同じであれ
ば、第１ビーム110に対する第１領域11A₁と第２ビーム1
11に対する第２領域11A₂との空間周波数は同一でよく、
同様に第１ビーム110に対する第２領域11B₁と第２ビー
ム111に対する第２領域11B₂との空間周波数は同一でよ
い。

第１図において、第１半導体レーザ101からの第１発散
光110（λ_１）は第１グレーティングレンズ11の第１領
域11A₁に所定角度で入射し、その空間周波数に従って軸
対称方向に回折し第２グレーティングレンズ112の第１
領域12A₁に入射する。その後第２グレーティングレンズ
12の第１領域12A₁の空間周波数に従って回折され光ディ
スク107の第１焦点Ｏに集光する。全く、同様に第２半
導体レーザ102からの第２発散光111（λ_２）は第１グレ
ーティングレンズ11の第１領域11A₂、第２グレーティン
グレンズ12の第１領域12A₂を通って光ディスク107の第
２焦点Ｏ′に集光する。

第２図において、第１半導体レーザ101からの集束光は
上述の如く光ディスク107の第１焦点Ｏに対し斜めに入
射し、そこで反射され、反射信号光112となる。信号光
は集束光と軸対称の別径路をたどり第２グレーティング
レンズの第２領域12B₁に入射し、その空間周波数に従っ
て軸対称方向に回折し、第１グレーティングレンズ11の
第２領域11B₁に入射し、その空間周波数に従って回折
し、第１光検知器105に導びかれる。第２半導体レーザ1
02からの集束光111（λ_２）は光ディスク107の第２焦点
Ｏ′によって反射され反射信号光113となる。信号光113
は第２グレーティングレンズの第２領域12B₂に入射し、
その空間周波数に従って軸対称の方向に回折され第１グ
レーティングレンズ11の第２領域11B₂に入射し、その空
間周波数に従って回折し第２光検知器106に導びかれ
る。

次に具体的なトラックエラー、フォーカスエラー検知に
ついて説明を行なう。

半導体レーザからのビームの波長は実質上絶えず変動す
るが、グレーティングレンズ系を用いることにより波長
変化に起因する収差は上述の如く吸収できる。

光ディスク装置は周知の如く、光ディスク107上のピッ
トからの反射光強度とランドからの反射光強度の差異が
あると、干渉した全反射光強度はその差異の度合に応じ
て弱められるが、ピットのないランド領域ではこのよう
な干渉がないので反射光強度は弱められないという現象
を利用して、回折限界近くまで絞ったビームスポットを
用いて、反射光強度を検出することによりピットの有
無、従って光信号を検出するものである。

第７図に情報再生時（第２半導体レーザ102）の信号検
知法を示す。第１グレーティングレンズ11の第２領域11
B₁により回折された回折光（信号光）113は偏光特性を
有する所謂偏光ビームスプリッタホログラム（PBSホロ
グラム）27を通り、そこで光磁気信号は光量差信号に変
換される。

即ち、PBSホログラム27はその回折角に応じて透過光量
を制限し、例えば透過光のみを光検知器に導き、光磁気
信号を光量差、即ち光量の強弱により検出する。

PBSホログラム27の透過光（エラー検知光）はハーフミ
ラー29により２つに分離され、その一方、例えば透過光
はフォーカシング用光検出器37に導き、そして他方、反
射光はトラッキング用光検出器39に導く。

フォーカシング用光検出器37及びトラッキング用光検出
器39は例えばそれ自体公知の分割式PINフォトダイオー
ドから構成される２分割あるいは４分割光検出器により
構成される。

光ディスクのピットの有無、即ちチャンネル・ビットの
信号はこれら分割光検出器の出力の強弱で識別される。

第８図（１）はトラッキング用光検出器39を形成する２
分割光検出器の配置構成の一例を示す。例えば光磁気デ
ィスクではトラッキングは光ディスクの案内溝により行
われる。トラッキング用光検出器39を構成する２分割フ
ォト・ダイオード39a,39bの分割面は光ディスク107の案
内溝、即ち、トラック方向（ｘ方向）に平行に位置す
る。第８図（１）において、光磁気ディスク107に結像
するビームが案内溝の中心に位置している時は第８図
（１）の（ａ）に示す如くビームスポットはフォト・ダ
イオード39a,39bの分割面中心に位置する。尚、（ｂ）
はビームが案内溝の右側（ｙ方向）にずれた場合を示
し、この場合には一方のフォト・ダイオード39bの受光
量が一部暗くなり、反対にビームが案内溝の右側（−ｙ
方向）にずれた場合には（ｃ）に示す如く他方のフォト
・ダイオード39aの受光量が一部暗くなる。尚、レーザ
ビームをグレーティングレンズ系内で軸対称に交叉させ
るため、収差ビームの位置ずれによる暗い部分は反転し
てフォト・ダイオード39a,39bの分割面の近傍に現れる
ことになる。尚、第２図に示すトラッキングエラー検出
法は両フォト・ダイオード39a,39bの光量差を検出する
プッシュ・プル法を利用したものである。

第８図（２）はフォーカシング用光検出器37を構成する
４分割光検出器の配置構成の一例を示す。４分割光検出
器37はその受光領域が４つに分割されたPINフォト・ダ
イオード37a,37b,37c,37dから構成され、４分割光検出
器37は第８図（１）の（ａ）に示す如く、合焦状態にお
いてフォト・ダイオード37a,37b,37c,37dの中心にビー
ムスポットが当たるように配置される。光ディスク10が
合焦位置から第２グレーティングレンズ12に近ずくと４
分割光検出器37上の信号光のスポットは第８図（１）の
（ｂ）に示す如く横長の楕円になり、逆に遠ざかると
（ｃ）に示す如く縦長の楕円となる。

従って、４分割光検出器37の４個の領域37a,37b,37c,37
dの光出力の差、即ち（I1＋I2）−（I3＋I4）を測れば
合焦状態では“0"、光ディスクが近ずいた場合は＜０、
遠ざかった場合は＞０になる。従って、この誤差信号
（I1＋I2）−（I3＋I4）が０になるように光学系をアク
チュエータ（図示せず）により上下に制御することによ
りフォーカシングが行える。このフォーカシング制御は
ハーフミラー29によって起こる非点収差を利用した非点
収差法によるものである。

第９図に情報再生産時の信号検知法の別の実施例を示
す。この実施例ではハーフミラー29の反射光をフォーカ
シング用検知光とし、ハーフミラー29の透過光をフォー
カシング用検知光としている。また、トラッキング用検
知器39は第８図の場合と同様に２分割光検出器を用いて
プッシュプル法によって行う。第10図（１）はオントラ
ックを示し、（ｂ），（ｃ）はそれぞれビームが−ｙ方
向、ｙ方向にずれた場合を示す。この場合も分割線はト
ラックと平行になるように設置される。第10図（２）は
フォーカシング用光検知器37における光分布を示す。こ
の第２実施例ではフォーカシングはナイフエッジ36を用
いたそれ自体公知のナイフエッジ法を用いている。第10
図（２）の（ａ）はオンフォーカスを示し、（ｂ），
（ｃ）はそれぞれディスクが近い場合、遠い場合を示
す。ナイフエッジ36のエッジは例えばｘ軸上にくるよう
に配置される。フォーカシング用光検知器37は２分割式
のものを用い、その分割線がナイフエッジと平行になる
ように設置される。

第11図は情報記録消去時（第１半導体レーザ101を利
用）の信号検知法を示す。２ビーム方式の光ピックアッ
プの場合、情報の記録・消去時の信号検知はトラッキン
グのみで行えば十分とされている。従って第１グレーテ
ィングレンズ11の第２領域11B₁からの出射光（信号光）
112をハーフミラーにより２分割する必要はなく、直接
トラッキング用光検出器37′に導びけばよい。従って、
この場合、トラッキング用光検出器37′は第２図に示す
光検出器105に相当する。トラッキング用光検出器37′
は第９図に示すトラッキング用光検出器37と全く同様に
２分割光検出器により構成され、従ってその光分布は第
10図（１）と全く同一である。

第12図に本発明に係る光ピックアップの具体的構造の一
例を示す。この実施例では、第１グレーティングレンズ
11と第２グレーティングレンズ12とを直交配置しその間
に折り曲げミラー51を介在させることにより装置全体の
薄型化を図っている。

尚、Ｔは光ディスク107上のトラックＴを示す。

尚、フォーカシング用光検出器或いはトラッキング用光
検出器によりフォーカシングエラーあるいはトラッキン
グエラーが検出された時の光学系の調整は、例えば光学
系全体を適当なアクチュエータ（図示せず）により光デ
ィスク107に対して所定方向に動かすことにより行うこ
とができる。

以上の各実施例において、３個の光検出器は上記の単
一、２分割あるいは４分割フォト・ダイオードに限ら
ず、その他の光検出器を用い得ることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上の如く、本発明によれば発振波長の変化の影響を受
けにくい、収差の少ないグレーティングレンズ光学系を
用いることにより、焦点位置ずれ並びに焦点ビーム径の
劣化を起こしにくい、トラッキング制御、フォーカシン
グ制御の作動信頼性の高い、軽量、小型、廉価な高性能
の２ビーム式光ピックアップ装置が実現出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に係る２ビーム式光ピックア
ップ装置の基本構成を示す図であり第１図はビーム収束
の場合、第２図は信号光収束の場合を夫々示し、第３図
は本発明の基本構想を示す図、第４図は第１のビームに
対する本発明の基本構成を示す図、第５図は第２のビー
ムに対する本発明の基本構成を示す図、第６図は第１グ
レーティングレンズにおける第１ビーム、第２ビームの
２分割領域の幾何学的平面配置関係示す図、第７図は情
報再生時の信号検出方法を示す図、第８図（１）は第７
図に示される２分割型トラッキング用光検出器の３種の
ビーム検出状態を示す図、第８図（２）は第７図に示さ
れるフォーカシング用光検出器を構成する４分割光検出
器の３種のビーム検出状態を示す図、第９図は本発明の
別の実施例を示す第７図と同様の図、第10図（１）は第
９図に示される２分割型トラッキング用光検出器の３種
のビーム検出状態を示す図、第10図（２）は第９図に示
される２分割型フォーカシング用光検出器の３種のビー
ム検出状態を示す図、第11図は情報書き込み、消去等の
信号検出方法を示す図、第12図は本発明に係る光ピック
アップの具体的構造の一例を示す図解図、第13図は本願
出願人の先願に開示した２ビームホログラムピックアッ
プの基本構成を示す図、第14図はインライン型ホログラ
ムレンズの焦点ずれを示す図、第15図はオフアクシス型
ホログラムレンズの焦点ずれを示す図、第16図は本発明
において用いられるグレーティングレンズ光学系の基本
構成を示す図、第17図は第16図に示されるグレーティン
グレンズの空間周波数の決定方法を説明する図。 11……第１グレーティングレンズ、12……第２グレーテ
ィングレンズ、37……フォーカシング用光検出器、39…
…トラッキング用光検出器、101,102……半導体レー
ザ、105,106……検知器、110,111……レーザ光、112,11
3……反射光、11A₁,11A₂……第１領域、11B₁,11B₂……
第２領域。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者池田弘之神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者稲垣雄史神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２つの半導体レーザ（101,102）からの互
いに波長の異なる２つのレーザ光（110,111）を各々光
信号記録媒体（107）上の異なる位置（O,O′）に集光
し、各反射光（112,113）を受光することにより情報の
記録及び読み出しを行なう２ビーム方式の光ピックアッ
プにおいて、前記２つの半導体レーザ（101,102）からの各レーザ光
（110,111）を軸対称に交叉させる第１のグレーティン
グレンズ（11）と、該第１グレーティングレンズを透過
した回折光を光信号記録媒体（107）上の一点に合焦さ
せる第２のグレーティングレンズ（12）とが光軸上に配
置され、上記第１グレーティングレンズは光軸を含む面
により空間周波数の異なる少くとも２つの領域（11A₁,1
1B₁,11A₂,11B₂）に分割され、２つのレーザ光は第１グ
レーティングレンズの夫々の第１の領域（11A₁,11A₂）
を通り第２グレーティングレンズにより光信号記録媒体
上に収束せしめられ、かつ光信号記録媒体により反射さ
れた２つの信号光は第２グレーティングレンズにより軸
対称に交叉されて第１グレーティングレンズの夫々の第
２領域（11B₁,11B₂）を通り光検出器（37,39,37′）に
導かれることを特徴とする２ビーム式光ピックアップ。