JPS62289933A - 光ヘツド装置 - Google Patents

光ヘツド装置

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JPS62289933A
JPS62289933A JP61132724A JP13272486A JPS62289933A JP S62289933 A JPS62289933 A JP S62289933A JP 61132724 A JP61132724 A JP 61132724A JP 13272486 A JP13272486 A JP 13272486A JP S62289933 A JPS62289933 A JP S62289933A
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JP
Japan
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light
lens
photodetector
optical head
diffracted light
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Yuzo Ono
小野 雄三
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NEC Corp
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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】 3、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15をコリメート
光16にするコリメーティングレンズ17と、収束レン
ズ18と、ビームスプリンタプリズム19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20
及び21と、光検出素子22及び23から成る2分割光
検出器と、光検出素子24及び25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6に対し、収束
ビーム5が丁度焦点を結んでいる時は、ウェッジプリズ
ム20゜21からの光ビーム26及び27は、各々、光
検出素子22及び23の間と、光検出素子24及び25
の間に収束しているが、収束ビーム5がディスク面6に
対してデフォーカスした時は、光ビーム26及び27は
互いに離れる方向に、又は、互いに接近する方向にデフ
ォーカスするので、光検出素子22及び23の差動出力
、又は、光検出素子24及び25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図に示す光検出素子22及び23の出力の和
と、光検出素子24及び25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 X 40 X 3(hm 3程度あ
り、従って重量も重く、光デイ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906曲げて、光源から分離さ
せ、その後方に光検出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5coop効果を利用した小型光ヘッドが捉
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1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
自己結合効果は、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
クの回転中は、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の幅でゆれ動いており、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5COOP効果により、光デイスク上の信
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へノドを
実現することが可能な光ヘッド装置を捷供することにあ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の光ヘット装置は、半導体レーザ光源と、前記光
源の像を記録媒体上に絞りこむ結像レンズと、前記光源
の脇に配置されその受光面が互いに平行な分割線で4分
割された光検出器と、前記光源と前記結像レンズとの間
に設けられ、前記結像レンズの光軸と交わる前記分割線
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
記境界線を境に分割して前記光検出器の左右2つの分割
線上にそれぞれ導く格子レンズとを備えることを特徴と
している。
〔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、光デイ
スク面からの反射光を光検出器に導くために、格子レン
ズを用いる。格子レンズには所望の+1次回折光の他に
0次回指光がある。
0次回指光は格子レンズを直接透過した光である。
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り面に行く光
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か挿入されたのと同しになる
。
一方、ディスク面からの反射光に対しては、所望の千1
次回jR光を用いるとハーフプリスムや、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、格子レンズはヒームス
プリノタとして作用することになる。この結果、小型、
軽量の光ヘット装置を構成できる。
さらに本発明では、光軸外にとり出した情報光から信号
の他、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、格子レンズの収束距離を結像レンズの光
軸と交わる線を境に4いに異ならせることにより、第2
図に示す従来の光へ7FW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、本発明の一実施例の基本構成を示す正面断面
図である。半導体レーザlの放射光2は、格子レンズ3
を0次回折光として通過し、結像レンズ4によりディス
ク面6上の点7に収束される。
ディスク面6からの反射光は、結像レンズ4により収束
され、格子レンズ3により回折され、回折光8及び回折
光10として、半導体レーザの脇にある光検出素子32
.33.34.35からなる4分割光検出器28に到達
する。
第3図は、第1回の光ヘット装置の右側面図を示す。第
3図に示すように、格子レンズ3は軸外しレンズで、各
々収束点11及び9を持ち、ディスク面6からのもどり
光を軸外し部に置かれた4分割光検出器28に導く。
格子レンズ3を半導体レーザlの方向から見た時の格子
の配置の様子を第4図に模式的に示ず。
格子レンズのピッチと方向は、配置をわかりやすくする
ために実際より大きく書いである。格子レンズ3は、結
像レンズ4の光軸と交わる線を境に、収束距離の異なる
左側格子レンズ29と右側格子レンズ30とから構成さ
れている。左側格子レンズ29の+1次回折光は第1図
及び第3図に示す点9に収束する。一方、右側格子レン
ズ30の+1次回折光は、第1図及び第3図に示す点1
1に収束する。
そこで、4分割光検出器28の光検出素子32.33゜
34、35を第1図に示すように左側回折光8を光検出
素子32と33で、右側回折光10を光検出素子34と
35で検出するようにし、ディスク面6に光ビーム5が
収束している合焦状態で4分割光検出器28上の両回指
光のスポット径が等しくなるように配置することで、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5図は、4分割光検出器28上の回折光の状態を説明
するための図である。第5図(alは、ディスク面6上
に光ヒーム5が収束している合焦状態を示す図で、左側
回折光8及び右側回折光10は等しいスポット径になっ
て4分割光検出器28の左右2つの分割線上に到達して
いる。第5図(blは、ディスク面6が面ふれして、結
像レンズ4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8及び10の収束点は、合焦時よりも
格子レンズ3から遠くなるので、第5図+blに示すよ
うに、4分割光検出器28−Lでは、左側回1)1光8
のスポット径が大きくなり、右側回折光IOのスポット
径か小さくなる。しかし、格子レンズの境界線に対応す
る半円スポットの境界線31の位置は変化しない。
したがって、光検出素子32及び35の出力が増加し、
光検出素子33及び34の出力が減少する。反対に、デ
ィスク面6が結像レンズから遠ざかった場合は、回折光
8及び10の収束点は合焦時よりも格子レンズ3に近く
なるので、第5図(C)に示すように、4分割光検出器
上では、左側回折光8のスポット径が小さくなり、右側
回折光10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31の位置は変化しない。したがって
、光検出素子32及び35の出力が減少し、光検出索子
33及び34の出力が増加する。
以上の考察により、光検出素子32.33.34.35
の出力電圧を各々V(32L V(33)、 V(34
)、 V(35)とすれば、偵点誤差信号は、V (3
2) + V (35)−V (33) −V (34
)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ずれ信号は、半導体レーザlからの
放射光2のディスク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。第1図の紙面に垂直な方向にトラ
ックが延びている配置であるとすると、トラックずれに
より回折光8と10の強度比が変わるため、4分割光検
出器2Bの光検出素子32及び33の出力信号の和と、
光検出素子34及び35の出力信号の和とに差が生じる
。従ってトラッキング信号は、v (32) 十V (
33) −v (34)−V (35)により検出でき
、この差信号の正負により、トラックずれの方向も検知
することができる。
ディスクからの信号は、4分割光検出器28の光量の総
和V (32) + V (33) + V (34)
 十V (35)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
れが生しるため、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ほどこされている。
今、回折角による位置ずれを光検出器28上で、分割線
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6図に点線で示したような分割線に平行な方向の
位置変動については、何ら信号強度に変化を及ぼさない
ので問題ない。第7図に点線で示したような分割線に直
交する方向の位置変動については、光検出素子32〜3
5の出力が変化するので注意が必要である。トラッキン
グ誤差信号はv (32) + V (33) −V 
(34) −V (35)であり、情報信号はV (3
2) + V (33) 十v (34)±V (35
)であるから変化は生しない。フォーカス誤差信号につ
いては、本発明では、4分割光検出器上の2つの回折光
の分割線に直交方向の変動が同し方向になるように第1
図に示すように4分割光検出器28を格子レンズ3の境
界線と結像レンズ4の光軸とを含む平面の片側に配置し
、さらに4分割光検出器28上の回折光8と10の間隔
と4分割光検出器の左右2つの分割線の間隔とを等しく
することにより、次に述べるように波長変動に対しフォ
ーカス誤差を生じないようにしている。このような配置
をとった時の各光検出素子32〜35の出力を第8図に
示す。第8図(a)の曲線36.37はフォーカスエラ
ーΔZに対する出力電圧v = V (34)〜V (
35)を、曲線38、39はV −V (32) −V
 (33)を示す。点線と実線は、第7図の実線と点線
の場合に対応する。このように、V (34) −V 
(35)又はv (32) −v (33)は、回折光
の位置変動に対して第8図(a)に示すようにオフセッ
ト電圧を生じ、フォーカス誤差を生じてしまうが、本発
明ではフォーカス誤差信号をv (32)+ V (3
5) −V (33) −V (34)でとっているの
で、第8図(b)に曲線40及び41で示すように、回
折光が位置変動してもほとんどオフセットを生じない。
第8図fblでΔ2はフォーカスエラー、VFはフォー
カス誤差信号で、点線41と実線4oは第7図の実線と
点線の場合に対応している。
〔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、これまで光デイ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
ッドのサイズを縮小することが可能となる。
さらに本発明によれば、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装置を実現すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の基本構成を示す断面図、 第2図は従来の光ヘッド装置の一例を示す断面図、 第3図は第1図に示す実施例の右側面図、第4図は第1
図に示す実施例の格子レンズの構成を示す平面図、 第5図、第6図及び第7図は4分割光検出器上の回折光
の状態を説明するための図、 第8図はフォーカスエラーに対するフォーカス誤差信号
の変化を説明するための図である。 1・・・半導体レーザ 尤 2.15・・・放射レー礒 3・・・格子レンズ 4・・・結像レンズ 5・・・収束ビーム 6・・・ディスク面 7.9.11・・・収束点 8.10・・・回折光 22.23,24,25,32,33.34.35・・
・光検出素子16・・・コリメート光 17・・・コリメーティングレンズ 18・・・収束レンズ 19・・・ビームスプリンタプリスム 20.21 ・・・ウェッジプリズム 26.27・・・分割光ビーム 28・・・4分割光検出器 29・・・左側格子レンズ 30・・・右側格子レンズ 31・・・半円スポットの境界線 36、37.38.39・・・光検出素子の差信号40
.41・・・フォーカス誤差信号 代理人弁理士   岩  佐  義  幸鴛 R吋 L’l  ■ はく 、)’に 第3図 第4図 第6図 第7図 (a)     (b)     (C)第5図 (a)        (b) 第8図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体レーザ光源と、前記光源の像を記録媒体上
    に絞りこむ結像レンズと、前記光源の脇に配置されその
    受光面が互いに平行な分割線で4分割された光検出器と
    、前記光源と前記結像レンズとの間に設けられ、前記結
    像レンズの光軸と交わる前記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分割
    して前記光検出器の左右2つの分割線上にそれぞれ導く
    格子レンズとを備えることを特徴とする光ヘッド装置。
  2. (2)前記光検出器を前記境界線と前記光軸とを含む平
    面の片側に配置し、かつ、前記光検出器上の前記反射光
    の間隔と、前記左右2つの分割線の間隔とを等しくした
    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
    装置。
JP61132724A 1985-12-10 1986-06-10 光ヘツド装置 Expired - Lifetime JPH0622063B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61132724A JPH0622063B2 (ja) 1986-06-10 1986-06-10 光ヘツド装置
EP86117152A EP0228620B1 (en) 1985-12-10 1986-12-09 Optical head comprising a diffraction grating for directing two or more diffracted beams to optical detectors
DE8686117152T DE3679648D1 (de) 1985-12-10 1986-12-09 Optischer kopf mit einem beugungsgitter zum richten von zwei oder mehreren gebeugten lichtstrahlen auf optische detektoren.
US06/940,007 US4945529A (en) 1985-12-10 1986-12-10 Optical head comprising a diffraction grating for directing two or more diffracted beams to optical detectors

Applications Claiming Priority (1)

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JP61132724A JPH0622063B2 (ja) 1986-06-10 1986-06-10 光ヘツド装置

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JPS62289933A true JPS62289933A (ja) 1987-12-16
JPH0622063B2 JPH0622063B2 (ja) 1994-03-23

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5253237A (en) * 1989-06-06 1993-10-12 Sharp Kabushiki Kaisha Optical head device

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59177734A (ja) * 1983-03-29 1984-10-08 Toshiba Corp 焦点誤差検出装置
JPS6150227A (ja) * 1984-08-17 1986-03-12 Akai Electric Co Ltd 光ピツクアツプ装置

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JPH0622063B2 (ja) 1994-03-23

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