JPS63228429A

JPS63228429A - 光ヘツド装置

Info

Publication number: JPS63228429A
Application number: JP62061725A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Ono; 小野　雄三
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1987-03-16
Filing date: 1987-03-16
Publication date: 1988-09-22
Anticipated expiration: 2009-11-30
Also published as: JPH0697518B2

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）この発明は、いわゆる書換え型（Ｅ−ＤＲＡＷ）の光磁
気ディスク装置の記録、再生に用いる光ヘッド装置に関
する。

（従来の技術）光磁気ディスクの従来の光ヘッド装置を第２図に示す。

光源である半導体レーザ１の放射光２は、コリメーティ
ングレンズ３でコリメート光４に変換され、ビームスプ
リッタ５を透過し、全反射プリズム６で全反射されて光
路を９０°折り曲げ、収束レンズ７でディスク而８に収
束される。先ディスク面からの反射光は逆の経路でビー
ムスプリッタ５で反射される。反射された光はレンズ９
で収束光に変換され、偏光ビームスプリッタ１０で互い
に直交する偏光の透過光１１と反射光１２に分割される
。透過光１１は２分割光検出器１３に入射し、光検出素
子１４と１５の差信号でプッシュプル法によるトラック
誤差信号を得る。一方、反射光１２は、円筒レンズ１６
により非点収差波面となり、４分割光検出５１７により
、非点収差法によるフォーカス誤差信号を得る。すなわ
ち、光検出素子１８．１９．２０．２１の出力電圧を各
々Ｖ（１８）、　Ｖ（１９）、　Ｖ（２０）、　Ｖ（２
１）とすると、フォーカス誤差信号ｆ！Ｖ（１８）＋Ｖ
（２０）−Ｖ（１９）−Ｖ（２ｔ）で得られる。ＲＦ倍
信号偏光ビームスプリッタ１０で分割した直交する偏光
強度の差信号として得られるので、光検出素子１４．１
５の出力電圧を各々Ｖ（１４）、　Ｖ（１５）とすると
ＲＦ倍信号Ｖ（１４）＋Ｖ（１５）−Ｖ（１８）−Ｖ（
１９）−Ｖ（２０）−Ｖ（２１）となる。第２図の従来
例では、ビームスプリッタ５は非偏光型なので、半導体
レーザ１の偏光面を光学系の配置基板に対して４５°に
設定することで、偏光ビームスプリッタ１０の分割ビー
ムを光学系の配置基板と平行にできるが、ビームスプリ
ッタ５の光利用効率が低い、しかしビームスプリッタ５
を偏光型とすると偏光方向が制約されるので、光学系の
配置基板内に光学系を配置するためにビームスプリッタ
５とレンズ９の間に１７２波長板を挿入して偏光面を回
転する方法がとられる。

（発明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、剛化されているも
のでも大きさが４０　Ｘ　４０　Ｘ　３０ｍｍ２程度以
上あり、従って重量も重く光デイスク全体の小型化、軽
量化の障害となっていた。

また、トラッキング誤差検出にプッシュプル法を採用し
ているため、トラック誤差信号にもとづき収束レンズ８
をアクチュエータ（図示せず）で光軸に垂直な方向に動
かした場合、収束レンズの光軸と、トラッキング誤差検
出用の２分割光検出器の分割線にずれが生じ、光検出素
子１２と１３への入射光量がアンバラスになる。この結
果、トラッキング誤差信号に直流オフセットが発生し、
トラッキング誤差制御の制御範囲が狭くなるという欠点
を有していた。又、ＲＦ倍信号フォーカス誤差信号、ト
ラック誤差信号の間の干渉があり、サーボが不安定にな
るという問題もあった。

さら、に、上述した従来の光ヘッドは光学研磨が必要な
光学部品を多数使用することから調整が大変でコスト高
になるという欠点を有していた。

本発明の目的は、上記欠点を解消して、小型かつ低価格
な光ヘッド装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明の光ヘッド装置は、光源と前記光源からの光を記
録媒体上に絞り込む結像レンズ系と、前記記録媒体から
の反射光を前記結像レンズ系の光軸外に取り出すビーム
スプリッタと、異なる特性の複数領域から成る格子レン
ズと、偏光プリズムと、受光面を複数に分割された光検
出器とから構成され、前記格子レンズは、前記ビームス
プリッタを経てきた前記記録媒体からの反射光を前記領
域ごとに回折して、１次回折光を前記光検出器の第１群
の光検出素子に導くように配置され、前記偏光プリズム
は、前記格子レンズからの０次回折光を互いに直交する
２つの偏光に分離して、前記光検出器の第２群の光検出
素子に導くようにしたことを特徴とする光ヘッド装置で
ある。

（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、受光光用光学系を軽量・簡略化するために
格子レンズを用いる。格子レンズには、１次回折光の他
に格子レンズを直接透過した０次回折光がある。そこで
この０次回折光を受光してＲＦ倍信号得る。さらに本発
明では、１次回折光でフォーカス誤差信号をとり出すた
めに、格子レンズを特性の異なる領域に分割することに
より、その境界線を従来の光ヘッド装置におけるナイフ
ェツジと等価な作用をさせている。

また、トラッキング誤差信号を取り出すためにコリメー
ティングレンズの光軸と格子レンズが交わる点を中心と
してわずかに離れた、異なる格子方向を有する２つの領
域を格子レンズに形成しておくことにより、この２つの
領域からの回折光強度比較することでプッシュプル法の
原理によりトラッキング誤差信号を得ることができる。

すなわち、格子レンズに入射光をＲＦ信号光とフォーカ
ス誤差信号光とトラッキング誤差検出光とに分割するビ
ームスプリッタ機能を待たさせている。

（実施例）次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１の実施例の基本構成を示す斜視図
である。光源１の放射光２は、ビームスプリッタ５を透
過し、コリメーティングレンズ３でコリメート光４に変
換され、全反射プリズム６で全反射されて光路を９０°
折り曲げ、収束レンズ７で光デイスク面８に収束される
。光デイスク面からの反射光は、逆の経路でもどり、コ
リメーティングレンズ３で収束光に変換され、ビームス
プリッタ５で反射される。反射された光は格子レンズ２
２により回折され、８分割光検出２４上の６個の光検出
素子から成る第１群光検出素子に入射する。０次回折光
は偏光プリズム２３により直交する２つの偏光光に分割
され、２個の光検出素子から成る第２群光検出素子に入
射する。

第３図は、第１図の格子レンズ２２と８分割光検出器２
４との関係を説明するための部分斜視図である。

第３図では、格子レンズ内の分割領域とトラックとの方
向関係を示すため省略線２５を介して収束レンズ８とデ
ィスク面９を同時に示しである。

格子レンズ２２は、４つの格子レンズ領域から成り、コ
リメーティングレンズ３の光軸と交わる線３５を境に焦
点距離と回折方向の異なるＡ領域格子レンズ（第１の領
域）３６とＢ領域格子レンズ（第２の領域）３７に分け
られ、さらに、分割線３５上にはＡ領域格子レンズ３６
、及びＢ領域格子レンズ３７と焦点距離、回折方向の異
なるＣ領域格子レンズ（第３の領域）３８、Ｄ領域格子
レンズ（第４の領域）３９がそれぞれ形成されている。

Ａ領域格子レンズ３６は０次回折光５９の収束点から発
散する球面波と８分割光検出器２４の分割線上の点４０
から発散する球面波との干渉縞に相当する格子パターン
を持っている。Ｂ領域格子レンズ３７は０次回折光５９
の収束点から発散する球面波と８分割光検出器２４の分
割線上の点４１から発散する球面波との干渉縞に相当す
る格子パターンを持っている。Ｃ領域格子レンズ３８は
Ｏ次回折光５９の収束点から発散する球面波と、８分割
光検出器の光検出素子２３０上の点４２から発散する球
面波との干渉縞に相当するパターンを持っている。Ｄ領
域格子レンズ３９はＯ次回折光５９の収束点から発散す
る球面波と、８分割光検出器の光検出素子２９上の点４
３から発散する球面波との干渉縞に相当するパターンを
持っている。

第３図では格子のピッチ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。このような格子レンズ２
２を用いているのでディスク面８から反射して格子レン
ズに入射する光は、回折光５５．５６゜２６及び２７と
して８分割光検出器上の点４０．４１．４２及び４３に
各々収束到達する。又、回折を受けなかった０次回折光
５９は、偏光プリズム２３で直交する２つの偏光光に分
割され、８分割光検出器２４上の光検出素子５７．５８
にに収束到達する。ＲＦ倍信号光検出素子５７、５８の
差信号として得られる。

第４図は８分割光検出器２４の中央部の６分割光検出素
子上の回折光の状態を説明するための図である。第４図
（ａ）はディスク面８上に光ビームが収束している合焦
状態を示す図、Ａ領域格子レンズ３６からの回折光５５
およびＢ領域格子レンズ３７からの回折光５６は８分割
光検出器２４の第１分割線４４上に、第２分割線４５を
はさんで各々収束する。第４図（ｂ）はディスク面８が
変位して収束レンズ７から遠ざかったデフォーカス状態
の回折光を示す図である。回折光５５、５６は８分割光
検出器２４の光検出素子３３および光検出素子３２にそ
れぞれ入射し、光検出素子３１および光検出素子３４に
は入射しない。

第４図（Ｃ）はディスク面８が変位して収束レンズ７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５５．５６は８分割光検出器２４の光検出素子３１
と光検出素子３４にそれぞれ入射し、光検出素子３３と
光検出素子３２には入射しない。したがって、８分割光
検出器２４の中央の４光検出素子３１．３２．３３゜３
４の出力を８１．８２．８３．８４とすれば、焦点誤差
信号は（８１＋　８４）　−（８２＋　８３）から得ら
れる。

一方、トラッキング誤差信号は、ディスク面８上の絞り
込みスポットがトラックの中心がずれるともどり光の強
度分布がアンバランスになることを利用する。格子レン
ズ２２のＣ領域格子レンズ３８の中心とＤ領域格子レン
ズ３９の中心を結ぶ線が収束レンズの光軸と格子レンズ
が交わる点を含み、かつ、ディスクのトラッキング誤差
方向と平行になるようにしておく。トラック誤差が発生
するとＣ領域格子レンズ３８に入射する光量とＤ領域格
子レンズ３９に入射する光量に差が生じる。この光量差
は、２つの光検出器２９．３０の出力差として検出する
ことができ、この信号の正負により、トラッキング誤差
方向も検知することができる。

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
れが生じるため、光源である半導体レーザの発振波長変
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講じられている。８分割光検出
器２４では、第１分割線４４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１分割線４４に平
行な方向の位置変動について第２分割線４５を越えるか
、又は光検出器からはずれない限り問題はない。第１分
割線に直交する方向の位置変動について８分割光検出器
２４の中央の４光検出素子３１．３２．３３．３４の出
力が変化するので注意が必要であるが、本発明の格子レ
ンズＡ、Ｂ領域は、この方向の空間周波数をほとんと持
たないので、この方向の回折光の位置変動は無視できる
。

また、トラッキング誤差を検出する光検出器２９゜３０
に関しては、回折光が各光検出器の中心に入射するよう
にできるので、半導体レーザの波長が変動して問題は無
い。

トラッキング誤差検出方式としてプッシュプル方式を採
用し、誤差修正のために収束レンズを動かす方法では、
誤差検出側の光学系の光軸とレンズ側の光軸にずれが生
じ、トラック誤差検出用光検出器への入射光量差が発生
するため誤差信号にオフセットが生じる。この問題点を
解決するために、本発明では次のような対策を講じてい
る。Ｃ領域、Ｄ領域の格子レンズ３８．３９は、光軸に
ついて対称で等しい面積に入射する光を検出するように
配置されている。したがって、誤差検出系光軸に対して
収束レンズ光軸がトラックに垂直方向にずれた場合もＣ
領域、Ｄ領域の格子レンズ３８．３９には入射する光量
に変化はなく、トラック誤差オフセットの発生は抑制さ
れる。

第５図は本発明の第２の実施例に用いる格子レンズ２８
を示す図である。

第１の実施例では８分割光検出器２４の第１分割線４４
はディスクトラック方向と垂直であるが、本実施例では
、８分割光検出器２４の第１分割線４４はディスクのト
ラック方向と平行に配置され、そのためにＣ領域、Ｄ領
域格子レンズ３８．３９は格子レンズ２８の分割線３５
をはさんで両側に配置されている。

８分割光検出器２４の配置は、格子レンズへの入射光の
光軸を中心にして、第１の実施例で示した配置から、格
子レンズ２２の分割線３５と共に任意の角度だけ回転さ
せた配置ももちろん可能である。さらに、トラック誤差
検出用の光検出器２９．３０の配置は、Ｃ領域格子レン
ズ３８からの回折光２４とＤ領域格子レンズ３９からの
回折光２５を分離して独立に検出できれば任意にするこ
とができる。第６図は、本発明の第３の実施例に用いる
格子レンズ６０を示す図である。光学系の構成は、第１
図（詳細は第３図）と同じであるので省略する。格子レ
ンズ６ｏは、２つの境界線６１と６２により４つの領域
に分割されており、第１の実施例のＡ、　Ｂ、　Ｃ，Ｄ
領域に相当するのが各６３．６４゜６５、６６である。

したがってトラック方向を図に示す６７の矢印方向に設
定することで、第１の実施例と同じ動作が得られる。

（発明の効果）本発明の光ヘッド装置は受光系部分の光学部品が格子レ
ンズと偏光プリズムだけでよく、これまで多数の部品を
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。

また、本発明に用いる格子レンズは表面凹凸型の素子で
あるので、金型を作製すれば熱プレス法、あるいはフォ
トポリマー法等によりレプリカが容易に得られるので、
安価に量産することができる。又、本発明では、トラッ
キング信号を得るための領域（Ｃ，Ｄ領域）を設けてい
るので、上で説明したように収束レンズの移動によるト
ラックオフセットが生じない。さらに、本発明では、Ｒ
Ｆ倍信号誤差信号は、格子レンズをビームスプリッタと
して分離されているので、信号量干渉が小さくサーボを
安定である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例を示す斜視図、第２図
は、従来の光ヘッド装置の一例を示す斜視図、第３図は
、第１の実施例の部分斜視図、第４図は、８分割光検出
器上の回折光の状態を説明するための図、第５図及び第
６図は、各々本発明の第２及び第３の実施例に用いる格
子レンズを示す図である。１、・・半導体レーザ、２・・・放射ビーム３・・・コ
リメーティングレンズ、４・・・コリメートビーム５・・・ビームスプリッタ、６・、・全反射プリズム７
・・・収束レンズ、８・・・光デイスク面９−・・レン
ズ、１０・・・偏光１１・・・透過光、１２・・０反射光１３、１７・・・２分割光検出器、１４、１５．１８．１９．２０．２１．２９．３０．３
１．３２．３３．３４．５７．５８・・・光検出素子１６・・・円筒レンズ、２２、２８．３６．３７．３８．３９．６０．６３．６
４．６５．６６・・・格子レンズ２３・・・偏光プリズム、２４・・・８分割光検出器２
５・・・省略線、２６．２７．５５．５６・・・回折光
３５、６１．６２・・・境界線、４０．４１．４２．４
３．５７．５８・・・収束点４４・・・第１分割線、４
５・・・第２分割線第１図第　　２　図８、光デイスク面１７．４分割光検出器第３図第５図第６図ｂｌ　ｂｌ４６０

Claims

【特許請求の範囲】

　光源と前記光源からの光を記録媒体上に絞り込む結像
レンズ系と、前記記録媒体からの反射光を前記結像レン
ズ系の光軸外に取り出すビームスプリッタと、異なる特
性の複数領域から成る格子レンズと、偏光プリズムと、
受光面を複数に分割して複数の光検出素子群として構成
した光検出器とから構成され、前記格子レンズは、前記
ビームスプリッタを経てきた前記記録媒体からの反射光
を前記領域ごとに回折して、１次回折光を前記光検出器
の第１群の光検出素子に導くように配置され、前記偏光
プリズムは、前記格子レンズからの０次回折光を互いに
直交する２つの偏光に分離して、前記光検出器の第２群
の光検出素子に導くようにしたことを特徴とする光ヘッ
ド装置。