JP2000195091A - 光ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 情報記録媒体の複屈折量の大小に関わらずフ
ォーカスエラー信号のオフセット量を従来に比べてより
小さくし、かつフォーカスエラー信号の検出感度の低下
やフォーカスエラー信号検出のリニアリティ範囲を狭め
てしまうことを防ぐ。 【解決手段】 光ビームを放射する放射光源と、光ビー
ムを収束させる第１の収束光学系と、第１の収束光学系
の焦点近傍に設けられる情報記録媒体によって反射され
る光ビームを収束させる第２の収束光学系と、第２の収
束光学系によって収束される光ビームの光路中に配置さ
れ、第２の収束光学系によって収束される光ビームを回
折する回折素子と、回折素子により回折された回折光を
検出する複数の光検出領域を有する光検出器とを備え、
光検出器と回折素子の間に開口を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ヘッド装置、光
ディスク記録再生装置及び光ディスク記録再生方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】高密度・大容量の記憶媒体として、ピッ
ト状パターンを有する光ディスクを用いる光メモリ技術
は、ディジタルオーディオディスク、ビデオディスク、
文書ファイルディスク、さらにデータファイル等へと、
その応用範囲は飛躍的に拡大しつつある。かかる光メモ
リ技術においては、情報は微小に絞られた光ビームを介
することによって、高い精度と信頼性をもって光ディス
ク等の光記録媒体で記録再生される。この記録再生動作
は、ひとえにその光学系に依存している。

【０００３】その光学系の主要部である光ヘッド装置の
基本的な機能は、回折限界の微小スポットを形成する収
束、光学系の焦点制御とトラッキング制御及びピット信
号の検出、に大別される。これらの機能は、その目的と
用途に応じて各種の光学系と光電変換検出方式の組み合
わせによって実現されている。

【０００４】一方、近年、ＤＶＤと称する高密度・大容
量の光ディスクが実用化され、動画のような大量の情報
を扱える情報媒体として脚光を浴びている。このＤＶＤ
光ディスクは、従来の光ディスクであるコンパクトディ
スク（以下、「ＣＤ」と略記する。）と比較して記録密
度を大きくするために、情報記録面でのピットサイズを
小さくしている。従って、ＤＶＤ光ディスクを記録再生
する光ヘッド装置においては、スポット径を決定する光
源の波長や、収束レンズの開口数（NumericalApertur
e：以下、「ＮＡ」と略記する。）がＣＤの場合と異な
っている。因みに、ＣＤの場合、光源の波長は略０．７
８μｍ、ＮＡは略０．４５であるのに対し、ＤＶＤ光デ
ィスクの場合は、光源の波長は略０．６３〜０．６５μ
ｍ、ＮＡは略０．６である。従って、ＣＤとＤＶＤ光デ
ィスクの２種類の光ディスクを一つの光ディスクドライ
ブで記録再生しようとすると、２つの光学系を有する光
ヘッド装置が必要になる。

【０００５】一方、光ヘッド装置の小型化、薄型化、低
コスト化については強い要求があり、ＣＤとＤＶＤの光
学系はできる限り共用化する方向にある。例えば、光源
はＤＶＤ用の光源を用いて、収束用レンズだけをＤＶＤ
光ディスク用とＣＤ用の２種類の収束用レンズを用いた
り、収束用レンズも共用化してＮＡだけをＤＶＤ光ディ
スクの時は大きく、ＣＤの時には小さくするように、機
械的又は光学的に変える等の方式が採用されているのが
実状である。

【０００６】以下、上述した光ヘッド装置のうち、光学
的に収束用レンズのＮＡを変える方式について図面を参
照しながら説明する。なお、各図の左下部に表示したｘ
ｙｚ座標において、同一座標軸が図面上での同一方向を
示すものとする。

【０００７】図４は従来の光ヘッド装置における光学系
の構成図である。図４において、１は半導体レーザを示
し、波長は略０．６５μｍである。半導体レーザ１は図
４の左下に図示したｘｙｚ座標のｘｚ面内に偏光面を有
する直線偏光した光ビームを出射するように配置されて
いる。

【０００８】２は光ビームを示し、半導体レーザ１から
出射する。３は偏光異方性ホログラムを示し、図４のｘ
ｚ面内に偏光面を有する偏光の約７０％を透過し、ｙｚ
面内に偏光面を有する偏光の約１００％を回折するよう
に配置されている。偏光異方性ホログラム３のホログラ
ムパターンは中央部と外周部で回折方向が異なり、かつ
中央部からの回折光が焦点位置の異なる複数の光ビーム
に変換されるように形成されている。

【０００９】４は４分の１波長板を示し、直線偏光を円
偏光に変換する。５はコリメータレンズを示し、光ビー
ム２を平行光に変換する。６は対物レンズを示し、対物
レンズ６のＮＡは０．６である。

【００１０】７は光ディスクを示す。９は第１の回折光
を示し、偏光異方性ホログラム３の中央部によって回折
された光である。８は第２の回折光を示し、偏光異方性
ホログラム３によって回折されたもう一つの光である。
第１の回折光９と、第２の回折光８とでは、第１の回折
光９のほうが、偏光異方性ホログラム３側に収束位置を
有する。１０は光検出器を示し、複数の光検出領域から
なっている。

【００１１】以上のように構成された光ヘッド装置にお
いて、まず半導体レーザ１から出射した光ビーム２は、
ｘｙｚ座標のｘｚ面内に偏光面を有する直線偏光光であ
る。光ビーム２は、偏光異方性ホログラム３に入射す
る。偏光異方性ホログラム３はｘｚ面内に偏光面を有す
る偏光の約７０％の光を透過し、ｙｚ面内に偏光面を有
する偏光の約１００％光を回折するので、光ビーム２は
そのまま偏光異方性ホログラム３を透過して、次に４分
の１波長板４によって円偏光に変換される。円偏光に変
換された光ビーム２は、コリメータレンズ５により平行
光に変換された後、対物レンズ６によって収束され、光
ディスク７の情報記録面に微小なスポットを形成する。

【００１２】しかし、ＣＤとＤＶＤ光ディスクとでは、
基板表面から情報記録面までの厚みが異なるため、光デ
ィスク７がＤＶＤ光ディスクの時には、殆ど収差のない
微小スポットが形成できるが、光ディスク７がＣＤの時
には収差が発生するため、ＣＤの再生に十分なスポット
が得られない。ＣＤの再生には対物レンズ６を通過する
光のうち、ＮＡが約０．３８以下の光だけを用いると収
差が少なくなり、良好なスポットが得られることが知ら
れている。光ディスク７の情報記録面で反射された光は
対物レンズ６によって平行光となり、コリメータレンズ
５によって収束され、収束途中の光ビームは４分の１波
長板４を通過してｙｚ面内に偏光面を有する直線偏光光
となり、偏光異方性ホログラム３によって約１００％回
折される。

【００１３】偏光異方性ホログラム３は、反射してきた
光ビームのうち、対物レンズ６のＮＡが約０．３８以下
である光が通過する中央部の領域と外周部の領域とでは
回折方向が異なり、中央部の領域の光は回折光９、８と
なって光検出器１０に入射する。このとき、回折光９と
回折光８とでは収束位置が異なり、回折光９の方が回折
光８よりも、偏光異方性ホログラム３に近い位置に収束
する。

【００１４】回折光９、８は光検出器１０に入射して検
出される。この光検出器１０の出力を演算することによ
ってフォーカスエラー信号が得られる。また、情報信号
は、ＤＶＤ光ディスクの場合には偏光異方性ホログラム
３の中央部の領域と外周部の領域から回折するすべての
回折光から得られ、ＣＤの場合には偏光異方性ホログラ
ム３の中央部から回折する回折光９、８から得られる。
このようにＣＤの場合には、情報記録面から反射してき
た光のうち、対物レンズ６のＮＡが約０．３８以下であ
る収差の少ない光線を情報信号の検出に用いることによ
り、良好に信号検出が可能となる。

【００１５】また、光ディスク７にディスク基材往復光
路で半導体レーザ１の略２分の１波長分の複屈折がある
場合、半導体レーザ１から出射したｘｚ面内に偏光面を
有する直線偏光光の約７０％は透過し、透過した光は４
分の１波長板４を通過して円偏光となり、コリメータレ
ンズ５を透過し、対物レンズ６によって光ディスク７の
情報記録面に集光し反射された光はディスク基材往復光
路で略２分の１波長分の複屈折により光ディスク７によ
って反射される前の光より２分の１波長分位相の進んだ
円偏光となり、対物レンズ６を透過し、コリメータレン
ズ５によって収束され、収束途中の光ビームは４分の１
波長板４を通過してふたたびｘｚ面内に偏光面を有する
直線偏光光となり７０％は偏光異方性ホログラム３を透
過し、半導体レーザ１へもどるが、残りのｘｚ面内に偏
光面を有する直線偏光光３０％は偏光異方性ホログラム
３で複数の光に回折され、光検出器１０へ入射すること
になり、フォーカスエラー信号として検出される。つま
り光ディスクに複屈折がある場合でもない場合に比較し
て再生信号の約３分の１は、検出できるため充分に良好
な信号を得ることが可能なのである。

【００１６】フォーカスエラー信号の検出方法はたとえ
ば、特開平２−１８５７２２号公報に開示されている公
知のＳＳＤ（スポットサイズ検出）法であり、図５と図
６を用いて詳述する。

【００１７】図５はフォーカスエラー信号の検出方法を
説明するための図であって、同図において図４と同一物
については同一番号を付して説明を省略する。なお図
５、図６では、偏光異方性ホログラム３と４分の１波長
板４の配置が異なるが作用は同じである。

【００１８】図５（ａ）では、光ディスク７の情報記録
面の位置は対物レンズ６の焦点位置よりも対物レンズ６
から遠ざかる向きにあり、回折光９と回折光８の焦点位
置はコリメータレンズ５に近づく。

【００１９】図５（ｂ）では光ディスク７の情報記録面
の位置は対物レンズ６の焦点位置に一致している。回折
光９と回折光８の焦点位置は光検出器１０の表面に対し
て対称位置になり、結果、光検出器１０上での回折光
９、８のビームサイズは同じになる。

【００２０】図５（ｃ）では光ディスク７の情報記録面
の位置は対物レンズ６の焦点位置よりも対物レンズ６に
近づく向きにあり、回折光９と回折光８の焦点位置はコ
リメータレンズ５から遠ざかる。図５（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）それぞれの状態での光検出器１０上に生成される
回折光のスポットを図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示
す。

【００２１】図６において１０は光検出器であり、８ａ
〜８ｄ及び、９ａ〜９ｄは図５における回折光９と回折
光８の分割された光である。この分割はホログラム素子
３を領域分割することによって行われている。１１〜１
４は光検出器１０の一部の検出領域であり、検出領域１
１と検出領域１４の出力の和をＦＥ１で示し、検出領域
１２と検出領域１３の出力の和をＦＥ２で示す。図５
（ａ）は図６（ａ）に対応する図であって図６（ａ）に
おいては、回折光スポット８ａ〜８ｄの寸法は回折光ス
ポット９ａ〜９ｄの寸法よりも小さくなる。

【００２２】図６（ｂ）は図５（ｂ）に対応する図であ
って、図６（ｂ）においては、回折光スポット８ａ〜８
ｄの寸法は回折光スポット９ａ〜９ｄの寸法と等しくな
る。図６（ｃ）は図５（ｃ）に対応する図であって、図
５（ｃ）においては回折光スポット８ａ〜８ｄの寸法は
回折光スポット９ａ〜９ｄの寸法よりも大きくなる。

【００２３】説明を容易にするために分割された回折光
スポット８ａ〜８ｄ及び９ａ〜９ｄの各４分の１円を仮
想的に合成して図７に示す。図７（ａ）は図６（ａ）に
対応する図であって１５、１６は回折光スポットであ
り、それぞれ、図６に示した回折光スポット８ａ〜８
ｄ、９ａ〜９ｄを合成したものである。１７〜２２は検
出領域であり、検出領域１７は図６に示した検出領域１
１に、検出領域１８は検出領域１２と１３に、検出領域
１９は検出領域１４に、検出領域２０は検出領域１３
に、検出領域２１は検出領域１１と１４に、検出領域２
２は検出領域１２にそれぞれ対応している。

【００２４】フォーカスエラー信号は検出領域の出力Ｆ
Ｅ１とＦＥ２の差（ＦＥ１−ＦＥ２）によって得られ、
図６（ａ）の時には負になり、図６（ｂ）の時には０に
なり、図６（ｃ）の時には正になる。従ってフォーカス
エラー信号が０になるように対物レンズ６を動かすこと
によって対物レンズ６の焦点位置と光ディスク７の情報
記録面の位置を一致させることが可能となる。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の構成では、複屈折を持った光ディスクを記録再
生する場合に、フォーカスエラー信号に信号光とは関係
のない回折光による不要光である迷光が光検出器上に集
光するため、フォーカスエラー信号にオフセットを生
じ、フォーカスエラー信号の検出感度を低下させる等の
課題があった。

【００２６】以下、図面を参照しながらフォーカスエラ
ー信号の検出感度が低下する仕組みについて説明する。
光ディスク７にディスク基材往復光路で半導体レーザ１
の略２分の１波長分の複屈折がある場合、半導体レーザ
１から出射したｘｚ面内に偏光面を有する直線偏光光の
約７０％は透過し、透過した光は４分の１波長板４を通
過して円偏光となり、コリメータレンズ５を透過し、対
物レンズ６によって光ディスク７の情報記録面に集光し
反射された光はディスク基材往復光路で略２分の１波長
分の複屈折により光ディスク７によって反射される前の
光より２分の１波長分位相の進んだ円偏光となり、対物
レンズ６を透過し、コリメータレンズ５によって収束さ
れ、収束途中の光ビームは４分の１波長板４を通過して
ふたたびｘｚ面内に偏光面を有する直線偏光光となり７
０％は偏光異方性ホログラム３を透過し、半導体レーザ
１へもどるが、残りのｘｚ面内に偏光面を有する直線偏
光光３０％は偏光異方性ホログラム３で複数の光に回折
され、光検出器１０へ入射することになり、フォーカス
エラー信号として検出される。しかしながら、半導体レ
ーザ１から出射した本来フォーカスエラー信号として使
用しないｘｚ面内に偏光面を有する直線偏光光の約３０
％は回折され、回折された光のほとんどはコリメータレ
ンズ５に入射しないが、一部の回折された光は４分の１
波長板４を通過して円偏光となり、コリメータレンズ５
を透過し、対物レンズ６によって光ディスク７情報記録
面に集光し反射された光はディスク基材往復光路で略２
分の１波長分の複屈折により光ディスク７によって反射
される前の光より２分の１波長分位相の進んだ円偏光と
なり、対物レンズ６を透過し、コリメータレンズ５によ
って収束され、収束途中の光ビームは４分の１波長板４
を通過してふたたびｘｚ面内に偏光面を有する直線偏光
光となるため、偏光異方性ホログラム３を７０％が透過
し、光検出器１０へ入射することになる。

【００２７】ここで、図６、図８を用いて課題である半
導体レーザ１から出射した本来フォーカスエラー信号と
して使用しないｘｚ面内に偏光面を有する直線偏光光の
約３０％の回折光が光検出器１０へ入射するまでについ
て詳細な説明を以下に示す。

【００２８】図８は、図４に示す各構成部品を点または
平面で簡略表示し、図４と同一物については同一番号を
付してある。３ａは、偏光異方性ホログラム３の有効光
使用領域、３ｂは偏光異方性ホログラムの回折領域、２
ａは前記偏光異方性ホログラムの有効光使用領域３ａを
通る回折光の一光線、２ｂは偏光異方性ホログラムの回
折領域３ｂを通る回折光の一光線である。半導体レーザ
１から出射した前記偏光異方性ホログラム３の有効光使
用領域３ａを通った回折光の一光線２ａは、前述したよ
うにｘｚ面内に偏光面を有する直線偏光光のため回折さ
れ、４分の１波長板４を通過して円偏光となり、コリメ
ータレンズ５を透過し、対物レンズ６によって光ディス
ク７情報記録面に集光し反射された光はディスク基材往
復光路で略２分の１波長分の複屈折により光ディスク７
によって反射される前の光より２分の１波長分位相の進
んだ円偏光となり、対物レンズ６を透過し、コリメータ
レンズ５に入射せず、光検出器１０上に集光しない。つ
まり、偏光異方性ホログラムの有効光使用領域３ａを通
った回折光は、光検出器１０に帰らないため問題とはな
らない。

【００２９】しかし、半導体レーザ１から出射した偏光
異方性ホログラム３の回折領域３ｂを通った回折光の一
光線２ｂは、前述したようにｘｚ面内に偏光面を有する
直線偏光光のため回折され、４分の１波長板４を通過し
て円偏光となり、コリメータレンズ５を透過し、対物レ
ンズ６によって光ディスク７情報記録面に集光し反射さ
れた光はディスク基材往復光路で略２分の１波長分の複
屈折により光ディスク７によって反射される前の光より
２分の１波長分位相の進んだ円偏光となり、対物レンズ
６を透過し、コリメータレンズ５によって収束され、収
束途中の光ビームは４分の１波長板４を通過してふたた
びｘｚ面内に偏光面を有する直線偏光光となるため、偏
光異方性ホログラム３の有効光使用領域３ａと偏光異方
性ホログラム３の回折領域３ｂとの間の領域を７０％が
透過し、光検出器１０へ入射することになる。つまり、
前述の光検出器１０入射する光は図６で説明した光検出
器１０上の一部の検出領域１１、１２、１３、１４のど
れか又はまたがって入射するためＦＥ１とＦＥ２の差で
作られるフォーカスエラー信号にオフセットを発生さ
せ、またフォーカスエラー信号の検出感度を低下又は変
動させることとなる。

【００３０】結果、フォーカスエラー信号にオフセット
が加わり、ジッタ最良点からフォーカス位置がずれてし
まう、フォーカスエラー信号の検出感度低下や検出のリ
ニアリティ範囲を狭めてしまい耐振動特性の低下を招く
という課題を有していた。

【００３１】本発明は、上記課題を克服すべく、情報記
録媒体の複屈折量の大小に関わらずフォーカスエラー信
号のオフセット量を従来に比べてより小さくし、かつフ
ォーカスエラー信号の検出感度の低下やフォーカスエラ
ー信号検出のリニアリティ範囲を狭めてしまうことを防
ぐことを目的とする。

【００３２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にかかる光ヘッド装置は、光ビームを放射する
放射光源と、光ビームを収束させる第１の収束光学系
と、第１の収束光学系の焦点近傍に配置された情報記録
媒体によって反射される光ビームを収束させる第２の収
束光学系と、第２の収束光学系によって収束される光ビ
ームの光路中に配置され、第２の収束光学系によって収
束される光ビームを回折する回折素子と、回折素子によ
り回折された回折光を検出する複数の光検出領域を有す
る光検出器とを備え、光検出器と回折素子の間に円形の
開口を設けることを特徴とする。

【００３３】かかる開口を設けることにより、回折光の
うちフォーカスエラー信号にオフセットを発生させる要
因となるものが遮光されるので、光検出器に入射せず、
フォーカスエラー信号の検出感度の低下や変動を抑制す
ることが可能となる。

【００３４】また、本発明にかかる光ヘッド装置は、開
口の直径が、第１の収束光学系の有効径に基づいて、第
２の収束光学系の焦点距離と開口の配置される位置から
光検出器までの光軸方向の距離によって比例算出される
値以上の直径であることが好ましい。かかる値より小さ
ければ、本来有効光として扱わなければならない回折光
まで遮光してしまうからである。

【００３５】また、本発明にかかる光ヘッド装置は、第
１の収束光学系の有効径を３．９６ｍｍ、第２の収束光
学系の焦点距離を１８ｍｍ以上２０ｍｍ以下とし、開口
を光検出器から光軸方向に３．９ｍｍ以上４．３ｍｍ以
下の距離に配置し、開口の直径を０．７９ｍｍ以上とす
ることが望ましい。実用範囲内で、第２の収束光学系の
焦点距離を２０ｍｍ、開口を光検出器から光軸方向に
４．０ｍｍの距離に配置した場合に、開口の直径を０．
７９ｍｍ以上としなければ、本来有効光として扱わなけ
ればならない回折光まで遮光してしまうからである。

【００３６】また、本発明にかかる光ヘッド装置は、開
口の形状を楕円形状又は長円形状とすることが好まし
い。開口の形状が円形である場合と同等の効果が期待で
きるからである。

【００３７】また、本発明にかかる光ヘッド装置は、開
口を楕円形状又は長円形状とし、かつ楕円形状又は長円
形状の長軸の長さを、第１の収束光学の有効径に第１の
収束光学系が情報記録媒体に記録された情報列を横断す
る最大移動量を加算した値に応じた第１の収束光学系の
有効径から第２の収束光学系の焦点距離と開口の配置さ
れる光検出器からの光軸方向の距離によって比例算出さ
れる値とし、楕円形状又は長円形状の開口における長軸
の方向を情報記録媒体に記録された情報列を横断する方
向に応じた方向と略一致させることが好ましい。フォー
カスエラー信号のオフセットを発生させる要因となる回
折光を遮光するためである。

【００３８】また、本発明にかかる光ヘッド装置は、第
１の収束光学系が、第２の収束光学系を兼ねていること
が好ましい。一体型とすることで、部品点数の減少に伴
う製造コストの削減が期待できるからである。

【００３９】また、本発明にかかる光ヘッド装置は、回
折素子が、回折効率の偏光異方性を有するホログラム素
子であることが好ましい。有効な回折光を制御しやすい
からである。

【００４０】また、本発明にかかる光ヘッド装置は、回
折光からフォーカスエラー信号を検出する手段を備える
ことが好ましい。フォーカスエラー信号を検出できるこ
とにより、対物レンズを移動等させて、対物レンズの焦
点距離と情報記録媒体の情報記録面の位置とを一致させ
ることが容易になるからである。

【００４１】また、本発明にかかる光ヘッド装置は、回
折素子に開口を一体に形成することが好ましい。一体型
とすることで、部品点数の減少に伴う製造コストの削減
が期待できるからである。

【００４２】次に、上記目的を達成するために本発明に
かかる光ヘッド装置は、光ビームを放射する放射光源
と、光ビームを収束させる第１の収束光学系と、第１の
収束光学系の焦点近傍に設けられる情報記録媒体により
反射される光ビームを収束させる第２の収束光学系と、
第２の収束光学系によって収束される光ビームの光路中
に配置され、収束途中の光を回折し、かつ光ビーム光束
の半径方向に複数の領域に分割される回折素子と、収束
された回折光を検出する複数の光検出領域を有する光検
出器とを備え、第２の収束光学系と回折素子の間に円形
の浮遊光除去用開口を設けることを特徴とする。

【００４３】かかる円形の浮遊光除去用開口を設けるこ
とにより、回折光のうちフォーカスエラー信号にオフセ
ットを発生させる要因となるものが遮光できるだけでな
く、光検出器へ回折光を安定して入射させることができ
るので、浮遊光の信号成分に対してノイズの発生を抑制
することができ、ジッタの劣化やオフセットの抑制が可
能となる。

【００４４】また、本発明にかかる光ヘッド装置は、浮
遊光除去用開口の直径を第１の収束光学系の有効径より
第２の収束光学系の焦点距離と浮遊光除去用開口の配置
される位置から光検出器までの光軸方向の距離によって
比例算出される値以上の直径とすることが好ましい。か
かる値より小さければ、本来有効光として扱わなければ
ならない回折光まで遮光してしまうからである。

【００４５】また、本発明にかかる光ヘッド装置は、回
折素子に浮遊光除去用開口を一体に形成することが好ま
しい。一体型とすることで、部品点数の減少に伴う製造
コストの削減が期待できるからである。

【００４６】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下、本発明の
実施の形態１にかかる光ヘッド装置について、図面を参
照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１に
かかる光ヘッド装置における光学系の構成図である。な
お、図４で示した従来の光ヘッド装置の構成と同一のも
のについては同一番号を付して説明を省略する。図１に
おいて図４と異なるのは、円形の開口を有する点にあ
る。

【００４７】図１において、１は半導体レーザを示し、
波長は略０．６５μｍである。半導体レーザ１は図１の
左下に図示したｘｙｚ座標のｘｚ面内に偏光面を有する
直線偏光した光ビームを出射するように配置されてい
る。

【００４８】２は光ビームを示し、半導体レーザ１から
出射する。３１は半導体レーザ１から出射される光ビー
ム２の有効光だけを通過制限するための円形の開口を示
す。３は偏光異方性ホログラムを示し、図１のｘｚ面内
に偏光面を有する偏光の約７０％を透過し、ｙｚ面内に
偏光面を有する偏光の約１００％を回折するように配置
されている。偏光異方性ホログラムは、例えばニオブ酸
リチウムを基板として、一部のリチウムをプロトン交換
して作製されるものや、ガラス基板に液晶を含有した樹
脂を塗布し、ドライエッチングで作製されるものがあ
る。偏光異方性ホログラム３のホログラムパターンは中
央部と外周部で回折方向が異なり、かつ中央部からの回
折光が焦点位置の異なる複数の光ビームに変換されるよ
うに形成されている。

【００４９】４は４分の１波長板を示し、直線偏光を円
偏光に変換する。５はコリメータレンズを示し、光ビー
ム２を平行光に変換する。６は対物レンズを示し、対物
レンズ６のＮＡは０．６である。

【００５０】また、７は光ディスクを示す。９は第１の
回折光を示し、偏光異方性ホログラム３の中央部によっ
て回折された光である。８は第２の回折光を示し、偏光
異方性ホログラム３によって回折されたもう一つの光で
ある。第１の回折光９と、第２の回折光８とでは、第１
の回折光９のほうが、偏光異方性ホログラム３側に収束
位置を有する。１０は光検出器を示し、複数の光検出領
域からなっている。

【００５１】光ディスク７にディスク基材往復光路で半
導体レーザ１の略２分の１波長分の複屈折がある場合、
半導体レーザ１から出射した光ビーム２のうち開口３１
により有効光だけを通過させ、偏光異方性ホログラム３
に入射しｘｚ面内に偏光面を有する直線偏光光の約７０
％は透過する。

【００５２】透過した光は４分の１波長板４を通過して
円偏光となり、コリメータレンズ５を透過し、対物レン
ズ６によって光ディスク７の情報記録面に集光し、反射
される。

【００５３】反射された光は、ディスク基材往復光路で
略２分の１波長分の複屈折により光ディスク７によって
反射される前の光より２分の１波長分位相の進んだ円偏
光となり、対物レンズ６を透過し、コリメータレンズ５
によって収束される。

【００５４】収束途中の光ビームは４分の１波長板４を
通過して、再度ｘｚ面内に偏光面を有する直線偏光光と
なって７０％は偏光異方性ホログラム３を透過し、半導
体レーザ１へ戻る。

【００５５】しかし、残りのｘｚ面内に偏光面を有する
直線偏光光３０％は偏光異方性ホログラム３で複数の光
に回折され、光検出器１０へ入射することになり、図６
で説明したフォーカスエラー信号として検出される。

【００５６】次に、図２は図１に示す各構成部品を点又
は平面で簡略表示したものであり、図１と同一の物につ
いては同一番号を付してある。図２において、２ａは開
口３１を通過し偏光異方性ホログラム３に入射する光線
及び開口３１を通過する有効回折光の一光線を示し、２
ｂは開口３１を通過する光線について、開口３１のない
場合を想定した仮想回折光の一光線を示す。

【００５７】半導体レーザ１から出射された開口３１を
通過する有効回折光の一光線２ａは、偏光異方性ホログ
ラム３に入射し、ｘｚ面内に偏光面を有する直線偏光光
のため回折され、４分の１波長板４を通過して円偏光と
なり、コリメータレンズ５を透過し、対物レンズ６によ
って光ディスク７情報記録面に集光し反射される。反射
された光は、ディスク基材往復光路で略２分の１波長分
の複屈折により光ディスク７によって反射される前の光
より２分の１波長分位相の進んだ円偏光となり、対物レ
ンズ６を透過し、コリメータレンズ５に入射せず、光検
出器１０上には集光しない。

【００５８】ここで、開口３１のない場合を想定した半
導体レーザ１から出射した偏光異方性ホログラム３を通
る仮想回折光の一光線２ｂは、ｘｚ面内に偏光面を有す
る直線偏光光のため回折され、４分の１波長板４を通過
して円偏光となり、コリメータレンズ５を透過し、対物
レンズ６によって光ディスク７情報記録面に集光し反射
される。反射された光はディスク基材往復光路で略２分
の１波長分の複屈折により光ディスク７によって反射さ
れる前の光より２分の１波長分位相の進んだ円偏光とな
り、対物レンズ６を透過し、コリメータレンズ５によっ
て収束され、収束途中の光ビームは４分の１波長板４を
通過してふたたびｘｚ面内に偏光面を有する直線偏光光
となるため、偏光異方性ホログラム３を７０％が透過
し、光検出器１０へ入射することになる。

【００５９】しかし、開口３１がない場合を想定した仮
想回折光の一光線２ｂは、光検出器１０と偏光異方性ホ
ログラムの間に開口３１を設けたことにより、開口を通
過することなく遮られ、光検出器１０に入射することは
ない。

【００６０】その結果、前述の光検出器１０上に形成さ
れる一部の検出領域から作られるフォーカスエラー信号
にオフセットを発生させることもなく、またフォーカス
エラー信号の検出感度を低下又は変動を抑制することが
可能となる。

【００６１】本発明の実施の形態１においては、偏光異
方性ホログラムと４分の１波長板は別のものとして構成
しているが、一体として形成されたものとして構成して
も特に問題はない。

【００６２】また、本発明の実施の形態１においては、
偏光異方性ホログラムと開口について、別個独立したも
のとして構成しているが、偏光異方性ホログラムの片側
の面に開口を一体形成しても同様の効果が期待できる。

【００６３】さらに、本発明の実施の形態１において、
開口の形状は円形に限定されるものではなく、楕円形状
又は長円形状とし、楕円形状又は長円形状の長軸の方向
を情報記録媒体に記録された情報列を横断する方向と略
一致させ、対物レンズの移動量と対物レンズの有効径を
加算した値に応じた所定の比例式で算出される値を開口
の長軸長とすることでも同様の効果が期待できる。

【００６４】（実施の形態２）以下、本発明の実施の形
態２にかかる光ヘッド装置について、図面を参照しなが
ら説明する。図３は、本発明の実施の形態１にかかる光
ヘッド装置における光学系の構成図である。図３は、図
１で示した実施の形態１にかかる光ヘッド装置の構成と
以下に述べる点を除いては同じであり、図１と同一のも
のについては同一番号を付して説明を省略する。図３に
おいて図１と異なるのは、浮遊光除去用開口３２を有す
る点にある。

【００６５】図３において、半導体レーザ１から出射し
た光ビーム２はｘｚ面内に偏光面を有する直線偏光光で
ある。光ビーム２は、偏光異方性ホログラム３に入射す
る。偏光異方性ホログラム３は、ｘｚ面内に偏光面を有
する偏光の約７０％の光を透過し、ｙｚ面内に偏光面を
有する偏光の約１００％光を回折するので、光ビーム２
はそのまま偏光異方性ホログラム３を透過して、次に４
分の１波長板４によって円偏光に変換される。円偏光に
変換された光ビーム２は、浮遊光除去用開口３２を通過
し、コリメータレンズ５により平行光に変換された後、
対物レンズ６によって収束され、光ディスク７の情報記
録面に微小なスポットを形成する。

【００６６】しかし、ＣＤとＤＶＤ光ディスクとでは、
基板表面から情報記録面までの厚みが異なるため、光デ
ィスク７がＤＶＤ光ディスクの時には、ほとんど収差の
ない微小スポットが形成できるが、光ディスク７がＣＤ
の時には収差が発生するため、ＣＤの再生に十分なスポ
ットが得られない。なお、ＣＤの再生には対物レンズ６
を通過する光のうち、ＮＡが約０．３８以下である光だ
けを用いると収差が少なくなり、良好なスポットが得ら
れることが知られている。

【００６７】光ディスク７の情報記録面で反射された光
は対物レンズ６によって平行光となり、コリメータレン
ズ５によって収束され、浮遊光除去用開口３２を通過
し、収束途中の光ビームは４分の１波長板４を通過して
ｙｚ面内に偏光面を有する直線偏光光となり、偏光異方
性ホログラム３によって約１００％回折される。偏光異
方性ホログラム３は、反射してきた光ビームのうち、対
物レンズ６のＮＡが約０．３８以下である光が通過する
中央部の領域と外周部の領域とでは回折方向が異なり、
中央部の領域の光は回折光９、８となって光検出器１０
に入射する。このとき、回折光９と回折光８とでは収束
位置が異なり、回折光９の方が回折光８よりも、偏光異
方性ホログラム３に近い位置に収束する。回折光９、８
は光検出器１０に入射して検出される。

【００６８】ここで、浮遊光除去用開口３２について説
明すると、図面に記載していないが、上記の各部品は、
実際の光学ヘッドでは金属または樹脂等の筐体に保持さ
れている。筐体の内面、偏光異方性ホログラム３の表
面、コリメータ５の光ビーム２が入射する面の表面、対
物レンズ６の光ビーム２の入射する表面等からの反射光
である浮遊光が光検出器１０に不安定に入射すること
を、浮遊光除去用開口３２を設けることによって防ぐこ
とができる。したがって、浮遊光によって生じる光検出
器１０から検出される信号成分に対してのノイズを抑制
することが可能となり、ジッタの劣化、フォーカスエラ
ー信号へのオフセットを抑制する効果が期待できる。

【００６９】なお、本発明の実施の形態２では、偏光異
方性ホログラムと浮遊光除去用開口を、別個独立したも
のとして構成しているが、一体として形成されたものと
して構成しても良い。また、４分の１波長板と一体とし
て形成しても同様の効果が期待できる。

【００７０】また、以上の説明ではホログラム素子とし
て偏光異方性ホログラムを用いた例を説明したが、偏光
異方性を有しないホログラム素子を用いても、同様に実
施可能である。また、光ディスクについてもっぱら説明
したが、光磁気ディスクについても同様に実施可能であ
る。

【００７１】以上のように本実施の形態２によれば、浮
遊光が光検出器に不安定に入射することを防ぎ、浮遊光
の光検出器から検出される信号成分に対してノイズの発
生を抑制することが可能となり、ジッタの劣化、フォー
カスエラー信号へのオフセットを抑制することが可能と
なる。

【００７２】

【発明の効果】以上のように本発明にかかる光ディスク
装置によれば、光ディスクに複屈折がある場合、光検出
器と偏光異方性ホログラムの間に開口を設けたことによ
って遮光されることにより、有効径外の偏光異方性ホロ
グラムで回折された迷光が光検出器に入射しなくなるた
め、光検出器上に形成される一部の検出領域から作られ
るフォーカスエラー信号にオフセットを発生させること
もなく、またフォーカスエラー信号の検出感度を低下又
は変動を抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１にかかる光ヘッド装置
における光学系の構成図

【図２】 本発明の実施の形態１にかかる光ヘッド装置
における光学系の模式図

【図３】 本発明の実施の形態２にかかる光ヘッド装置
における光学系の構成図

【図４】 従来の光ヘッド装置における光学系の構成図

【図５】 フォーカスエラー信号の検出方法の説明図

【図６】 光検出器の光検出領域と回折光スポットの関
係図

【図７】 回折光スポットの説明図

【図８】 従来の光ヘッド装置における光学系の模式図

【符号の説明】

１ 半導体レーザ ２ 光ビーム ３ 偏光異方性ホログラム ４ ４分の１波長板 ５ コリメータレンズ ６ 対物レンズ ７ 光ディスク ８、９ 回折光 ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、１
５、１６ 回折光スポット １０ 光検出器 １１、１２、１３、１４、１７、１８、１９、２０、２
１、２２ 検出領域 ３１ 開口 ３２ 浮遊光除去用開口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 達男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 林 秀樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 西野 清治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5D118 AA14 AA18 BA01 BB05 BF02 BF03 CA11 CC12 CD02 5D119 AA29 BA01 JA14 JA22 JB01 JB02 KA04 LB05

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを放射する放射光源と、 前記光ビームを収束させる第１の収束光学系と、 前記第１の収束光学系の焦点近傍に配置された情報記録
   媒体によって反射される光ビームを収束させる第２の収
   束光学系と、 前記第２の収束光学系によって収束される光ビームの光
   路中に配置され、前記第２の収束光学系によって収束さ
   れる光ビームを回折する回折素子と、 前記回折素子により回折された回折光を検出する複数の
   光検出領域を有する光検出器とを備え、 前記光検出器と前記回折素子の間に円形の開口を設ける
   ことを特徴とした光ヘッド装置。
2. 【請求項２】 前記開口の直径が、前記第１の収束光学
   系の有効径に基づいて、前記第２の収束光学系の焦点距
   離と前記開口の配置される位置から前記光検出器までの
   光軸方向の距離によって比例算出される値以上の直径で
   ある請求項１記載の光ヘッド装置。
3. 【請求項３】 前記第１の収束光学系の有効径を３．９
   ６ｍｍ、前記第２の収束光学系の焦点距離を１８ｍｍ以
   上２０ｍｍ以下とし、前記開口を前記光検出器から光軸
   方向に３．９ｍｍ以上４．３ｍｍ以下の距離に配置し、
   前記開口の直径を０．７９ｍｍ以上とする請求項１又は
   ２記載の光ヘッド装置。
4. 【請求項４】 前記開口の形状を楕円形状又は長円形状
   とする請求項１記載の光ヘッド装置。
5. 【請求項５】 前記開口を楕円形状又は長円形状とし、
   かつ前記楕円形状又は長円形状の長軸の長さを、前記第
   １の収束光学の有効径に前記第１の収束光学系が前記情
   報記録媒体に記録された情報列を横断する最大移動量を
   加算した値に応じた前記第１の収束光学系の有効径から
   前記第２の収束光学系の焦点距離と前記開口の配置され
   る前記光検出器からの光軸方向の距離によって比例算出
   される値とし、前記楕円形状又は長円形状の開口におけ
   る長軸の方向を前記情報記録媒体に記録された情報列を
   横断する方向に応じた方向と略一致させる請求項４記載
   の光ヘッド装置。
6. 【請求項６】 前記第１の収束光学系が、前記第２の収
   束光学系を兼ねている請求項１から５のいずれか一項に
   記載の光ヘッド装置。
7. 【請求項７】 前記回折素子が、回折効率の偏光異方性
   を有するホログラム素子である請求項１から６のいずれ
   か一項に記載の光ヘッド装置。
8. 【請求項８】 前記回折光からフォーカスエラー信号を
   検出する手段を備える請求項１から７のいずれか一項に
   記載の光ヘッド装置。
9. 【請求項９】 前記回折素子に前記開口を一体に形成し
   た請求項１から８のいずれか一項に記載の光ヘッド装
   置。
10. 【請求項１０】 光ビームを放射する放射光源と、 前記光ビームを収束させる第１の収束光学系と、 前記第１の収束光学系の焦点近傍に設けられる情報記録
    媒体により反射される光ビームを収束させる第２の収束
    光学系と、 前記第２の収束光学系によって収束される光ビームの光
    路中に配置され、 前記収束途中の光を回折し、かつ前記光ビーム光束の半
    径方向に複数の領域に分割される回折素子と、 前記収束された回折光を検出する複数の光検出領域を有
    する光検出器とを備え、 前記第２の収束光学系と前記回折素子の間に円形の浮遊
    光除去用開口を設けたことを特徴とした光ヘッド装置。
11. 【請求項１１】 前記浮遊光除去用開口の直径を前記第
    １の収束光学系の有効径より前記第２の収束光学系の焦
    点距離と前記浮遊光除去用開口の配置される位置から前
    記光検出器までの光軸方向の距離によって比例算出され
    る値以上の直径とする請求項１０記載の光ヘッド装置。
12. 【請求項１２】 前記回折素子に前記浮遊光除去用開口
    を一体に形成した請求項１０又は１１に記載の光ヘッド
    装置。