JP2647829B2 - 光ヘッド装置 - Google Patents

光ヘッド装置

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JP2647829B2
JP2647829B2 JP60278365A JP27836585A JP2647829B2 JP 2647829 B2 JP2647829 B2 JP 2647829B2 JP 60278365 A JP60278365 A JP 60278365A JP 27836585 A JP27836585 A JP 27836585A JP 2647829 B2 JP2647829 B2 JP 2647829B2
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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2をコリメー
ト光3にするコリメーティングレンズ4と、収束レンズ
5と、ビームスプリッタリズム6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7
及び8と、光検出器9及び10から成る2分割光検出器
と、光検出器11及び12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13に対し、収束ビーム14が丁
度焦点を結んでいる時は、ウェッジプリズムからの光ビ
ーム15及び16は各々、光検出器9及び10の間と、光検出
器11及び12の間に収束しているが、収束ビーム14がディ
スク面13に対してデフォーカスした時は、光ビーム15及
び16は互に離れる方向に、又は、互に接近する方向にデ
フォーカスするので、光検出器9及び10の差動出力、又
は、光検出器11及び12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図に示す光検出器9及び10の出力の和と、
光検出器11及び12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、40×40×30mm3程度であり、従って重
量も重く、光ディ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90゜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SCOOP効果を利用した小型光ヘッドが提案
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、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
スク回転中は、ディエ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SCOOP効果により、光ディスク上の信
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ヘッド
を実現することが可能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、前記光源の像を記
録媒体上に絞りこむ結像レンズと、前記光源の両脇に2
個づつ配置されそれぞれが2分割された光検出器と、前
記光源と前記結像レンズの間に設けられた前記結像レン
ズの光軸と交わる境界線を境に互に異なる格子方向を有
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上に導く回折
格子とを含んで構成される。
〔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
ィスク面からの反射光を光検知器に導くために、回折格
子を用いる。回折格子には、高次回折光を除くと−1次
回折光,−1次回折光,0次回折光の3つの回折光があ
る。0次回折光は回折格子を直接透過した光である。そ
こで、この回折格子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ク面に行く光に対
しては、0次回折光を用いると、単に回折格子の基板の
厚さに等しい透明板がそう入されたのと同じになる。
一方、ディスク面からの反射光に対しては、±1次回
折光を用いるとハーフプリズムや、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、回折格子はビームスプリッタ
として作用することになる。この結果、小型,軽量の光
ヘッド装置を構成できる。
さらに本発明では、光軸外にとり出した±1次回折光
としての2つの情報光から信号のほか、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、回折格
子の格子方向を結像レンズの光軸と交わる線を境に互に
異ならせることにより、第2図に示す従来の光ヘッド装
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、本発明の第1の実施例の基本構成を示す断
面図である。半導体レーザ1の放射光2は、回折格子17
を0次回折光として通過し、結像レンズ18によりディス
ク面13に収束される。ディスク面13からの反射光は、結
像レンズ18により収束され、回折格子17により回折さ
れ、回折光15及び回折光16として、半導体レーザの両脇
にある2分割光検出器19及び20に到達する。2分割光検
出器19及び20は、光検出器9,10及び光検出器11,12から
なる。
回折格子17を半導体レーザ1の方向から見た時の格子
の配置の様子を第3図に模式的に示す。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
てある。回折格子17は、結像レンズ18の光軸と交わる線
を境に、格子方向の異なる左側回折格子21と右側回折格
子22とから構成されている。左側回折格子21の±1次回
折光は、2分割光検出器19及び20と同一平面上の点24及
び点25に収束する。一方、右側回折格子22の±1次回折
光は、点24及び点25と同一平面上の点23及び点26に収束
する。そこで、ディスク面13に光ビームが収束している
合焦位置の状態で2分割光検出器19及び20を第3図に示
す様に回折光の収束点25及び26を光検出器の9,10の分割
線及び光検出器11,12の分割線に合わせて配置すること
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。
光ディスクの上下面ぶれ(デフォーカス)に対し、各
2分割光検出器19,20の光検出器9〜12が受光する光量
が変動するため、光検出器9と10の受光量の差および光
検出器11と12の受光量の差を示す差信号をもってフォー
カス誤差信号とする。すなわち、合焦位置では、上に述
べたように2分割光検出器19,20の分割線上に回折光15
及び16が収束するので差信号は零となる。ディスク面13
が結像レンズ18から遠ざかる方向にずれた場合には、回
折光15及び16の収束点は、2分割光検出器19,20上から
回折格子17の方向にシフトする。この時回折格子17の中
心すなわち結像レンズ18の光軸に入射した光線は不動で
あるため、回折光の収束点のぼけは2分割光検出器19及
び20の各々内側の光検出器10及び11上に生じ、光検出器
10及び11にくる光量が増加する。逆に、ディスクが結像
レンズ18に近づく場合には、回折光15及び16の収束点
は、回折格子17から遠ざかる方向にシフトする。この場
合には各2分割光検出器19及び20のそれぞれ外側の光検
出器9及び12の光量が増え、差信号が生じる。
以上の考え方により、光検出器9,10,11,12の出力電圧
を各々V(9),V(10),V(11),V(12)とすれば、焦
点誤差信号は、V(10)+V(11)−(V(9)+V
(12))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1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
ラックが伸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15と16の強度比が変わるため、2分割光検
出器19と20の出力信号に差が生じる。従ってトラッキン
グ信号は、V(9)+V(10)−(V(11)+V(1
2))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、2分割光検出器19及び20の光
量の総和V(9)+V(10)+V(11)+V(12)をと
ることにより検出できる。
以上の第1図および第3図に示す実施例では、第3図
の点23及び点24に収束する回折光は使用していないの
で、情報光の1/2を損失していることになる。次に、こ
の光も利用する本発明の他の実施例を説明する。
第4図は、本発明の第2の実施例を示すもので、回折
光の収束点23及び24へも2分割光検出器31及び32を配置
している。追加した2分割光検出器31及び32を構成する
光検出器27,28,29,30の出力電圧を各々V(27),V(2
8),V(29),V(30)とすると、第1の実施例の説明と
同様に、焦点誤差信号は、V(10)+V(11)+V(2
7)+V(30)−{V(9)+V(12)+V(28)+V
(29)}により、トラッキング誤差信号はV(9)+V
(10)+V(29)+V(30)−{V(11)+V(12)+
V(27)+V(28)}により、ディスクからの再生信号
は、4つの2分割光検出器19,20,31,32の光量の総和V
(9)+V(10)+V(11)+V(12)+V(27)+V
(28)+V(29)+V(30)により検出できる。
〔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、
回折格子だけでよく、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、光ディ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
発明は、半導体レーザと2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図は本発明の第1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図に示す実施例の回折格子17及び2分割光
検出器19,20の構成を示す平面図、第4図は本発明の第
2の実施例の回折格子17及び2分割光検出器19,20,31,3
2を示す平面図である。 1……半導体レーザ、2……放射ビーム、3……コリメ
ート光、4……コリメーティングレンズ、5……収束レ
ンズ、6……ビームスプリッタプリズム、7,8……ウェ
ッジプリズム、9,10,11,12,27,28,29,30……光検出器、
13……ディスク面、14……収束ビーム、15,16……分割
光ビーム、17……回折格子、18……結像レンズ、19,20,
31,32……2分割光検出器、21……左側回折格子、22…
…右側回折格子、23,24,25,26……回折光の収束点。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】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、前記光源の両脇に2個づつ配置され
    それぞれが2分割された光検出器と、前記光源と前記結
    像レンズの間に設けられ前記結像レンズの光軸と交わる
    境界線を境に互に異なる格子方向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上に導く回折格子とを含むこと
    を特徴とする光ヘッド装置。
JP60278365A 1985-12-10 1985-12-10 光ヘッド装置 Expired - Lifetime JP2647829B2 (ja)

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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

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