JP2672620B2 - 光ヘッド装置及びその組立方法 - Google Patents

光ヘッド装置及びその組立方法

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JP2672620B2 JP1005240A JP524089A JP2672620B2 JP 2672620 B2 JP2672620 B2 JP 2672620B2 JP 1005240 A JP1005240 A JP 1005240A JP 524089 A JP524089 A JP 524089A JP 2672620 B2 JP2672620 B2 JP 2672620B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光情報装置において、情報の記録または再
生を行う光ヘッドに関するものである。
従来の技術 ホログラムを用いて光ヘッドの光学系を簡略化したも
のとして、最近では、第8図に示すようなものがある。
(特開昭62−97141公報)。第8図において、4は放射
光源である。この放射光源4から出射したビームは回折
格子9を透過して対物レンズ6に入射し、情報担体1上
に集光される。情報担体1上で反射した光はもとの光路
に逆にたどって回折格子9に入射する。回折格子9は第
9図に示すように第1格子12と第2格子13に2分割され
ていて、それぞれ、同じピッチPを持つ回折格子であ
る。この時、回折格子9に入射したビームから、それぞ
れ第9図に示すディテクター16〜19の分割線22及び23上
に像形成する回折光が生じる。13、14は格子細条を示
す。第10図はディテクター16〜19上での光スポットを模
式的に示したもので、ジャストフォーカス位置の場合
(b)と、ジャストフォーカス位置前後の場合(a)、
(c)を示す。従って、フォーカスエラー信号FEは、デ
ィテクター16〜19で得られる出力をそれぞれS16〜S19と
して、 FE=(S16+S19)−(S17+S18) ……(1) という演算によって得られる。
発明が解決しようとする課題 しかし、かかるホログラム素子を用いた光学系構成に
よれば、フォーカスエラー信号検出用の回折光が、ディ
テクターの分割線上にない場合フォーカスエラー信号に
オフセットが生じてしまう。
ところがディテクター上に回折光を配置するために
は、0次光とディテクターの相対位置が高精度に設定さ
れ、かつ、ホログラムの回転角度も高精度に設定されな
ければならない。このため、光ヘッド装置の組立におい
て、調整工程に多大のコストと時間が必要になるという
課題を有する。
課題を解決するための手段 本発明では上述の課題を解決するため、フォーカスエ
ラー信号検出には0次回折光集光点から回折方向に延び
る直線と、放射光源から対物レンズへと至る光学系の光
軸を含む平面において異なる収束距離を有する一対の光
ビーム、または、一対の曲率を異なる球面波を回折光と
して発生するホログラムと、ディテクターの分割線のう
ちジャストフォーカス時において、前記一対の回折光が
またがって入射するディテクターの分割線がすべて平行
になっているディテクターを用いて光ヘッドを構成す
る。またディテクター上での前記回折光の位置はホログ
ラムを回転することによって調整して、光ヘッド装置を
組み立てる。
作用 本発明の、一対の曲率の異なる球面波を回折光として
発生するホログラムと、前記一対の回折光を、平行な分
割線を持つ長方形の分割領域で受光するディテクターを
用いると、ディテクター上での前記回折光の位置はホロ
グラムを回転することによって調整できるので、0次光
の位置設定の精度を緩和することができる。
実施例 以下図面を用いて本発明の実施例を説明する。第1図
は本発明の実施例を原理的に説明するための図である。
放射光源4は通常半導体レーザーを用い、場合によって
は波面補正のための光学系を含むが、本発明には直接関
係しないので説明は省略する。
放射光源4を出射した光ビーム7は、ホログラム90を
透過後、対物レンズ6によって、情報担体1の上に集光
される。情報担体1の情報記録再生面で反射した光ビー
ムは、再び対物レンズ6を透過し、ホログラム90に入射
する。ホログラム90で回折した+1次回折光(あるいは
−1次回折光)200は、それぞれ放射光源4付近に配置
されたディテクター100に入射する。
ホログラム90は第2図のような入射光210に対し一対
の曲率の異なる球面波201および202(図1では回折光20
0としてまとめて模式的に示している)が回折光として
発生するように設計されている。このホログラム90は例
えば2つの軸はずれのフレネルゾーンプレートを重ね書
きしたり、第2図の点c、点d、及び点oの3点から発
散する球面波の干渉によって、得ることができる。球面
波201および202の回折次数は何次でもかまわないが、第
2図から明かなように、本実施例では回折光201と202は
ホログラム90から発生する同じ次数(例えば+1次)の
回折光である。回折光201と202が同じ次数であることに
より、第1図に示したように、放射光源4に対して片側
に配置した同一基板上に形成したディテクター100から
フォーカスエラー信号を得ることができるので組立てが
容易になり、製造コストが安価になるという効果を得る
ことができる。
このホログラム90から発生した回折光を第3図に示す
ように長方形を平行に並べた短冊状の6分割ディテクタ
ー101〜106で受光する。
ここで、(b)がジャストフォーカス時、(a)と
(c)がデフォーカス状態の1次回折光201と202の様子
である。第3図から明らかなようにジャストフォーカス
時において回折光201と202の直径はほぼ等しい。また、
ディテクター領域102と105の短辺の長さは回折光201や2
02の直径よりも小さい。
このときフォーカスエラー信号FEは、ディテクター10
1〜106で得られる出力をそれぞれS101〜S106として、下
記(2)の式で得ることができる。
FE=S101+S103−S102−(S104+S106−S105) ……(2) 本発明においては、ディテクター100の設定位置が第
4図の破線のようにy方向にずれたとしても、ディテク
ター100の分割線24〜27がすべて平行であるため、フォ
ーカスエラー信号には何等の影響も及ぼさない。この効
果が、本発明の最大の特徴である。第9図の従来例にお
いては分割線22と分割線23が放射状に延びているために
Y方向へのディテクター位置のずれに対する許容度に欠
けるのとは対照的である。
また、第5図の破線のように、ディテクター100がx
方向にずれて設定されたとしても、ホログラムとディテ
クターを相対的に回転することにより、1次回折光201
と202を動かして、第5図に点線で示した位置に容易に
調整することができる。ここで、ホログラムを回転する
ことは、比較的簡単に実現できるので、製造コストの上
昇につながらない。
さらに、第6図のように、光源の波長変動Δλにより
1次回折光201と202が、移動した場合を考える。このと
き1次回折光の移動距離AA′は、下記(3)式で与えら
れる。
AA′=OA×Δλ/λ ……(3) また理想的なフォーカスエラー信号を得るために1次
回折光201の中心Aが存在するべき直線1と1次回折光2
01の中心の移動先A′との距離dは、下記(4)式で与
えられる。
d=AA′×AB/(2/OA) ……(4) よって、AA′は次の(5)式となる。
AA′=AB×Δλ/(2×λ) ……(5) 例えば、OA=1mm、AB=300μm、λ=800nm、Δλ=2
0nmのとき、dはわずか4μmである。このようにΔλ
を20nmも見込んでもdが小さいのは、OA>ABとなってい
る、すなわち、回折光201と202がホログラムからほぼ同
じ方向に回折する回折光であり、回折光201と202のディ
テクター100上での距離ABが、回折光201と202のそれぞ
れと、ホログラムを透過する0次回折光との、ディテク
ター100上での距離OAよりも短いことになる効果であ
る。
先に図8〜図10を用いて述べた従来例では、フォーカ
スエラー信号検出のために用いる回折光2A及び2Bは図10
(b)のように、情報担体1上で対物レンズ6から出射
した光ビームがジャストフォーカス時(合焦状態にある
とき)に、ディテクター16〜19上で1点に集光されてい
るので、10〜20μm程度の大きさしかなく、ディテクタ
ー上における数μmのわずかな位置ずれも回折光2Aと2B
の直径に対して無視できないずれ量となる上に、それぞ
れの回折光がディテクターの分割線を一本しか跨いでな
いので、大きなフォーカスエラー信号オフセットを生じ
たり、フォーカスエラー信号の感度低下を招いたりす
る。これに対して、本発明では、フォーカスエラー信号
検出のために用いる回折光201及び202が、0次回折光20
3の焦点面とは異なる位置に焦点を持つ球面波であるの
で、ジャストフォーカス時において、数10μmから数10
0μmの径を持つので、ディテクター100上での数μmの
ずれは回折光の直径に対しては十分小さなずれ量とな
り、オフセットが少なくて、感度も低下しない。従って
本発明では十分良質なフォーカスエラー信号を得ること
ができる。通常の半導体レーザーの波長は、製造ばらつ
きや温度変化を考慮しても±10nmの範囲内にあるので、
本発明による光ヘッド装置は波長変動に対しても十分な
許容度があるという効果を有する。
さらに、ホログラムからトラッキングエラー信号も得
ようとする実施例を述べる。第7図に示すようにホログ
ラム90にトラッキングエラー信号検出用回折光発生領域
91及び92を設ける。ホログラム90は、ファーフィールド
パターン3に対して、第7図に示すように配置する。ト
ラッキングエラー信号検出用回折光発生領域91及び92か
らそれぞれ発生する回折光203及204をディテクター110
に設けたトラッキングエラー信号検出用ディテクター10
7および108によって受光する。トラッキングエラー信号
検出用ディテクター107および108の出力の差動によりト
ラッキングエラー信号を得ることができる。
発明の効果 本発明の、平行な分割線を持つ長方形のディテクター
でフォーカスエラー信号検出に用いる回折光を受光する
構成によって、ディテクターの設定位置がずれても、光
ヘッド装置の組立に際し、ホログラムの回転調整のみを
正確に行えばよく、また光源の許容範囲も広い。
従って、光源とディテクターの相対位置やホログラム
の設定位置などの調整精度を緩和することができ、光源
波長のばらつきを許容できるので、容易に製造でき、使
用光源の選別が不要であり、安価な上に、環境温度変化
による波長変動に対しても性能が劣化しないという顕著
な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の、実施例の光ヘッドの断面図、第2
図は、本発明の実施例の光ヘッドの要部構成図、第3図
(a)〜(c)は、本発明の実施例における、ディテク
ター上でのフォーカスエラー信号検出用の回折光の様子
を示す図、第4図から第6図は、本発明の他の実施例に
おける、ディテクターとフォーカスエラー信号検出用の
回折光の相対位置の説明図、第7図は、本発明のさらに
他の実施例の要部構成図、第8図は、従来例の光ヘッド
を示す線図的説明図、第9図は、第8図に示した従来例
の光ヘッドに使用される複合回折格子と、この回折格子
に使用される検出器の配向を示す説明図、第10図(a)
〜(c)は、従来例におけるフォーカスエラー信号検出
用の回折光のディテクター上での様子を示す図である。 1……情報担体、2A、2B及び200〜204……回折光、3…
…ファーフィールドパターン、4……放射光源、6……
対物レンズ、9、11、12……回折格子、13、14……格子
細条、16〜19、100〜108及び110……ディテクター、2
2、23……分割線、90〜92……ホログラム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 誠 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−277635(JP,A) 特開 昭62−289932(JP,A) 特開 昭60−171644(JP,A) 特開 昭58−220249(JP,A) 特開 昭61−282809(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】放射光源と、前記放射光源より出射する光
    ビームを受けて情報担体へ収束させる対物レンズと、前
    記情報担体で反射した光ビームSP0を前記対物レンズを
    透過させて受けて、少なくとも一対の互いに共役でない
    1次回折光SP1及びSP2を含む複数の回折光を前記光ビー
    ムSP0から分割するホログラムと、前記一対の1次回折
    光SP1とSP2を、それぞれ受光する2個の短冊状の分割領
    域PD1とPD2を少なくとも有し、それぞれの分割領域にお
    いて得られた光量に比例する出力を発生するように構成
    されたディテクターを具備し、前記ディテクターは前記
    放射光源付近に配置され、前記短冊状の分割領域PD1とP
    D2は、いずれも同一基板上に形成されており、前記短冊
    状の分割領域PD1とPD2は、いずれもすべての長い辺が互
    いに略平行であり、前記1次回折光SP1とSP2は、異なる
    収束距離において、前記長い辺の延伸方向に垂直で、か
    つ、前記ディテクター面に平行な方向に対して、微小に
    収束し、前記情報担体上において前記対物レンズから出
    射した光ビームが合焦点状態にあるときに、前記1次回
    折光SP1が、前記短冊状の分割領域PD1の長い方の2本の
    辺をまたがって入射し、前記情報担体上において前記対
    物レンズから出射した光ビームが合焦点状態にあるとき
    に、前記短冊状の分割領域PD2の長い方の2本の辺をま
    たがって、前記1次回折光SP2が入射し、前記ディテク
    ター面上で前記1次回折光SP1の中心点P1とSP2の中心点
    P2を結ぶ線分の中心点をM、ホログラムの0次回折光SP
    3の中心点をP3として、前記点P1と前記点P2を結ぶ直線
    と、前記点Mと前記点P3を結ぶ直線が略直交し、前記点
    Mと前記点P3を結ぶ前記直線と、前記分割領域PD1とPD2
    のすべての前記長い辺が略平行であって、前記点P1と前
    記点P2を結ぶ線分の前記ディテクター面上での長さは、
    前記点Mと前記点P3を結ぶ線分の長さよりも顕著に短い
    ことを特徴とする光ヘッド装置。
  2. 【請求項2】ディテクターにはトラッキングエラー信号
    検出用回折光受光部も設けて、短冊状の分割領域PD1とP
    D2と前記トラッキングエラー信号検出用回折光受光部
    は、いずれも同一基板上に形成されており、ホログラム
    から発生する回折光をトラッキングエラー信号検出用回
    折光受光部で受光し、前記トラッキングエラー信号検出
    用回折光受光部の出力を用いて、トラッキングエラー信
    号を得ることを特徴とする、特許請求の範囲第1項記載
    の光ヘッド装置。
  3. 【請求項3】放射光源と、前記放射光源より出射する光
    ビームを受けて情報担体へ収束させる対物レンズと、前
    記情報担体で反射した光ビームSP0を前記対物レンズを
    透過させて受けて、少なくとも一対の互いに共役でない
    1次回折光SP1及びSP2を含む複数の回折光を前記光ビー
    ムSP0から分割するホログラムと、前記一対の1次回折
    光SP1とSP2とを、それぞれ受光する2個の短冊状の分割
    領域PD1とPD2とを少なくとも有し、それぞれの分割領域
    において得られた光量に比例する出力を発生するように
    構成されたディテクターを具備し、前記ディテクターは
    前記放射光源付近に配置され、前記短冊状の分割領域PD
    1とPD2は、いずれも同一基板上に形成されており、前記
    短冊状の分割領域PD1とPD2は、いずれもすべての長い辺
    が互いに略平行であり、前記1次回折光SP1とSP2は、異
    なる収束距離において、前記長い辺の延伸方向に垂直
    で、かつ、前記ディテクター面に平行な方向に対して、
    微小に収束し、前記情報担体上において前記対物レンズ
    から出射した光ビームが合焦点状態にあるときに、前記
    1次回折光SP1が、前記短冊状の分割領域PD1の長い方の
    2本の辺をまたがって入射し、前記情報担体上において
    前記対物レンズから出射した光ビームが合焦点状態にあ
    るときに、前記短冊状の分割領域PD2の長い方の2本の
    辺をまたがって、前記1次回折光SP2が入射し、前記デ
    ィテクター面上で前記1次回折光SP1の中心点P1とSP2の
    中心点P2を結ぶ線分の中心点をM、ホログラムの0次回
    折光SP3の中心点をP3として、前記点P1と前記点P2を結
    ぶ直線と、前記点Mと前記点P3を結ぶ直線が略直交し、
    前記点Mと前記点P3を結ぶ前記直線と、前記分割領域PD
    1とPD2のすべての前記長い辺が略平行であって、前記点
    P1と前記点P2を結ぶ線分の前記ディテクター面上での長
    さは、前記点Mと前記点P3を結ぶ線分の長さよりも顕著
    に短い光ヘッド装置を、前記ホログラムと前記ディテク
    ターとを相対的に回転し、前記ディテクター上での回折
    光の位置を調整する工程を有することを特徴とする光ヘ
    ッド装置組立方法。
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