JP2901728B2 - 光ヘッド及びそれを用いた情報記録再生装置 - Google Patents

光ヘッド及びそれを用いた情報記録再生装置

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JP2901728B2
JP2901728B2 JP2247139A JP24713990A JP2901728B2 JP 2901728 B2 JP2901728 B2 JP 2901728B2 JP 2247139 A JP2247139 A JP 2247139A JP 24713990 A JP24713990 A JP 24713990A JP 2901728 B2 JP2901728 B2 JP 2901728B2
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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、複数の光スポットを照射する光ヘッドおよ
びそれを用いた情報記録再生装置に関し、特に、複数の
光スポットを用いて記録・再生/記録・エラーチェック
を同時に行うことができる光ディスク装置に関する。
【従来の技術】 従来回折格子は、これに多数の波長を照射すると、そ
れぞれの波長に応じて回折光が発生するので、分光器と
して使用されてきた。 従来の一般的な光ディスク装置では光源は一つであ
り、この光源を情報記録用の光源とするとともに、トラ
ッキングずれ信号、焦点ずれ信号を検出するためにも使
用していた。第5図は、回折格子によりディスク上に三
つのスポットを形成し、トラックずれ信号を検出する例
である。レーザ光源1から出射した光はコリメートレン
ズ2により平行光束となり、ビーム整形光学系3、回折
格子4、ビームスプリッタ5を通過し、絞り込みレンズ
6によってディスク7に絞り込まれる。ディスク7上に
は、同図(b)に示すように、回折格子4により0次光
SP0、±1次回折光SP+1、SP−1の三つのスポットが
絞り込まれる。ディスク7の反射光は絞り込みレンズ6
を通過し、ビームスプリッタ5で反射されて信号検出光
学系8に導かれる。信号検出光学系8では、反射光か
ら、焦点ずれ、トラックずれといった光点制御信号、ま
た記録された情報信号が検出再生される。これらの信号
を検出する光検出器(図示せず)の受光面は同図(c)
のようになっており、0次光SP0の反射光S0から焦点ず
れ信号AF、±1次回折光S+1、S−1からトラックず
れ検出信号TRをそれぞれ得ている。この方式は、安定に
トラックずれ信号が得られることで知られている。 他の例では、波長のあい異なる二つのレーザ光源を用
いた光ディスク装置が知られている(特公昭62−35169
号公報)。
【発明が解決しようとする課題】
この場合、回折格子を用いると、それぞれ3スポッ
ト、すなわち6スポットが形成されることになり、検出
光学系における光束分離が困難になる。また、情報記録
用には高出力のレーザ光源が必要であるので、回折格子
により高束が分割されるとディスクに照射されるパワー
が低下し、情報の安定記録という観点から好ましくな
い。 本発明の目的は、複数波長のレーザ光源を用いた場合
に、そのうち一波長に対してのみ回折格子の作用を行な
い、他に対しては回折格子の作用を果たさない、波長選
択性のある回折格子を有する光ヘッドを提供すること、
およびその光ヘッドを用いて、一つのレーザ光源で光出
力で情報記録しながら、他のレーザ光源で精度よくトラ
ッキング信号及び焦点信号を得ることができる高性能の
情報記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
本発明においては波長の異なる光束を合成する波長フ
ィルタと記録媒体からの反射光をとり出す偏光ビームス
プリッタとの間に、一方の波長の光のみ回折させる回折
格子を用いて光ヘッドを構成することを特徴とする。本
発明で用いる回折格子は、その周期構造において形成さ
れる屈折光路長を、回折格子として作用させない波長に
対してその波長の整数倍に設定する。
【作用】
周期構造が存在していても、これによって生じる光路
差が、零もしくは入射光波長の整数倍であれば、その波
長に対しては回折格子として作用しない。したがって、
複数波長の光が入射した場合でも、回折格子としての作
用に波長選択性を持たせることができる。
【実施例】
第3図(a)に本発明の一実施例を示す。 第3図(a)には2波長による光源を搭載した光ヘッ
ドの構成が示されている。波長λのレーザ光源201aか
ら放射する光はコリメートレンズ202aで平行光束とな
り、ビーム整形光学系203a、波長フィルタ204、回折格
子206、偏光ビームスプリッタ207、絞り込みレンズ208
を通過してディスク209上に絞り込まれる。一方、波長
λのレーザ光源201bから放射する光はコリメートレン
ズ202bで平行光束となり、ビーム整形光学系203bを通過
し、回動ミラー205により進行方向を変換され、波長フ
ィルタ204で波長λのレーザ光束と合成される。その
後、回折格子206、偏光ビームスプリッタ207、絞り込み
レンス208を通過してディスク209上に絞り込まれる。 以上の説明において、回折格子206は波長λのレー
ザ光に対しては回折格子として作用するが、波長λ
レーザ光に対しては回折格子として作用しないように構
成されている。回折格子206を2本のレーザ光を合成す
る手前(第3図(a)におけるコリメートレンズ203bか
ら波長フィルタ204までの光路中のどこか)に配置する
と、回折格子とディスク間の距離が長いため、絞り込み
レンズによって回折光の一部がけられてしまい好ましく
ない。また、偏光ビームスプリッタ207と絞り込みレン
ズ208の間に配置すると、ディスクからの反射光が回折
格子を透過することになり、波長λの光に対して再び
回折が発生してしまう。例えば、6スポットが形成さ
れ、このため、検出光学系(後述)に多数の光束が入射
することになり光束の分離が困難になる。以上のことか
ら、本実施例では回折格子206は波長フィルタ204と偏光
ビームスプリッタ207の間に配置されることが好まし
い。 図中のビーム整形光学系203aおよび203bは省略しても
かまわない。 以下、第1図を用いて本発明の回折格子の構成につい
て詳細に説明する。 基板101(例えばガラス)上に、リソグラフィー技
術、スパッタ技術を使って、誘電体物質による周期構造
パタン102を形成する。このとき、誘電体のついた部分
とつかない部分との光路差パタン周期によって回折光の
強度、方向が決定される。回折格子として作用させるに
は、使用する波長に対して、誘電体による凹凸部分の光
路差が、その波長の非整数倍に設定する。一方、回折格
子として作用させないようにするには、光路差を零にす
るか、あるいは波長の整数倍にすればよい。複数波長が
入射した場合、特定波長に対して回折格子として作用
し、他の波長に対して回折格子として作用させない板と
するためには、光路差を特定波長に対して整数倍に設定
すればよい。 今説明を簡単にするため、2波長の場合を考える。第
1図において、凸部分の屈折率を第1および第2の波長
に対してn1およびn2とする。さらに凸部分の厚さをdと
すると、凹凸部分の第1波長λに対する光路長差L1は L1=(n1−1)d (1) 第2波長λに対する光路長差L2は L2=(n2−1)d (2) となる。ここで、第1波長に対して回折格子として作用
し、第2波長に対しては作用させないためには、 (n1−1)d≠m1λ (3) (n2−1)d=m2λ (4) とすればよい。ここで、m1およびm2は整数である。 (3)(4)式の関係は、n1、n2の選択と厚さdを適
当に選定すれば実現可能である。 第2図は本発明で用いる他の回折格子の例を示す図で
ある。この場合は、他の物質を基板101上に形成するの
ではなく、エッチング技術等により基板101自体を削り
取ることによって周期構造を造っている。第2図におい
て、基板101の屈折率を第1および第2の波長λおよ
びλに対してn1およびn2、凹部分の深さdとすれば、
(1)〜(4)式がそのまま適用できる。したがって、
適当な深さdを与えることにより、第1波長に対して回
折格子として作用し、第2波長に対して何ら回折作用を
施さない回折格子を作ることが可能となる。 この回折格子について、具体的な一例を説明する。 ここで、第2図に示した回折格子に関して、具体例を
述べる。 第1の波長λ=0.68μm 第2の波長λ=0.78μm の場合を考える。基板として例えば小原光学製BK−7な
る光学ガラスを使用すれば、各波長に対する屈折率n1,n
2は以下のようになる。 n1=1.51315(λ=0.68μm) n2=1.51072(λ=0.78μm) λの光に対して回折格子として作用させないために
は、(4)式より溝深さdが、 (n2−1)d=(1.51072−1)d =m2×0.78 =m2×λ ∴ d=1.5273×m2(μm) ただし、m2は正の整数 なる関係を満足すれば良い。m2=1とすると、溝深さd
はd=1.5273μmとなる。 一方、波長λ=0.68μmの光に対しては、 (n1−1)d=(1.51315−1)×1.5273 =0.7837 =m1×0.68 となって、m1は整数とはならない。したがって波長λ
=0.68μmの光に対しては、回折格子として作用する。 なお、複数の3以上の波長に対して回折格子としての
作用をおこさないようにするためには、同様に光路長差
を該当する波長の公倍数に設定すればよい。 次に第3図(b)に本実施例におけるディスク上の絞
り込みスポット装置の一例を示す。このディスク上には
光スポットを案内させるためのグルーブが形成されてお
り、各スポットはグルーブ間のランド部分に絞り込まれ
る。情報は溝間の中心線に沿ってランド部分に記録され
る。波長λの光束は回折されないためディスク上のス
ポットはSPa一つである。一方、波長λの光束は回折
されるため、0次光SPb0以外に±1次の回折光SPb+
およびSPb−が絞り込まれる。 ディスク209からの反射光は絞り込みレンズ208を通過
し、偏光ビームスプリッタ207で反射されて信号検出光
学系210に導かれる。ここでは、焦点ずれ信号、トラッ
クずれ信号、記録情報信号等を検出する。まず、波長フ
ィルタ211により波長分離される。波長λの光束はフ
ィルタ、レンズ212を透過し、λ/2波長板213によって偏
光方向を約45度回転される。その後ウォラストンプリズ
ム214によって2光束に偏光分離されて光検出器215に入
射する。一方、波長λの光束は波長フィルタ211で反
射し、レンズ216を透過する。その後ビームスプリッタ2
17により光束分離され、焦点ずれ信号あるいはトラック
ずれ信号を検出する光検出器218aおよび218bに入射す
る。 各光検出器の受光面の形状例を第4図に示す。同図
(a)は光検出器215の受光面形状(受光面は斜線部
分)であり、図示した演算によりトラックずれ信号TR
(いわゆる3スポット方式)と光磁気信号MOが得られ
る。λ/2波長板213を使用しない場合はウォラストンプ
リズム214を光軸回りに略45度回転して設定すればよい
が、この時受光面形状は同図(b)のようにすればよ
い。同図(c)は光検出器218aおよび218bの受光面形状
(受光面は斜線部分)である。両光検出器はレンズ216
の焦点前後等距離に配置されており、図示した演算によ
りトラックずれ信号TR(いわゆる回折光差動方式)と焦
点ずれ信号AFが得られる。 レーザ波長としては例えば波長λとし780nm付近、
波長λとして約680nm付近を用い、前者で情報の記
録、後者で記録後のエラーチェックを行なう。後者の光
源に記録光より短い波長を使用することにより、再生の
分解能が向上する。 波長λの光から得られる信号により、焦点ずれおよ
びトラックずれのサーボを構成する。これにより、特に
記録用スポットのトラックずれを精度よく抑制すること
ができ、いわゆるトラックずれによるデータ破壊を抑制
することができる。 記録直後のエラーチェックを行なうためには、記録ス
ポットと再生(チェック)スポットを同一トランク上に
位置付ける必要がある。これを行なうために、回動ミラ
ー205を光軸回りに回転させる。この回転にともない、
光検出器上で光束が移動する。 例えば、波長λの光について回折光差動方式のトラ
ックずれ信号の検出を行うと、回動ミラーが回転するこ
とによって、ディテクタ面上でλの反射光束が移動
し、トラックずれ信号にオフセットが発生する。本発明
ではこの問題を解決するために、λの光に対しては3
スポット法によるトラックずれ信号検出を行っている。
この3スポット法によるトラックずれ信号検出は、光ス
ポットが移動しても、回折光差動方式に比べてディテク
タ面上での光束移動にともなうオフセット発生に関して
許容範囲が広いので、光束がディテクタ面上からずれな
ければオフセットは発生しない。 この発生スポットによるトラックずれ信号を用いて、
上記の回動ミラー205を回転制御する。 したがって本発明の回折格子を用いることにより、再
生スポットのみ回折光が発生するので、ディスク上にお
いて不必要なスポットを発生させる必要がない。このこ
とは、記録用スポットのレーザパワー低下を抑制するば
かりでなく、再生光学系における光束の空間分離を可能
にしたり、記録スポットの回折光が記録膜の温度上昇に
影響を与え、記録を不安定にするといった影響を低減さ
せる効果もある。 本実施例においては光磁気ディスクを前提にしており
(ただし外部磁界印加用磁石については省略してあ
る)、光検出器215によって光磁気信号を再生する構成
をとっているが、光検出器218aおよび218bによって光磁
気信号を再生する構成をとることも可能である。また、
光検出器218aおよび218bにおける焦点ずれ信号検出方式
も、本実施例以外の、例えばいわゆる非点収差方式等を
用いることもできる。さらに、本発明の方式を光磁気デ
ィスク以外の、例えば相変化型光ディスクや追記型光デ
ィスク等へ適用してもかまわない。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で
波長選択性をもった回折格子を利用して、複数の再生ス
ポットと1つの記録スポットとを照射する光ヘッドが可
能であり、この光ヘッドを用いることにより、記録直後
のエラーチェックを確実に行なうことのできる高性能の
光ディスク装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明で用いる回折格子の一例を示す図、 第2図は本発明で用いる回折格子の他の例を示す図、第
3図は本発明の光ヘッドを用いた光ディスク装置の構成
を示す図、 第4図は同装置の光検出器受光面形状を示す図、 第5図は従来の回折格子を用いた光ディスク装置の構成
を示す図である。 符号の説明 1、201a、201b……半導体レーザ光源、 2、202a、202b……コリメートレンズ、 3、203a、203b……ビーム整形プリズム、 4、206……回折格子、 5、207、217……ビームスプリッタ、 6、208……絞り込みレンズ、 7、209……ディスク、 8、210……検出光学系、 204、211……波長フィルタ、205……回動ミラー、 216、212……レンズ、 215、218a、218b……光検出器、 101……基板、102……誘電体周期構造パタン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−205833(JP,A) 特開 昭63−48625(JP,A) 特開 昭63−44342(JP,A) 特開 平4−82030(JP,A) 特開 昭62−35169(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11B 7/135 G11B 11/10

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1の光束を出力する第1の光源と、該第
    1の光束とは異なる波長の第2の光束を出力する第2の
    光源と、該第1及び第2の光束を合成する光合成手段
    と、該光合成手段と記録媒体との間に設けられた回折格
    子とを有し、 該回折格子は上記第1の光束に対しては回折格子として
    作用し、上記第2の光束に対しては回折格子として作用
    しないことを特徴とする光ヘッド。
  2. 【請求項2】上記回折格子と上記記録媒体との間に、上
    記記録媒体からの反射光を取り出すビームスプリッタを
    さらに有することを特徴とする光ヘッド。
  3. 【請求項3】上記回折格子は、光路差に関して周期性構
    造をもち、上記第2の光束の波長に対してその光路差を
    該波長の整数倍に設定し、上記第1の光束の波長に対し
    ては非整数倍になるようにしたことを特徴とする請求項
    1又は2の何れかに記載の光ヘッド。
  4. 【請求項4】上記光合成手段は波長フィルタであること
    を特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の光ヘッ
    ド。
  5. 【請求項5】請求項1乃至4の何れかに記載の光ヘッド
    を有し、上記第1の光束を再生に用い、上記第2の光束
    を記録に用いることを特徴とする情報記録再生装置。
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