JPH0689477A - 光学ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型で簡素化されかつ高品質の光磁気再生信
号を得られる光学ヘッド装置を提供する。 【構成】 半導体レーザ１と、この半導体レーザ１から
の射出光を平行光束に変換するコリメータレンズ２と、
このコリメータレンズ２からの平行光束を記録面６に集
光する対物レンズ５と、平行光束を対物レンズ５へ導く
誘導機構と、記録面６からの反射光を検出する光検出器
８を備えた光学ヘッド装置において、対物レンズ５から
みて光学的に半導体レーザ１の後段に、光検出器８と、
変換レンズ９と、検光子１１及び光センサ１２とを設け
た。また、対物レンズ５へ平行光束を誘導する誘導機構
として光分離機能を備えたガルバノミラーをミラー３と
して構成し、光分離機能としてミラー３の反射面に反射
型の回折格子３ａまたはホログラム素子３ｂを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ヘッド装置に係り、詳
しくは、光によって情報を記録または再生する光学情報
記録再生装置の光学ヘッド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光を利用して情報の記録や再生を
行う光学技術は目覚ましい進歩を遂げている。これは、
あらかじめ記録されている音声や文字や画像データを読
み出す再生専用の光学装置に関する技術のことで、コン
パクトディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、レーザディスク等とそ
れぞれ呼ばれているが、現在では基本的な技術も市場も
ともに成熟期にある。またコンピューターの２次記憶装
置、リライタブルファイリング装置等の分野で近年益々
その利用範囲を広げてきているデータの消去や再書き込
み可能な光磁気ディスク装置や相変化型ディスク装置等
の書き換え型ディスク装置等が、現在、技術的改良、市
場規模拡大、シェア獲得等を目指して本格的な立ち上が
り時期を迎えつつある。ところで、これらの技術的発展
は市場のニーズによって支えられているが、半導体レー
ザ技術、光学技術、媒体技術、信号処理技術、精密加工
技術等の多くの周辺技術が開発され進展したことによっ
て支えられているところが大きいものである。そして、
この光ディスク装置は、今後益々技術の発展や市場規模
の拡大に伴ってデータ記憶装置としてその地位を築いて
いくものと思われる。

【０００３】この光ディスク装置において記録媒体への
書き込みまたは再生を行うときには、対物レンズで集光
した光スポットを目的対象のトラックまたはピット位置
に正確に追従させなければならない。そのためには、対
物レンズをフォーカス方向すなわち光束の光軸方向と、
トラッキング方向すなわち記録媒体の記録方向と光軸方
向に対して直角方向に駆動させる必要がある。この２方
向の駆動手段としてのアクチュエータについてそれぞれ
幾つかの方法が提案されており実際に製品化されている
ものも多い。トラッキング駆動手段の一つとして、対物
レンズをディスクのタンジェンシャル方向へ直接駆動さ
せる方法がある。しかし今後は、目標トラックや目標デ
ータへのアクセス速度の向上、記録データの高速転送に
係わるディスク回転の高速化、対物レンズアクチュエー
タを含む光ヘッド部の軽量化や振動に対する周波数応答
特性の向上等の機能が益々要請される傾向にあるため、
トラッキング動作のため対物レンズやその近傍の光学部
品を直接動かすことなく、アクセス動作を行わない部分
いわゆる固定光学系によって前記の動作をする試みが行
われている。対物レンズ等を駆動しないということは、
その位置駆動のためのアクチュエータを配置しないで済
むということであり、アクセス動作のために移動する光
ピックアップのウェイトを軽減でき、さらに機構部の剛
性を高めることができるので高い周波数域での振動に対
して安定した動作を行うことができるようになる。

【０００４】このような従来の光学ヘッド装置について
図面を参照しながら説明する。図６はガルバノミラーを
用いた光学ヘッド装置の光学系を含む主要部の構成を示
したものである。図６において、光源である半導体レー
ザ５１から射出された光束はコリメータレンズ５２によ
って平行光束に変換された後、ビームスプリッタ５３に
入射し任意の直線偏光成分のみが透過し、さらにミラー
５４で反射され移動光学系５５に入射する。移動光学系
５５に入射した光束はさらにはね上げミラー５６で反射
して対物レンズ５７に入射し、対物レンズ５７の集光作
用によって記録面５８に結像する。この結像された光ス
ポットは、記録面５８にあらかじめ記録されていた光磁
気信号を光の偏光面のカー回転角としてピックアップし
あるいは光を照射して、外部磁界（図示せず）の方向に
記録媒体の磁化方向を変化させることによりデータを記
録する。また、サーボ動作に必要な光信号情報もピック
アップする。さらに記録面５８から前記信号成分を含ん
だ反射戻り光は再び対物レンズ５７に導かれはね上げミ
ラー５６で反射された後、固定光学系５９に入射する。
そしてこの反射戻り光はミラー５４によって反射されて
ビームスプリッタ５３により光路を変更され、光検出部
６０に入射する。光検出部６０へ入射した光束は集光レ
ンズ６１およびシリンドリカルレンズ６２を透過し検光
子６３に入射する。光束はこの検光子６３によって２つ
の偏光成分に分離され、それぞれ第１の光検出器６４と
第２の光検出器６５へＰ波，Ｓ波の偏光面成分ごとに分
離されて光磁気信号の再生をするとともに、第１の光検
出器６４によりフォーカシングおよびトラッキングに係
わる信号すなわちエラー信号が検出される。このエラー
信号の検出方法にはそれぞれ幾つかの方法が考案されて
いるが、ここではフォーカシングについては非点収差
法、トラッキングについてはプッシュプル法を用いた光
ディスク装置について説明する。

【０００５】まず、フォーカシングに係わる動作につい
て説明する。記録面５８からの反射戻り光束はビームス
プリッタ５３において光検出部６０側へ分離される。光
検出部６０への光路の途中には集光レンズ６１およびシ
リンドリカルレンズ６２が配置されており、略平行な反
射戻り光束は集光レンズ６１によって第１の光検出器６
４へ集光されながらシリンドリカルレンズ６２によって
光軸上の収差である非点収差が発生させられる。この非
点収差のパターンが対物レンズ５７の記録面５８へのフ
ォーカスおよびデフォーカスにともなってそれぞれ楕円
パターン、最小錯乱円といわれる真円パターン、前記楕
円パターンと直角方向の母線をもつ楕円パターンと各々
パターンが変化する。最小錯乱円の位置に図７に示すよ
うな４つに分割されたフォトダイオード６４ａからなる
第１の光検出器６４を楕円パターンの母線方向に対して
４５度相対的に軸上回転させた形で設置する。そしてこ
の４つのフォトダイオード６４ａの対角線方向の和それ
ぞれの差動出力をとることによって、図８に示されるよ
うな対物レンズ５７のデフォーカスに伴うフォーカスエ
ラー信号の特性曲線が得られる。このエラー信号をフォ
ーカスアクチュエータにフィードバックすることによっ
てフォーカスサーボを作動させる。

【０００６】次にトラッキング動作について説明する。
記録面５８に結像した光スポットは案内トラックまたは
記録ピットで＋１次回折光６６ａ、−１次回折光６６ｂ
を発生し、この＋１次回折光６６ａおよび−１次回折光
６６ｂと０次回折光６６ｃは、光検出面上で相互にその
一部分が干渉しそのエリアでの光強度が減少する。この
パターンを図７に示す。＋１次回折光６６ａおよび−１
次回折光６６ｂと０次回折光６６ｃとが０次回折光６６
ｃを中心にして線対称の位置にそれぞれ前記の干渉部分
ができる。結像スポットが記録トラック部分または記録
ピット部分の中心に位置している場合にはそれぞれの干
渉部分の強度バランスすなわち前述した線対称の線を境
とする２つのエリアの光強度の和は等しくなる。また結
像スポットが前記中心部分からズレを生じた場合には２
つのエリアの光強度の和のバランスが崩れ、この崩れ量
すなわち光強度の差動信号がトラックエラー信号とな
る。このトラックずれに伴うトラッキングエラー信号の
特性を図９に示す。第１の光検出器６４からのトラッキ
ングエラー信号は一旦信号処理部へ導かれ、トラックエ
ラーすなわち目的とするところのトラックと対物レンズ
５７によって結像されたスポットとのズレに応じたアク
チュエータ駆動電流が発生する。この電流がムービング
コイルに流れて磁石に作用しミラー５４を一定の方向へ
任意の量だけ駆動する。このミラー装置はガルバノミラ
ーと呼ばれ、入射光をミラーアクチュエータ６７の傾き
角度と同量だけ傾けさせて反射させる。６８は対物レン
ズ５７を駆動させるためのアクチュエータである。この
ように移動光学系５５とトラッキングのためのアクチュ
エータ機構とを分離して構成することによって移動光学
系５５の軽量化および構造物の高剛性化を実現できるの
で、アクセス速度の向上やディスク回転の高速化の要請
に対応できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の分離光学ヘッド装置においては、光磁気信号及びフォ
ーカストラッキングのサーボ信号を得るために、ビーム
スプリッタにより戻り光を分離し、往路側とは別に光検
出のための光学系を構成され、光学部品点数もそれぞれ
の処理に応じた数量が必要になり、光学系全体の大きさ
が大きくなってしまう。また前記構成においては、光磁
気信号を得るために集光レンズ及びシリンドリカルレン
ズを透過し、集光しつつある光束を検光子すなわち偏光
膜に入射させるため、この膜に対して入射角度に偏差が
生じ偏光分離機能に著しい影響が生じるという問題点が
あった。

【０００８】そこで本発明は、小型化され簡素化されし
かも高品質の光磁気信号の得られる光学ヘッド装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、対物レンズに
関して光学的に半導体レーザの後段に、光検出器、平行
光変換手段、平行光の成分ごとの偏光角を検出する偏光
角検出手段とを設けたものである。また、対物レンズへ
平行光束を誘導する誘導機構として光分離機能を備えた
ガルバノミラーを構成し、またこの光分離機能としてガ
ルバノミラーの反射面に設けられた反射型の回折格子ま
たはホログラム素子を構成したものである。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、コリメータレンズに集光レ
ンズの機能を、またガルバノミラーにビームスプリッタ
の機能を付与することにより、光学系の小型化と簡素化
が可能となり、また平行光変換手段を設けることによっ
て検光子への入射角の一定した光束を入射できて高品質
の光磁気再生信号を得ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１は本発明の一実施例を示す光学ヘッド装
置の構成図である。図において光源である半導体レーザ
１から射出されたレーザ光束はコリメータレンズ２によ
って平行光束に変換されてミラー３で反射される。この
ミラー３の反射面には反射型の回折格子３ａまたは反射
型のホログラム素子３ｂが設けられている。このミラー
３で反射された光束ははね上げミラー４でさらに反射さ
れて対物レンズ５に入射する。ミラー３と回折格子３ａ
とホログラム素子３ｂとはね上げミラー４は平行光束を
対物レンズ５へ誘導する誘導機構を構成する。そして、
この対物レンズ５によって光束は所定の大きさのスポッ
トとして記録面６上に結像させられる。そしてこのスポ
ットは記録面６へ光磁気信号として外部磁界（図示せ
ず）の磁界方向へ塗布された磁気記録媒体の磁界方向を
反転させることによって情報の記録を行い、または後述
するようにカー回転角を検出することによって情報の再
生を行う。このような記録面６からの光磁気情報、およ
びフォーカシング、トラッキングのために必要なサーボ
駆動のための情報を含んだ反射光束は再び対物レンズ５
へ戻り略平行光に変換された後、はね上げミラー４を経
て前記ミラー３に入射する。このミラー３は反射型回折
格子または反射型ホログラムからなり、ＵＶ硬化樹脂等
で平面または曲面に形成されており、この面で反射光束
の一部が回折され＋１次回折光７ａが光検出器８上へ後
述のごとく所定のパターンで結像するようになってい
る。この＋１次回折光７ａはコリメータレンズ２によっ
て集光作用を受け光検出器８に到達し、ここでサーボ駆
動のために処理される。さらに反射戻り光束のうち−１
次回折光７ｂは集光しながら半導体レーザ１に対し光検
出器８と対称の位置を透過しさらに後段にある平行光変
換手段である変換レンズ９に到達する。光検出器８と対
称の位置にはスルーホール１０が設けられている。この
スルーホール１０は光磁気信号再生に不要な高次の回折
光および迷光を取り除くためのスペーシャルフィルター
の役割をする。さらに反射戻り光束は変換レンズ９で略
平行光に変換されたのち検光子１１に入射して２方向の
偏光成分に分離され、この検光子１１の近傍の２方向に
設けられた２つの光センサ１２で差動出力をとることに
よって記録面６からの光磁気信号を高品質に再生するこ
とができる。したがって光学配置的にも従来の光学配置
と比較してビームスプリッタ及び集光レンズを省略で
き、ミラーで反射された光束の方向とほぼ同じ方向に全
体が配置されるため光学系をコンパクトに構成すること
ができる。

【００１２】次に、図２および図３に基づいて半導体レ
ーザ１および光検出器８を含む平面を構成する部材につ
いて説明する。図２（ａ），（ｂ）は半導体レーザ１等
を含む部材の平面図と正面図である。光源である半導体
レーザ１が円形平面上のほぼ中央に設置されており、そ
の周辺部に多分割フォトダイオードからなる光検出器８
が設けられている。前記ミラー３で分離された＋１次回
折光７ａは図１に示すように光検出器８の中央に集光さ
れつつ入射する。また前述のように光検出器８の半導体
レーザ１に対して平面上の対称の位置にスペーシャルフ
ィルターとなるスルーホール１０が形成されており、後
段に不要な戻り光の高次の回折光、迷光を遮断する。

【００１３】図３は平面上に設置された光検出器８の拡
大図を示したものであり、次にこの光検出器８の作用に
ついて説明する。図３に示す光検出器８は細長い長方形
のエリアをもちそれぞれ長辺方向を接触させて並んだ４
つのフォトダイオードＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４群により
形成されている。そしてこのフォトダイオードＳ１，Ｓ
２，Ｓ３，Ｓ４により再生信号の検出、およびフォーカ
シング、トラッキングそれぞれのサーボ信号の検出を行
うことができる。４個のフォトダイオードを図示するよ
うに便宜的にＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４としてその出力を
それぞれＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４とすれば、アドレスマ
ーク等のプリピット信号の検出には全エリアの総和出力
すなわちＰ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４を用いる。さらにサー
ボ信号のうちフォーカス誤差信号は、両わきに配置され
ているエリアＳ１、Ｓ４出力の和と内側に配置されてい
るエリアＳ２，Ｓ３出力の和それぞれの差動信号（Ｐ１
＋Ｐ４）−（Ｐ２＋Ｐ３）をとる。即ち、デフォーカス
に伴う光検出器上での集光スポットの大きさを比較する
ビームサイズ法によるものであり、非点収差法と比較し
てシリンドリカルレンズを省略できる。そして、このフ
ォーカス誤差信号をもとにフォーカスアクチュエータを
動作させてフォーカスサーボを行う。次に、トラッキン
グ誤差信号についてはエリアＳ１，Ｓ２出力の和とエリ
アＳ３，Ｓ４出力の和それぞれの差動信号（Ｐ１＋Ｐ
２）−（Ｐ３＋Ｐ４）をとる。すなわち、記録トラック
により発生した±１次回折光と０次回折光との干渉部分
の光強度のバランスを比較する１ビームプッシュプル法
によるものである。図４（ａ），（ｂ）は本発明の一実
施例に係る光学ヘッド装置の記録面での結像の説明図で
あり、図４（ａ）は正常な場合を示し、図４（ｂ）はト
ラックずれが発生した場合を示す。図４（ｂ）のよう
に、結像スポットがトラックに対して直角方向に向かっ
て左にずれた場合、図５に示すようなトラックずれに対
するエラー信号特性が得られる。そして、このトラッキ
ングエラーＳ字曲線と呼ばれる特性曲線の極性と信号出
力の大きさから結像スポットが左右いずれの方向へどの
程度偏差しているかの情報が得られ、トラッキングアク
チュエータ動作のための駆動電流をコイル（図示せず）
に流すことによってトラッキング偏差が補正され、ディ
スク回転に伴って結像スポットをトラックに追従させる
ことができる。なお、トラッキング偏差の補正は前述の
従来例の場合と同様にミラー３とこのミラー３に取り付
けたトラッキングアクチュエータ１３によって行われ
る。すなわち、トラッキングアクチュエータ駆動電流が
ムービングコイルに流れることによって磁石に作用して
ミラー３を一定の方向へ任意の量だけ傾斜させる。そし
て、ミラー３への入射光がトラッキングアクチュエータ
１３の傾き角度と同じ量だけ傾斜して反射することにな
る。これによって対物レンズ５への入射光が角度調整さ
れ、記録面６への結像スポットが正しいトラック位置に
補正される。

【００１４】

【発明の効果】本発明は、対物レンズに関して光学的に
半導体レーザの後段に、光検出器と、平行光変換手段
と、偏光角検出手段を設け、また対物レンズへ平行光を
誘導する誘導機構として光分離機能を備えたガルバノミ
ラーを構成し、また光分離機能としてガルバノミラーの
反射面に反射型の回折格子またはホログラム素子を設け
たので、光学系の小型化と簡素化が可能となり、また高
品質の光磁気信号を再生することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す光学ヘッド装置の構成
図

【図２】（ａ）本発明の一実施例を示す半導体レーザ及
びその周辺部機構の平面図 （ｂ）本発明の一実施例を示す半導体レーザ及びその周
辺部機構の正面図

【図３】本発明の一実施例の光検出器の拡大説明図

【図４】（ａ）本発明の一実施例に係る光学ヘッド装置
の記録面での結像の説明図 （ｂ）本発明の一実施例に係る光学ヘッド装置の記録面
での結像の説明図

【図５】本発明の一実施例のプッシュプル法によるトラ
ックずれＴＥ信号の特性図

【図６】従来の光学ヘッド装置の構成図

【図７】従来の光学ヘッド装置の動作の説明図

【図８】従来の光学ヘッド装置の動作の特性図

【図９】従来の光学ヘッド装置の動作の特性図

【符号の説明】

１ 半導体レーザ ２ コリメータレンズ ３ ミラー ３ａ 回折格子 ３ｂ ホログラム素子 ５ 対物レンズ ６ 記録面 ９ 変換レンズ １１ 検光子 １２ 光センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザと、この半導体レーザからの
   射出光を平行光束に変換するコリメータレンズと、この
   コリメータレンズからの平行光束を記録面に集光する対
   物レンズと、前記平行光束を対物レンズへ導く誘導機構
   と、前記記録面からの反射光を検出する光検出器とを備
   えた光学ヘッド装置において、前記対物レンズに関して
   光学的に前記半導体レーザの後段に、前記光検出器と、
   集光しつつある反射光を平行光にする平行光変換手段
   と、平行光の成分ごとの偏光角を検出する偏光角検出手
   段とを設けたことを特徴とする光学ヘッド装置。
2. 【請求項２】前記誘導機構が光分離機能を備えたガルバ
   ノミラーよりなることを特徴とする請求項１記載の光学
   ヘッド装置。
3. 【請求項３】前記光分離機能がガルバノミラーの反射面
   に設けた反射型の回折格子またはホログラム素子である
   ことを特徴とする請求項２記載の光学ヘッド装置。