JPH069089B2 - 光ヘツド - Google Patents
光ヘツドInfo
- Publication number
- JPH069089B2 JPH069089B2 JP60072155A JP7215585A JPH069089B2 JP H069089 B2 JPH069089 B2 JP H069089B2 JP 60072155 A JP60072155 A JP 60072155A JP 7215585 A JP7215585 A JP 7215585A JP H069089 B2 JPH069089 B2 JP H069089B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- grating
- light
- polarization
- diffraction
- incident
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
- Optical Head (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （発明の属する技術分野） この発明は、光ヘッドに関し、特にビデオディスク、デ
ィジタル・オーディオ・ディスク（コンパクトディス
ク）、光ディスク用等の光ヘッドに関するものである。
ィジタル・オーディオ・ディスク（コンパクトディス
ク）、光ディスク用等の光ヘッドに関するものである。
（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、
光ディスク等（以下では光ディスクと総称する。）の従
来の光ヘッドは第２図に示すように光源である半導体レ
ーザ16と、半導体レーザの放射光17をコリメート光にす
るコリメーティングレンズ18と、偏光ビームスプリッタ
19と、1/4波長板20からなるアイソレータと、収束レン
ズ21と焦点誤差検出手段と、トラッキング誤差検出手段
とから構成されている。焦点誤差検出手段には種種の方
式があるが、本発明の方式と最も関連の深い方式とし
て、臨界角方式をあげることができる。臨界角方式は臨
界角プリズム22を用いる方式でその技術内容は次の文献
に記載されている。
光ディスク等（以下では光ディスクと総称する。）の従
来の光ヘッドは第２図に示すように光源である半導体レ
ーザ16と、半導体レーザの放射光17をコリメート光にす
るコリメーティングレンズ18と、偏光ビームスプリッタ
19と、1/4波長板20からなるアイソレータと、収束レン
ズ21と焦点誤差検出手段と、トラッキング誤差検出手段
とから構成されている。焦点誤差検出手段には種種の方
式があるが、本発明の方式と最も関連の深い方式とし
て、臨界角方式をあげることができる。臨界角方式は臨
界角プリズム22を用いる方式でその技術内容は次の文献
に記載されている。
武者、伊藤、芝田著の応用物理学会光学懇話会発行の
「光学」誌第11巻第６号（1982年12月発行）の634頁〜6
39頁掲載の論文「DAD用光学ヘッド」 （発明が解決しようとしている問題点） 上述の従来技術では、偏光ビームスプリツタ19に多層薄
膜をコートしたプリズムをはり合わせて使用しているの
で、研磨面が５面もあり、多層薄膜で偏光特性を得てお
り又、第２図に示した臨界面プリズム方式でも、３面の
研磨を必要とし、量産性が悪く高価であるという問題点
があつた。さらに、1/4波長板20には、材料が高価であ
る水晶を所定の厚さに研磨してはり合わせて製作するの
で量産性が悪く高価であるという問題点があった。
「光学」誌第11巻第６号（1982年12月発行）の634頁〜6
39頁掲載の論文「DAD用光学ヘッド」 （発明が解決しようとしている問題点） 上述の従来技術では、偏光ビームスプリツタ19に多層薄
膜をコートしたプリズムをはり合わせて使用しているの
で、研磨面が５面もあり、多層薄膜で偏光特性を得てお
り又、第２図に示した臨界面プリズム方式でも、３面の
研磨を必要とし、量産性が悪く高価であるという問題点
があつた。さらに、1/4波長板20には、材料が高価であ
る水晶を所定の厚さに研磨してはり合わせて製作するの
で量産性が悪く高価であるという問題点があった。
（問題点を解決するための手段） この発明は、半導体レーザと、コリメーティングレンズ
と、レーザビームを偏光分割する手段と直線偏光円偏光
変換手段と、収束レンズと、焦点誤差検出手段と、トラ
ッキング誤差検出手段とから構成される光ヘッドにおい
て、前記レーザビームを偏光分割する手段を入射光の偏
光方向によって０次回折光と１次回折光に分離する透過
格子型偏光ビームスプリッタとし、前記直線偏光円偏光
変換手段を前記ビームスプリッタと一体に形成された格
子型1/4波長板とし、前記焦点誤差検出手段と前記トラ
ッキング誤差検出手段を、回折格子裏面から入射した光
ビームを格子面でほぼ臨界回折角で回折した後、前記格
子裏面でほぼ全反射し再び前記格子面でほぼ臨界回折角
で回折した後前記回折格子への入射光ビームの反射方向
に射出する回折格子と、前記回折格子の射出ビームを受
光する受光面を４分割した光検出器としたことに特徴が
ある。
と、レーザビームを偏光分割する手段と直線偏光円偏光
変換手段と、収束レンズと、焦点誤差検出手段と、トラ
ッキング誤差検出手段とから構成される光ヘッドにおい
て、前記レーザビームを偏光分割する手段を入射光の偏
光方向によって０次回折光と１次回折光に分離する透過
格子型偏光ビームスプリッタとし、前記直線偏光円偏光
変換手段を前記ビームスプリッタと一体に形成された格
子型1/4波長板とし、前記焦点誤差検出手段と前記トラ
ッキング誤差検出手段を、回折格子裏面から入射した光
ビームを格子面でほぼ臨界回折角で回折した後、前記格
子裏面でほぼ全反射し再び前記格子面でほぼ臨界回折角
で回折した後前記回折格子への入射光ビームの反射方向
に射出する回折格子と、前記回折格子の射出ビームを受
光する受光面を４分割した光検出器としたことに特徴が
ある。
（作用） 本発明では、量産性と価格に問題のある、臨界角プリズ
ム、偏光プリズム、1/4波長板に替えて量産性に富んだ
格子型素子を用いる。臨界角プリズムに相当する格子素
子については、本発明の発明者が既に焦点誤差検出装置
として特願昭59−122262号で出願している。第３図は、
臨界角プリズムに相当する格子素子の原理を説明するた
めに、回折格子に対する光の入射、回折の関係を示す断
面図である。
ム、偏光プリズム、1/4波長板に替えて量産性に富んだ
格子型素子を用いる。臨界角プリズムに相当する格子素
子については、本発明の発明者が既に焦点誤差検出装置
として特願昭59−122262号で出願している。第３図は、
臨界角プリズムに相当する格子素子の原理を説明するた
めに、回折格子に対する光の入射、回折の関係を示す断
面図である。
図において、23が格子面であることを示すために、格子
を実際よりも拡大してある。
を実際よりも拡大してある。
第３図では、入射光24が図に示した入射角Θ１で格子の
基板面25から入射する。基板面では、入射光は屈折し、
基板の屈折率をｎとすると屈折角Θ２は次式の関係とな
る。
基板面25から入射する。基板面では、入射光は屈折し、
基板の屈折率をｎとすると屈折角Θ２は次式の関係とな
る。
sinΘ１＝ｎsinΘ２ (1) 屈折光26は、格子面23で次式に従い回折して、点線で示
した回折光27となつて空気中に出る。
した回折光27となつて空気中に出る。
ｎsinΘ２＋sinΘ２＝λ／ｄ (2) ここに、λは光の波長、ｄは格子のピッチを表わす。
(2)式に(1)式を代入すると、次式となる。
(2)式に(1)式を代入すると、次式となる。
sinΘ２＋sinΘ３＝λ／ｄ (3) (3)式で、λ／ｄが１よりも大きい場合について考察す
る。入射角Θ１を９０゜から０゜の方向へ小さくして行
くと、回折角Θ３は、大きくなって行き入射角Θ１が sinΘ１＝λ／ｄ−１ (4) の時、Θ２は９０゜になり、回折光は空気中に出て来な
くなる。この時、基板内では、次式が成立する。
る。入射角Θ１を９０゜から０゜の方向へ小さくして行
くと、回折角Θ３は、大きくなって行き入射角Θ１が sinΘ１＝λ／ｄ−１ (4) の時、Θ２は９０゜になり、回折光は空気中に出て来な
くなる。この時、基板内では、次式が成立する。
ｎsinΘ２＋ｎsinΘ４＝λ／ｄ (5) したがつてｎsinΘ４＝１となり、28で示す反射回折光
が生じる。ところが、sinΘ４＝１／ｎであるから、回
折光28は、基板面25で全反射し、反射光29は回折光28と
鏡面対称であるから、格子面23で反射回折光30を生じ
る。
が生じる。ところが、sinΘ４＝１／ｎであるから、回
折光28は、基板面25で全反射し、反射光29は回折光28と
鏡面対称であるから、格子面23で反射回折光30を生じ
る。
反射回折光30は、基板面25で屈折し屈折光31となり、空
気中に出る。以上説明したように、(4)式のΘ１を境と
してsinΘ１＞λ／ｄ−１の時は、回折光31は生じず、
格子面側から回折光27を生じる。sinΘ１＜λ／ｄ−１
の時は、回折光31を生じ、格子面側の回折光27は生じな
い。したがって、回折光31の強度を検出することで、入
射角Θ１の変化を知ることができる。
気中に出る。以上説明したように、(4)式のΘ１を境と
してsinΘ１＞λ／ｄ−１の時は、回折光31は生じず、
格子面側から回折光27を生じる。sinΘ１＜λ／ｄ−１
の時は、回折光31を生じ、格子面側の回折光27は生じな
い。したがって、回折光31の強度を検出することで、入
射角Θ１の変化を知ることができる。
すなわち、臨界角プリズムでの３回全反射と同じ作用が
得られる。
得られる。
第４図は、比較的深い透過型回折格子の回折効率の偏光
依存性を示すもので、曲線32は電気ベクトルの方向が格
子の溝と平行な時、曲線33は電気ベクトルの方向が格子
の溝と垂直な時の回折効率を表わす。
依存性を示すもので、曲線32は電気ベクトルの方向が格
子の溝と平行な時、曲線33は電気ベクトルの方向が格子
の溝と垂直な時の回折効率を表わす。
格子ピッチに対する波長の比（波長／格子ピッチ）が
１．６以上、特に１．８以上では、顕著な偏光特性を示
し、０次回折光と１次回折光を用いることで偏光ビーム
スプリッタとして作用させることができる。
１．６以上、特に１．８以上では、顕著な偏光特性を示
し、０次回折光と１次回折光を用いることで偏光ビーム
スプリッタとして作用させることができる。
誘電体格子のピッチをｄ、使用波長をλとすると、λ／
ｄ２の格子では回折光を生じず、格子の溝に平行な方向
と直交する方向で屈折率が異なることを利用すると、表
面レリーフ格子を波長板として用いることができる。こ
の種の波長板の提案と実験は、フランダース（D.C,Flan
ders）著のアプライド・フィジックス・レータズ（Appl
ied Physics Letter）誌第42巻第６号（1983年３月15日
発行）第492〜494頁掲載の論文）に述べられている。
ｄ２の格子では回折光を生じず、格子の溝に平行な方向
と直交する方向で屈折率が異なることを利用すると、表
面レリーフ格子を波長板として用いることができる。こ
の種の波長板の提案と実験は、フランダース（D.C,Flan
ders）著のアプライド・フィジックス・レータズ（Appl
ied Physics Letter）誌第42巻第６号（1983年３月15日
発行）第492〜494頁掲載の論文）に述べられている。
以下、上述の格子素子を用いた光ヘッドの実施例につい
て述べる。
て述べる。
（実施例） 第１図は、本発明の実施例の基本構成を示す図である。
半導体レーザ１の放射光２はコリメーティングレンズ３
で平行化され平行光４になって偏光ビームスプリッタ格
子５に入射する。
で平行化され平行光４になって偏光ビームスプリッタ格
子５に入射する。
入射ビーム４の偏光方向は、電気ベクトルが偏光ビーム
スプリッタ格子５の溝と平行方向になるように半導体レ
ーザ１の方向を設定してあるので、１次回折光６となっ
て、1/4波長板格子７に入射する。1/4波長板格子７は、
上述の非回折の高密度格子で、直交する偏光方向で位相
差を生じる結果入射直線偏光を円偏光の光ビーム８に変
換する。光ビーム８は収束レンズ９によりディスク面10
の点11に収束する。ディスク面10からの反射光は再び収
束レンズ９を経て、1/4波長板格子７で直線偏光に変換
された光ビーム６になる。
スプリッタ格子５の溝と平行方向になるように半導体レ
ーザ１の方向を設定してあるので、１次回折光６となっ
て、1/4波長板格子７に入射する。1/4波長板格子７は、
上述の非回折の高密度格子で、直交する偏光方向で位相
差を生じる結果入射直線偏光を円偏光の光ビーム８に変
換する。光ビーム８は収束レンズ９によりディスク面10
の点11に収束する。ディスク面10からの反射光は再び収
束レンズ９を経て、1/4波長板格子７で直線偏光に変換
された光ビーム６になる。
この結果偏光ビームスプリッタ格子へは、格子溝に直交
する方向の電子ベクトルを持つ光ビームが入射すること
になり、回折効率がほぼ０となり、０次回折光12になっ
て臨界角回折格子13に入射する。臨界角回折格子13で
は、入射ビームは２回の臨界角回折と全反射を生じ、回
折光14となって４分割光検出器15に入射する。ディスク
面10が光軸方向にずれると、すなわちフォーカス誤差を
生じると臨界角回折格子13への入射ビームが平行光でな
くなる結果光検出器15に左右非対称に到達するので、左
右の差動信号をとることでフォーカス誤差検出ができ
る。
する方向の電子ベクトルを持つ光ビームが入射すること
になり、回折効率がほぼ０となり、０次回折光12になっ
て臨界角回折格子13に入射する。臨界角回折格子13で
は、入射ビームは２回の臨界角回折と全反射を生じ、回
折光14となって４分割光検出器15に入射する。ディスク
面10が光軸方向にずれると、すなわちフォーカス誤差を
生じると臨界角回折格子13への入射ビームが平行光でな
くなる結果光検出器15に左右非対称に到達するので、左
右の差動信号をとることでフォーカス誤差検出ができ
る。
又、トラッキング誤差信号は、光検出器が紙面と垂直方
向にも２分割されており、その差動信号で得られる。本
実施例では、偏光ビームスプリッタ格子と1/4波長板格
子は一体で形成されている。
向にも２分割されており、その差動信号で得られる。本
実施例では、偏光ビームスプリッタ格子と1/4波長板格
子は一体で形成されている。
（発明の効果） 本発明により、従来のように高価な研磨を必要とするプ
リズムが不要になる。本発明の格子素子はレプリカとし
て安価に複製できる上、プリズムに比べ軽量となり、光
ヘッドの軽量化の効果もある。
リズムが不要になる。本発明の格子素子はレプリカとし
て安価に複製できる上、プリズムに比べ軽量となり、光
ヘッドの軽量化の効果もある。
第１図は、本発明の実施例の構成を示す図、第２図は従
来の光ヘッドの構成を示す図、第３図は臨界角回折格子
の原理を説明するための図、第４図は、透過型回折格子
の１次回折効率の偏光依存性を示す図である。 図において、 １，16……半導体レーザ、 ３，18……コリメーティン
グレンズ、 ５……偏光ビームスプリッタ格子、 ７…
…1/4波長板格子、 ９，21……収束レンズ、 10……
ディスク面、 13……臨界角回折格子、 15……４分割
光検出器、 19……偏光ビームスプリッタ（プリズ
ム）、 20……1/4波長板、 22……臨界角プリズム、
23……格子面、 24……入射光、 27，31……回折
光、 32……電気ベクトルの方向が格子の溝と平行な時
の回折効率、 33……電気ベクトルの方向が格子の溝と
垂直な時の回折効率を各々示す。
来の光ヘッドの構成を示す図、第３図は臨界角回折格子
の原理を説明するための図、第４図は、透過型回折格子
の１次回折効率の偏光依存性を示す図である。 図において、 １，16……半導体レーザ、 ３，18……コリメーティン
グレンズ、 ５……偏光ビームスプリッタ格子、 ７…
…1/4波長板格子、 ９，21……収束レンズ、 10……
ディスク面、 13……臨界角回折格子、 15……４分割
光検出器、 19……偏光ビームスプリッタ（プリズ
ム）、 20……1/4波長板、 22……臨界角プリズム、
23……格子面、 24……入射光、 27，31……回折
光、 32……電気ベクトルの方向が格子の溝と平行な時
の回折効率、 33……電気ベクトルの方向が格子の溝と
垂直な時の回折効率を各々示す。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体レーザと、コリメーティングレンズ
と、レーザビームを偏光分割する手段と、直線偏光円偏
光変換手段と、収束レンズと、焦点誤差検出手段と、ト
ラッキング誤差検出手段とから構成される光ヘッドにお
いて、前記レーザビームを偏光分割する手段を入射光の
偏光方向によって０次回折光と１次回折光に分離する透
過格子型偏光ビームスプリッタとし、前記直線偏光円偏
光変換手段を前記ビームスプリッタと一体に形成された
格子型1/4波長板とし、前記焦点誤差検出手段と前記ト
ラッキング誤差検出手段を、回折格子裏面から入射した
光ビームを格子面でほぼ臨界回折角で回折した後、前記
格子裏面でほぼ全反射し、再び前記格子面でほぼ臨界回
折角で回折した後前記回折格子への入射光ビームの反射
方向に射出する回折格子と、前記回折の射出ビームを受
光する受光面を４分割した光検出器としたことを特徴と
する光ヘッド。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60072155A JPH069089B2 (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 光ヘツド |
| US06/744,598 US4689481A (en) | 1984-06-14 | 1985-06-14 | Focus error detector and optical head using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60072155A JPH069089B2 (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 光ヘツド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61230634A JPS61230634A (ja) | 1986-10-14 |
| JPH069089B2 true JPH069089B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=13481084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60072155A Expired - Lifetime JPH069089B2 (ja) | 1984-06-14 | 1985-04-05 | 光ヘツド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH069089B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2597249B1 (fr) * | 1986-04-11 | 1988-06-17 | Thomson Csf | Dispositif de lecture optique de support d'enregistrement optique |
| DE3887657T2 (de) * | 1987-11-30 | 1994-05-11 | Nippon Electric Co | Optischer Kopf. |
| JPH01302543A (ja) * | 1988-02-26 | 1989-12-06 | Fujitsu Ltd | トラッキングエラー検知方法とその検知方法に使用する回折格子・光検知器 |
| US5224082A (en) * | 1988-02-26 | 1993-06-29 | Fujitsu Limited | Method for detecting tracking error in optical disk system and its optical system devices thereof |
-
1985
- 1985-04-05 JP JP60072155A patent/JPH069089B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61230634A (ja) | 1986-10-14 |
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