(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザと、該半導体レーザから出射された発散光束を回折させて少なくとも３本の光ビームを生成する回折格子と、該回折格子で生成された少なくとも３本の光ビームを光記録媒体に集光させる対物レンズと、前記光記録媒体で反射される戻り光を受光する受光手段とを有する光学ヘッドにおいて、
少なくとも前記回折格子と共通の保持部材に保持した液晶シャッタを有し、前記半導体レーザからの発散光束の開口を選択的に制限して、前記対物レンズの開口数を制御する開口数制御手段を設け、
前記液晶シャッタは、前記半導体レーザから出射された発散光束の長軸方向において、該発散光束の一部が入射しない形状に構成し、この液晶シャッタに入射しない光束をモニタ用光検出器で受光して、その出力に基づいて前記半導体レーザの出射パワーを制御することを特徴とする光学ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の光学ヘッドにおいて、
前記液晶シャッタは、中央部に光学的な開口を有し、周辺部に前記半導体レーザからの発散光束のうちの周辺光線を選択的に遮光するゲストホスト型液晶を有することを特徴とする光学ヘッド。
【請求項３】
請求項１記載の光学ヘッドにおいて、
前記開口数制御手段は、さらに、前記液晶シャッタと前記対物レンズとの間の光路中に配置した偏光分離手段を有し、
前記液晶シャッタは、中央部に光学的な開口を有し、周辺部に前記半導体レーザからの発散光束のうちの周辺光線の偏光方向を選択的に変化させるツイストネマティック型液晶を有し、
該液晶シャッタにより偏光方向が変化させられた周辺光線を、前記偏光分離手段により前記対物レンズへの入射光路から分離するようにしたことを特徴とする光学ヘッド。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか記載の光学ヘッドにおいて、
前記回折格子と前記液晶シャッタとを一体に結合したことを特徴とする光学ヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか記載の光学ヘッドにおいて、
前記回折格子を、前記対物レンズの実効的開口数が、０．３５〜０．４５となるよう構成したことを特徴とする光学ヘッド。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか記載の光学ヘッドにおいて、
前記受光手段は、前記光記録媒体からの戻り光に基づいて３ビーム法によりトラッキングエラー信号を検出する第１の検出手段と、プッシュプル法または位相差法によりトラッキングエラー信号を検出する第２の検出手段とを有し、これら第１および第２の検出手段によるトラッキングエラー信号を前記光記録媒体の種類に応じて選択するよう構成したことを特徴とする光学ヘッド。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか記載の光学ヘッドにおいて、
前記開口数制御手段と前記対物レンズとの間に前記光記録媒体に入射させる光と前記光記録媒体からの戻り光とを分離するビームスプリッタを設け、該ビームスプリッタの上記開口数制御手段側の端面に上記モニタ用光検出器を一体に結合したことを特徴とする光学ヘッド。
【請求項８】
請求項２〜７のいずれか記載の光学ヘッドにおいて、
前記液晶シャッタの中央部の光学的開口の直径φａを、
φａ＝( φg/fg +tan2θg ) fa + (fa-fg) sin｛ tan-1(2λ/d) ｝
ただし、
φg は、回折格子の直径
fg は、半導体レーザの発光点から回折格子の出射面までの光路長
θg は、取り付け誤差による液晶シャッタの光学的開口中心に対する      半導体レーザからの中心光線の傾き角
fa は、半導体レーザの発光点から液晶シャッタの出射面までの光路長
λは、半導体レーザからの出射光の波長
ｄは、回折格子の格子ピッチ
としたことを特徴とする光学ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、共通の半導体レーザおよび光学系を用いて、基板厚等の種類の異なる光記録媒体に対して情報の記録や再生を行うのに用いるに好適な光学ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板厚の異なるディスクを再生する光学ヘッドとして、例えば、特開平９−２７１１３８号公報には図９に示すようなものが提案されている。この光学ヘッドは、基板厚０．６ｍｍのディスクと基板厚１．２ｍｍのディスクとを選択的に再生するもので、半導体レーザ１からの発散光束を回折格子２で回折させて０次光と±１次回折光との３本の光ビームを得、これら３本の光ビームをコリメータレンズ３で平行光束として、偏光ビームスプリッタ４および１／４波長板５を透過させた後、環状遮光フィルタ６および対物レンズ７を経てディスク８に集光させている。また、ディスク８で反射される戻り光は、対物レンズ７、環状遮光フィルタ６および１／４波長板５を経て偏光ビームスプリッタ４に入射させ、ここで反射される戻り光を集光レンズ群９を経て光検出器１０で受光して、その０次光の戻り光に基づいて情報を再生し、±１次回折光の戻り光に基づいて３ビーム法によるトラッキングエラー信号を検出するようにしている。
【０００３】
ここで、環状遮光フィルタ６は、例えば、ゲストホスト型液晶を用いる環状パターンを有する液晶シャッタで構成され、再生すべきディスク８の基板厚に応じて選択的に電圧（電界）を印加して、環状パターンに入射する光を選択的に遮光することにより、対物レンズ７に入射する光ビームの径、すなわち開口数を、基板厚の薄いディスクに対しては大きく、基板厚の厚いディスクに対しては小さくするようにしている。また、対物レンズ７は、ディスク基板厚が０．８ｍｍの位置に光ビームを集光するように設計されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の光学ヘッドにあっては、回折格子２と環状遮光フィルタ６との間の光路中に、コリメータレンズ３、偏光ビームスプリッタ４および１／４波長板５が配置されることから、これら中間に配置される光学部品が邪魔になって、環状遮光フィルタ６と回折格子２および半導体レーザ１の発光点との中心位置決めが困難になるという問題がある。
【０００５】
また、上述した光学ヘッドの場合には、３ビームを用いることから、全体を共通のベースに支持する一体型とする必要がある。この場合、全体を小型かつ薄型化するためには、各光学部品を互いに接近して配置する必要があると共に、例えば、偏光ビームスプリッタ４と対物レンズ７との間の光路中に立ち上げミラーを配置して、半導体レーザ１から偏光ビームスプリッタ４に至る往路および偏光ビームスプリッタ４から光検出器１０に至る復路を水平にするのが好ましく、そのためには対物レンズ７をトラッキング方向およびフォーカス方向に駆動する対物レンズ駆動装置内に、環状遮光フィルタ６を配置するのが好ましい。
【０００６】
しかし、このように環状遮光フィルタ６を対物レンズ駆動装置内に配置すると、環状遮光フィルタ６が見えにくくなったり、あるいは見えなくなり、これがため環状遮光フィルタ６と回折格子２および半導体レーザ１の発光点との中心位置決めがより困難かつ複雑になると共に、正確な位置調整が困難になることから、回折格子２での＋１次または−１次回折光が環状遮光フィルタ６で遮光されて、対物レンズ７の瞳上での強度分布の不均一が生じ、正確なトラッキングエラー信号が検出できなくなるという問題が生じることになる。このため、上記の従来の光学ヘッドにおいては、小型かつ薄型化が図り難いという問題がある。
【０００７】
この発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、対物レンズの瞳上で光ビームの強度分布の不均一が生じないように、光学的位置決めを容易かつ正確にできると共に、容易に小型化および薄型化が図れるよう適切に構成した光学ヘッドを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明は、半導体レーザと、該半導体レーザから出射された発散光束を回折させて少なくとも３本の光ビームを生成する回折格子と、該回折格子で生成された少なくとも３本の光ビームを光記録媒体に集光させる対物レンズと、前記光記録媒体で反射される戻り光を受光する受光手段とを有する光学ヘッドにおいて、
少なくとも前記回折格子と共通の保持部材に保持した液晶シャッタを有し、前記半導体レーザからの発散光束の開口を選択的に制限して、前記対物レンズの開口数を制御する開口数制御手段を設け、
前記液晶シャッタは、前記半導体レーザから出射された発散光束の長軸方向において、該発散光束の一部が入射しない形状に構成し、この液晶シャッタに入射しない光束をモニタ用光検出器で受光して、その出力に基づいて前記半導体レーザの出射パワーを制御することを特徴とするものである。
【０００９】
この発明の一実施形態においては、前記液晶シャッタは、中央部に光学的な開口を有し、周辺部に前記半導体レーザからの発散光束のうちの周辺光線を選択的に遮光するゲストホスト型液晶を有する。このように液晶シャッタを構成すれば、光記録媒体の基板厚に応じてゲストホスト型液晶に選択的に電圧（電界）を印加することにより、半導体レーザからの発散光束のうちの周辺光線を選択的に遮光することができるので、これにより対物レンズの開口数を制御することができる。
【００１０】
さらに、この発明の一実施形態においては、前記開口数制御手段は、さらに、前記液晶シャッタと前記対物レンズとの間の光路中に配置した偏光分離手段を有し、前記液晶シャッタは、中央部に光学的な開口を有し、周辺部に前記半導体レーザからの発散光束のうちの周辺光線の偏光方向を選択的に変化させるツイストネマティック型液晶を有し、該液晶シャッタにより偏光方向が変化させられた周辺光線を、前記偏光分離手段により前記対物レンズへの入射光路から分離するようにする。このように開口数制御手段を構成すれば、光記録媒体の基板厚に応じて液晶シャッタのツイストネマティック型液晶に選択的に電圧（電界）を印加することにより、半導体レーザからの発散光束のうちの周辺光線の偏光方向を選択的に変化させることができ、その偏光方向が変化した周辺光線を偏光分離手段により対物レンズへの入射光路から分離することができるので、これにより対物レンズの開口数を制御することができる。
【００１１】
さらに、この発明の一実施形態においては、前記回折格子と前記液晶シャッタとを一体に結合する。このように構成すれば、回折格子と液晶シャッタとの位置決めが不要となり、これらを半導体レーザの発光点に対して一体に位置調整することができるので、光学的位置調整がより容易になる。
【００１２】
さらに、この発明の一実施形態においては、前記回折格子を、前記対物レンズの実効的開口数が、０．３５〜０．４５となるよう構成する。このように構成すれば、開口数制御手段で半導体レーザからの発散光束の開口を制限した状態で、例えば、基板厚１．２ｍｍのＣＤの再生やＣＤ−Ｒの記録／再生を行うことが可能となる。
【００１３】
さらに、この発明の一実施形態においては、前記受光手段は、前記光記録媒体からの戻り光に基づいて３ビーム法によりトラッキングエラー信号を検出する第１の検出手段と、プッシュプル法または位相差法によりトラッキングエラー信号を検出する第２の検出手段とを有し、これら第１および第２の検出手段によるトラッキングエラー信号を前記光記録媒体の種類に応じて選択するよう構成する。このように構成すれば、例えば、基板厚の厚いＣＤやＣＤ−Ｒは３ビーム法により、また、基板厚の薄いＤＶＤやＤＶＤ−Ｒはプッシュプル法または位相差法により、それぞれ高精度でトラッキングエラー信号を検出することが可能となる。
【００１４】
さらに、この発明の一実施形態においては、前記開口数制御手段と前記対物レンズとの間に前記光記録媒体に入射させる光と前記光記録媒体からの戻り光とを分離するビームスプリッタを設け、該ビームスプリッタの上記開口数制御手段側の端面に上記モニタ用光検出器を一体に結合する。
【００１５】
さらに、この発明の一実施形態においては、
前記液晶シャッタの中央部の光学的開口の直径φａを、
φａ＝( φg/fg +tan2θg ) fa + (fa-fg) sin｛ tan-1(2λ/d) ｝
ただし、
φg は、回折格子の直径
fg は、半導体レーザの発光点から回折格子の出射面までの光路長
θg は、取り付け誤差による液晶シャッタの光学的開口中心に対する      半導体レーザからの中心光線の傾き角
fa は、半導体レーザの発光点から液晶シャッタの出射面までの光路長
λは、半導体レーザからの出射光の波長
ｄは、回折格子の格子ピッチ
とする。このようにすれば、液晶シャッタの中央部の光学的開口のみ透過する光束で、例えば、基板厚１．２ｍｍのＣＤの再生やＣＤ−Ｒの記録／再生を行うことが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１（ａ）および（ｂ）は、この発明の第１実施形態を示す正面図および部分側面図である。この光学ヘッドは、基板厚０．６ｍｍのディスクおよび基板厚１．２ｍｍのディスクに対して選択的に記録または再生を行うのに用いるもので、半導体レーザ２１からの直線偏光の発散光束は、回折格子２２で回折させて０次光（メインビーム）と±１次回折光（サブビーム）との３本の光ビームを得る。これら３本の光ビームは、液晶シャッタ２３を経てビームスプリッタ２４に入射させ、該ビームスプリッタ２４を透過した３本の光ビームをコリメータレンズ２５で平行光束とした後、１／４波長板２６で円偏光に変換して対物レンズ２７を経てディスク２８の記録面２８ａに集光させる。
【００１７】
また、ディスク２８の記録面２８ａで反射される戻り光は、対物レンズ２７を経て１／４波長板２６を透過させることにより往路と直交する方向の直線偏光に変換した後、コリメータレンズ２５を経てビームスプリッタ２４に入射させ、ここで反射される戻り光を平行平板２９に入射させる。平行平板２９は、光軸に対して４５°傾斜して配置し、その表面には直線偏光の光ビームに対して、例えば透過率３０％、反射率７０％の誘電体多層膜２９ａを設け、この平行平板２９を透過する３本の戻り光を、非点収差を与えて第１の光検出器３０に集光させて受光し、反射される３本の戻り光は、集光位置に配置した絞り３１でメインビームのみ透過させて第２の光検出器３２でファーフィールド中で受光する。
【００１８】
第１の光検出器３０には、図２（ａ）に示すように、メインビームを受光する４分割受光領域３５ａ〜３５ｄと、２本のサブビームを受光する受光領域３６ａ，３６ｂを設け、公知のように、受光領域３５ａ〜３５ｄの出力の和からＲＦ信号を、対角線の受光領域の出力の和の差から非点収差法によるフォーカスエラー信号を、受光領域３６ａ，３６ｂの出力の差から３ビーム法によるトラッキングエラー信号を、それぞれ得るようにする。
【００１９】
また、第２の光検出器３２には、図２（ｂ）に示すように、メインビームを受光する４分割受光領域３７ａ〜３７ｄを設け、投影されるトラック方向を境とする両側の受光領域の出力の和の差からプッシュプル法によるトラッキングエラー信号と、対角線の受光領域の出力の和の差から位相差法によるトラッキングエラー信号とを選択的に得るようにする。
【００２０】
この実施形態では、半導体レーザ２１として、出射光のファーフィールドパターンが、接合面に平行な方向（図１（ａ）の紙面水平方向）での放射角度半値全角が８°、接合面に垂直な方向（図１（ｂ）の紙面水平方向）での放射角度半値全角が３２°で、波長６３５ｎｍの赤色光を発光するものを用いる。また、図３に一部断面で示すように、回折格子２２は、例えば透明部材４０の一部に形成して、該透明部材４０を筒状の保持部材４１内の一端部に接着固定すると共に、この保持部材４１内に段差部４１ａにより透明部材４０から所定の距離を隔てて液晶シャッタ２３を接着固定して、これら回折格子２２を形成した透明部材４０および液晶シャッタ２３を保持した共通の保持部材４１を、半導体レーザ２１やビームスプリッタ２４等の他の光学部品を保持する光学ヘッド本体４２に止めねじ４３で固定する。
【００２１】
また、液晶シャッタ２３は、中央部に光学的な開口２３ａを有し、周辺部に半導体レーザ２１からの発散光束のうちの周辺光線を選択的に遮光するゲストホスト型液晶を有するシャッタ部２３ｂを有して構成する。ここで、開口２３ａは、ディスク２８が基板厚１．２ｍｍのＣＤの場合に対応するもので、図４に詳細に示すように、液晶シャッタ２３の配置位置におけるコリメータレンズ２５の有効径Ｄよりも小さく形成する。また、シャッタ部２３ｂの有効領域は、コリメータレンズ２５の有効径Ｄよりも大きく、かつ半導体レーザ２１からの断面楕円形の発散光束４４の長軸方向において、該発散光束の一部が入射しない形状とする。この半導体レーザ２１からの光束の一部が入射しない部分には、液晶シャッタ２３と一体に透明基板４５を設け、この透明基板４５を透過する半導体レーザ２１からの光束を、図１（ａ）および図４に示すように、ビームスプリッタ２４の端面にモニタ用光検出器４６を設けて受光し、その出力に基づいて、半導体レーザ２１の出射パワーを所望のパワーとなるように制御し得るようにする。
【００２２】
さらに、液晶シャッタ２３のシャッタ部２３ｂの動作を確認し得るようにするため、図１（ｂ）および図４に示すように、シャッタ部２３ｂを選択的に透過する光束のうち、コリメータレンズ２５の有効径Ｄから外れる光束を受光するように、ビームスプリッタ２４の端面に液晶動作確認用光検出器４７を設ける。
【００２３】
次に、回折格子２１の格子線とディスク２８の半径方向のなす角度（交差角）θo 、回折格子２２の格子ピッチｄおよび直径φｇ、液晶シャッタ２３の開口２３ａの直径φａについて説明する。
この実施形態では、ディスク２８の基板厚が１．２ｍｍで、トラックピッチが、例えば１．６μｍのＣＤやＣＤ−Ｒ等の場合に、記録面２８ａに集光する３本の光ビームのスポットが、図５（ａ）に示す位置関係、すなわち、メインビームのスポットＢｍの中心がトラックＴの中心に位置するとき、２本のサブビームのスポットＢｓが当該トラックＴの一方の側のエッジおよび他方の側のエッジにそれぞれ位置して、３ビーム法により２本のサブビームからトラッキングエラー信号を検出できるようにする。ここで、メインビームのスポットＢｍとサブビームのスポットＢｓとのトラック幅方向の間隔をＳ、スポットＢｍとスポットＢｓとの配列方向における間隔をＬｓ、トラックピッチをＰとして、Ｓ＝Ｐ／２とすると、交差角θo は、
θo ＝ sin-1（Ｓ／Ｌｓ）＝ sin-1（Ｐ／２Ｌｓ）
となる。
【００２４】
また、半導体レーザ２１からの出射光の波長をλ、対物レンズ２７の焦点距離をｆob、コリメータレンズ２５の焦点距離をｆc 、回折格子２２による±１次回折光の回折角をαとすると、回折格子２２の格子ピッチｄは、
Ｌｓ＝（ｆob／ｆc ）× tanα
ｄ sinα＝λ
から、
ｄ＝λ／ sin〔 tan-1｛（ｆc ×Ｌｓ）／ｆob｝〕
となる。
【００２５】
したがって、λ＝６３５ｎｍ、Ｐ＝１．６μｍであるから、例えば、Ｌｓ＝２０μｍ、ｆc ＝１０ｍｍ、ｆob＝３．３ｍｍの場合には、
θo ＝ sin-1（１．６×１０-3／２×２０×１０-3）≒２．３（度）
ｄ＝６３５×１０-6／ sin｛ tan-1（２０×１０-3×１０／３．３）｝
≒０．０１０５（ｍｍ）
とする。
【００２６】
また、回折格子２２の直径φｇは、基板厚１．２ｍｍのディスク２８に対する対物レンズ２７の開口数をＮＡ１とし、半導体レーザ２１の発光点２１ａから回折格子２２の出射面までの距離をｆg とすると、
φｇ＝２ｆob×ＮＡ１×ｆg ／ｆc
で表される。したがって、例えば、ＮＡ１＝０．３５、ｆg ＝３．５ｍｍとする場合には、
φｇ≒０．８ｍｍ
とする。
【００２７】
また、図３に示すように、半導体レーザ２１の光学ヘッド本体４２への取り付け誤差による設計光軸に対する中心光線の傾き角をθg 、半導体レーザ２１の発光点２１ａから液晶シャッタ２３の出射面までの距離をｆa とすると、液晶シャッタ２３上での光ビームの拡がり径は、 tan２θg ×ｆa となるので、液晶シャッタ２３の開口２３ａの直径φａは、
0003845170.tif 000002
で表される。ここで、θg ＝２度、ｆa ＝５．５ｍｍとすると、
φａ≒１．８８ｍｍ
とすればよい。
【００２８】
また、基板厚１．２ｍｍのディスク２８に対する対物レンズ２７の開口数を、例えば、ＮＡ２＝０．４５、とする場合には、
φｇ＝１．０３９５ｍｍ
φａ≒２．２６ｍｍ
すればよい。ここで、φｇは、ＮＡ１＝０．３５とする場合の値、すなわち、０．８ｍｍとしてもよい。このようにすれば、回折格子２２による±１次回折光の成分を幾分でも少なくでき、ディスク２８上への０次光の光量を増大することができるので、半導体レーザ２１の駆動電流を低減することができる。
【００２９】
なお、ディスク２８が基板厚０．６ｍｍのＤＶＤの場合には、液晶シャッタ２３のシャッタ部２３ｂを開放するが、この場合には、対物レンズ２７の開口数が０．６となるように、液晶シャッタ２３を透過する余分な光束が、コリメータレンズ２５でけられるようにする。
【００３０】
このようにして、ディスク２８が基板厚１．２ｍｍの場合には、液晶シャッタ２３のシャッタ部２３ｂに電界を印加して、このシャッタ部２３ｂを遮光状態とすることにより、開口２３ａを透過する３本の光束を、ディスク２８の記録面２８ａ上に、図５（ａ）に示すような位置関係で照射し、その３本の戻り光を受光する第１の光検出器３０の出力に基づいて、すなわち図２（ａ）に示すメインビームの戻り光を受光する４分割受光領域３５ａ〜３５ｄの出力に基づいて、上述したようにしてＲＦ信号および非点収差法によるフォーカスエラー信号を検出すると共に、２本のサブビームをそれぞれ受光する受光領域３６ａ，３６ｂの出力に基づいて３ビーム法によるトラッキングエラー信号を検出するようにする。
【００３１】
また、ディスク２８が基板厚０．６ｍｍの場合には、液晶シャッタ２３のシャッタ部２３ｂへの電界の印加をオフとして、このシャッタ部２３ｂを透光状態とすることにより、開口２３ａおよびシャッタ部２３ｂを透過する３本の光束をディスク２８に照射する。この場合、図５（ｂ）に示すように、記録面２８ａ上での３本の光束の各スポットは、トラックピッチＰが、例えば０．７４μｍと狭いため、メインビームスポットＢｍおよび２本のサブビームスポットＢｓがそれぞれ異なるトラックＴ上に位置することになり、３ビーム法ではトラッキングエラー信号が検出できなくなる。そこで、この場合には、メインビームの戻り光を受光する第２の光検出器３２の出力に基づいて、すなわち図２（ｂ）に示す４分割受光領域３７ａ〜３７ｄの出力に基づいて、上述したようにしてプッシュプル法によるトラッキングエラー信号を検出する。ただし、ディスク２８が再生専用のＤＶＤ−ＲＯＭの場合には、４分割受光領域３７ａ〜３７ｄの出力に基づいて位相差法によるトラッキングエラー信号を検出する。なお、ＲＦ信号およびフォーカスエラー信号については、基板厚１．２ｍｍの場合と同様に、第１の光検出器３０のメインビームの戻り光を受光する４分割受光領域３５ａ〜３５ｄの出力に基づいてＲＦ信号を検出すると共に、非点収差法によりフォーカスエラー信号を検出する。
【００３２】
なお、上記の各場合において、半導体レーザ２１からの出射光のパワーは、モニタ用光検出器４５の出力に基づいて所望のパワーとなるように制御し、また、液晶シャッタ２３のシャッタ部２３ｂの動作は、液晶動作確認用光検出器４７の出力に基づいて確認する。なお、液晶動作確認用光検出器４７の出力に基づく液晶シャッタ２３の動作確認は、ディスク内周でのデフォーカス状態によるパワーアジャスト以前のフォーカスサーチ時に行うようにする。このようにすれば、ディスク２８に記録されているデータの破壊を防止することができる。
【００３３】
図６は、この実施形態におけるトラッキング制御回路および液晶シャッタ制御回路の一例の構成を示すブロック図である。第１の光検出器３０のトラッキング信号検出用の受光領域３６ａ，３６ｂの出力は差動増幅器５１ａに供給して、３ビーム法によるトラッキングエラー信号を得るようにし、このトラッキングエラー信号をスイッチ回路５２に供給する。また、第２の光検出器３２を構成する４分割受光領域３７ａ〜３７ｄの出力は、そのトラック方向の分割線を境とする一方の側の受光領域３７ａ，３７ｄおよび他方の側の受光領域３７ｂ，３７ｃの出力をそれぞれ加算器５３ａおよび５３ｂに供給して加算し、これら加算器５３ａ，５３ｂの出力を差動増幅器５１ｂに供給して、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号を得るようにし、このトラッキングエラー信号をスイッチ回路５２に供給する。さらに、第２の光検出器３２の４分割受光領域３７ａ〜３７ｄの出力は、その対角線の受光領域３７ａ，３７ｃおよび受光領域３７ｂ，３７ｄの出力をそれぞれ加算器５３ｃおよび５３ｄに供給して加算し、これら加算器５３ｃ，５３ｄの出力を差動増幅器５１ｃに供給して、位相差法によるトラッキングエラー信号を得るようにし、このトラッキングエラー信号をスイッチ回路５２に供給する。
【００３４】
また、ディスク２８の種類を判別するため、ディスク判別回路５５を設け、このディスク判別回路５５で判別したディスクの種類を表す判別信号に基づいて、制御回路５６により液晶駆動回路５７を介して、液晶シャッタ２３のシャッタ部２３ｂへの電界の印加を制御する。すなわち、基板厚１．２ｍｍのＣＤやＣＤ−Ｒ等のディスクの場合には、シャッタ部２３ｂに電界を印加して、該シャッタ部２３ｂを遮光状態とし、基板厚０．６ｍｍのＤＶＤやＤＶＤ−Ｒ等の場合には、シャッタ部２３ｂへの電界の印加をオフとして、該シャッタ部２３ｂを透光状態とする。
【００３５】
さらに、制御回路５６は、ディスク判別回路５５からの判別信号に基づいてスイッチ回路５２を制御して、差動増幅器５１ａ〜５１ｃからのトラッキングエラー信号のうち、所定のトラッキングエラー信号を選択してゲイン補正回路５８に供給するようにする。すなわち、上述したように、基板厚１．２ｍｍのＣＤやＣＤ−Ｒ等のディスクの場合には、差動増幅器５１ａの出力である３ビーム法によるトラッキングエラー信号を選択し、基板厚０．６ｍｍのＤＶＤやＤＶＤ−Ｒの場合には、差動増幅器５１ｂの出力であるプッシュプル法によるトラッキングエラー信号を選択し、基板厚０．６ｍｍのＤＶＤ−ＲＯＭの場合には、差動増幅器５１ｃの出力である位相差法によるトラッキングエラー信号を選択して、その選択した所定のトラッキングエラー信号をゲイン補正回路５８に供給する。
【００３６】
ゲイン補正回路５８では、制御回路５６の制御のもとに、ディスク判別回路５５からの判別信号に基づいて、入力されるトラッキングエラー信号のゲインを補正し、その出力を位相補償回路５９および駆動回路６０を経てトラッキングコイル６１に供給し、これにより対物レンズ２７のトラッキング制御を行うようにする。
【００３７】
図７は、この発明の第２実施形態を示すものである。この光学ヘッドは、有限光学系のもので、第１実施形態と同様に、基板厚０．６ｍｍのディスクおよび基板厚１．２ｍｍのディスクに対して選択的に記録または再生を行うのに用いるものである。この実施形態では、半導体レーザ７１からの直線偏光の発散光束を、回折格子７２で回折させて０次光（メインビーム）と±１次回折光（サブビーム）との３本の光ビームを得、これら３本の光ビームを液晶シャッタ７３を経て、中心光線に対して４５°傾斜して配置され、表面に誘電体多層膜７４ａを有する平行平板７４にＳ偏光で入射させ、該誘電体多層膜７４ａで反射される３本の光ビームを１／４波長板７５で円偏光に変換して、対物レンズ７６を経てディスク７７の記録面７７ａに集光させる。ここで、誘電体多層膜７４ａは、液晶シャッタ７３とともに、開口数制御手段を構成する。
【００３８】
また、ディスク７７の記録面７７ａで反射される戻り光は、対物レンズ７６を経て１／４波長板７５を透過させることにより、往路と直交する方向の直線偏光に変換して平行平板７４の誘電体多層膜７４ａにＰ偏光で入射させ、該誘電体多層膜７４ａを透過する戻り光を、さらに平行平板７４を透過させることにより非点収差を与えてハーフプリズム７８に入射させて、該ハーフプリズム７８を透過する３本の戻り光を第１の光検出器７９に集光させて受光する。また、ハーフプリズム７８で反射され、さらに該ハーフプリズム７８の反射面７８ａで反射される３本の戻り光は、その集光位置に配置した絞り８０でメインビームのみ透過させて、第１の光検出器７９と同一基板８１上に形成した第２の光検出器８２でファーフィールド中で受光する。
【００３９】
第１の光検出器７９は、第１実施形態における第１の光検出器３０と同様に、メインビームを受光する４分割受光領域と、２本のサブビームをそれぞれ受光する受光領域とを設けて、４分割受光領域の出力の和からＲＦ信号を、対角線の受光領域の出力の和の差から非点収差法によるフォーカスエラー信号を、２本のサブビームをそれぞれ受光する受光領域の出力の差から３ビーム法によるトラッキングエラー信号を、それぞれ得るようにする。
【００４０】
第２の光検出器８２も、第１実施形態における第２の光検出器３２と同様に、メインビームを受光する４分割受光領域をもって構成し、投影されるトラック方向を境とする両側の受光領域の出力の和の差からプッシュプル法によるトラッキングエラー信号と、対角線の受光領域の出力の和の差から位相差法によるトラッキングエラー信号とを選択的に得るようにする。
【００４１】
この実施形態では、液晶シャッタ７３を、中央部に光学的な開口７３ａを有し、周辺部に半導体レーザ７１からの発散光束のうち、周辺光線の偏光方向を選択的に９０°回転させるツイストネマティック型液晶を有するシャッタ部７３ｂを有して構成し、この液晶シャッタ７３を、第１実施形態と同様に、回折格子７２とともに共通の保持部材８３に保持して、半導体レーザ７１や平行平板７４等の他の光学部品を保持する光学ヘッド本体に取り付ける。また、半導体レーザ７１は、液晶シャッタ７３の開口７３ａを透過する光線が、平行平板７４の誘電体多層膜７４ａにＳ偏光で入射するように配置する。
【００４２】
ここで、回折格子７２の格子ピッチｄ、およびその格子線とディスク７７の半径方向との交差角θo については、第１実施形態で説明したと同様に、ディスク７７の記録面７７ａに集光される３本の光ビームが、基板厚が１．２ｍｍで、トラックピッチが、例えば１．６μｍのＣＤやＣＤ−Ｒ等のディスクの場合に、３ビーム法により２本のサブビームからトラッキングエラー信号が検出できる位置関係となるように設定する。また、回折格子７２の直径φｇ、液晶シャッタ７３の開口７３ａの直径φａについても、第１実施形態で説明したと同様に、半導体レーザ７１の発光点７１ａから回折格子７２および液晶シャッタ７３のそれぞれの出射面までの距離、対物レンズ７６の物体側焦点距離および像側焦点距離を考慮して、ディスク２８が基板厚１．２ｍｍのＣＤの場合に、液晶シャッタ７３の配置位置における対物レンズ７６の有効径よりも小さくする。なお、液晶シャッタ７３のシャッタ部７３ｂの有効領域は、対物レンズ７６の有効径よりも大きくする。
【００４３】
さらに、この実施形態では、半導体レーザ７１の出射パワーを制御し得るようにするため、液晶シャッタ７３の開口部７３ｂを透過し、さらに平行平板７４を透過する光束を受光するようにモニタ用光検出器８４を設けると共に、液晶シャッタ７３のシャッタ部７３ｂの動作を確認し得るようにするため、シャッタ部７３を透過する光線のうち、対物レンズ７６の有効径外の光線を選択的に受光するように、平行平板７４の裏面に液晶動作確認用光検出器８５を設ける。
【００４４】
このようにして、ディスク７７が基板厚１．２ｍｍの場合には、液晶シャッタ７３のシャッタ部７３ｂへの電界の印加をオフとする。これにより、シャッタ部７３ｂを透過する光線の偏光方向を９０°回転させて、誘電体多層膜７４ａに対してＰ偏光として、該光線を誘電体多層膜７４ａで反射させることなく平行平板７４を透過させ、開口７３ａを透過する３本の光束（Ｓ偏光）を誘電体多層膜７４ａで反射させて、１／４波長板７５および対物レンズ７６を経てディスク７７の記録面７７ａ上に、図５（ａ）に示したような位置関係で照射し、その記録面７７ａで反射される３本の光束の戻り光を受光する第１の光検出器７９の出力に基づいて、第１実施形態の場合と同様に、メインビームの戻り光からＲＦ信号および非点収差法によるフォーカスエラー信号を検出し、２本のサブビームの戻り光から３ビーム法によるトラッキングエラー信号を検出するようにする。
【００４５】
また、ディスク７７が基板厚０．６ｍｍの場合には、液晶シャッタ７３のシャッタ部７３ｂに電界を印加する。これにより、シャッタ部７３ｂに入射する光線を、その偏光方向を変えることなく透過させて、液晶シャッタ７３を経た３本の光束を誘電体多層膜７４ａで反射させて、１／４波長板７５および対物レンズ７６を経てディスク７７の記録面７７ａに照射し、そのメインビームの戻り光を受光する第２の光検出器８２の出力に基づいて、第１実施形態と同様にしてプッシュプル法によるトラッキングエラー信号を検出する。ただし、ディスク７７が再生専用のＤＶＤ−ＲＯＭの場合には、位相差法によるトラッキングエラー信号を検出する。また、ＲＦ信号およびフォーカスエラー信号については、第１の光検出器７９で受光するメインビームの戻り光から第１実施形態と同様にして検出する。
【００４６】
図８は、この発明の第３実施形態の要部の構成を示すものである。この実施形態は、図７に示した第２実施形態において、平行平板７４の裏面に等間隔の格子パターンからなるホログラム素子８７を設け、このホログラム素子８７で３本の戻り光をそれぞれ回折させて、各０次光を第１の光検出器７９上に集光させて受光し、メインビームの戻り光の例えば＋１次回折光を、絞り８０を経てファーフィールド中で第２の光検出器８２で受光する。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様である。
【００４７】
このように、平行平板７４の裏面にホログラム素子８７を設けて、戻り光を分割するようにすれば、平行平板７４およびホログラム素子８７を一つの光学部品として扱うことができるので、第２実施形態におけるよりも光学部品点数を少なくできる利点がある。
【００４８】
なお、この発明は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、半導体レーザから見て、回折格子を手前側に、液晶シャッタを後方に配置したが、その配置順序を逆にすることもできるし、これら回折格子および液晶シャッタを間隔を置くことなく、一体的に配置することもできる。
【００４９】
【発明の効果】
この発明によれば、半導体レーザからの発散光束の開口を選択的に制限して、対物レンズの開口数を制御する開口数制御手段を構成する液晶シャッタを、３ビームを得るための回折格子と共通の保持部材に保持したので、回折格子および液晶シャッタを保持部材に予め位置決めして保持することができる。したがって、光学ヘッド本体に取り付ける際には、保持部材と半導体レーザとを相対的に位置調整するだけで、対物レンズの瞳上で光ビームの強度分布の不均一が生じないように、半導体レーザ、回折格子および液晶シャッタの光学的位置決めを容易かつ正確に行うことができる。また、回折格子および液晶シャッタは、半導体レーザからの発散光束中に配置するので、他の部材に邪魔されることなく、容易に小型化、薄型化を図ることができる。さらに、液晶シャッタは、半導体レーザから出射された発散光束の長軸方向において、該発散光束の一部が入射しない形状に構成して、この液晶シャッタに入射しない光束をモニタ用光検出器で受光し、その出力に基づいて半導体レーザの出射パワーを制御するので、半導体レーザの出射パワーを所望のパワーに正確に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態を示す図である。
【図２】図１に示す第１の光検出器および第２の光検出器の一例の構成を示す図である。
【図３】図１に示す回折格子および液晶シャッタの取り付け状態を示す部分断面図である。
【図４】同じく、部分底面図である。
【図５】第１実施形態によるディスク上での３ビームのスポットの位置関係を示す図である。
【図６】同じく、第１実施形態によるトラッキング制御回路および液晶シャッタ制御回路の一例の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の第２実施形態を示す図である。
【図８】同じく、第３実施形態の要部の構成を示す図である。
【図９】従来の技術を説明するための図である。
【符号の説明】
２１  半導体レーザ
２１ａ  発光点
２２  回折格子
２３  液晶シャッタ
２３ａ  開口
２３ｂ  シャッタ部
２４  ビームスプリッタ
２５  コリメータレンズ
２６  １／４波長板
２７  対物レンズ
２８  ディスク
２８ａ  記録面
２９  平行平板
２９ａ  誘電体多層膜
３０  第１の光検出器
３１  絞り
３２  第２の光検出器
４１  保持部材
４２  光学ヘッド本体
４３  止めねじ
４４  発散光束
４５  透明基板
４６  モニタ用光検出器
４７  液晶動作確認用光検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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