JP3400939B2 - 光ディスク用情報読み取り・書き込み装置 - Google Patents
光ディスク用情報読み取り・書き込み装置Info
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Description
憶装置として使用される光ディスク装置或いは光磁気デ
ィスク装置の読み取り用或いは書き込み用ヘッドを構成
する、光信号の情報読み取り・書き込み装置に関する。
コンピュータの高性能化に伴い、大容量の記憶装置が必
要となってきている。これらの記憶装置として、ハード
ディスク装置や光磁気ディスク装置が注目されている。
特に、後者は、ディスク媒体の着脱・交換が可能であり
且つ大容量で小型軽量であることから、益々重要となっ
てきている。
においては、より一層の低価格化が必要であり、これら
の1つの要素として、データの読み取りや書き込みを行
う光ヘッド部の低価格化が強く要求されている。このた
め、従来、光ヘッド部の部品数の削減や小型軽量化と、
調整工数の削減が図れる方式が必要とされてきた。一方
で、データの読み取り及び書き込みの双方を行い得るデ
ィスク媒体において、レーザ光量を増大したいという要
求と、サーボ検知や情報信号用光量を拡大したいという
要求が強い。
タやウォラストンプリズムなどの偏光分離素子、或いは
ビームスプリッタ、ミラー等、多くの必要な光学素子
を、パッケージとして一体化した部品で構成し、大幅な
部品と調整工数の削減及び小型軽量化を図ることが要求
されている。
ドの信号検知光学系を示す。光源である半導体レーザ1
からレーザ光は、コリメートレンズ2により、平行光に
なる。この平行光の一部は、ビーム整形プリズム3を透
過後、偏光ビームスプリッタ4により、媒体である光磁
気ディスクに向かい、対物レンズ5により、光磁気ディ
スク6上の集光される。
が在る時には、カー効果により、偏光角が回転する。即
ち、検知用のP偏光成分のレーザ光が、書き込みデータ
が在る時は、光カー効果によりθk だけ回転し、S偏光
成分が少し発生する。光磁気ディスク6からの戻り光の
偏光成分(S成分、P成分) で、偏光ビームスプリッタ
4における反射光は、偏光ビームスプリッタ7にて反射
し、1/2波長板8及び集光レンズ9を通り、偏光ビー
ムスプリッタ10で、S偏光成分と、P偏光成分に分離
される。
光成分の光が、それぞれ光検知器11、12に入射す
る。この2つの信号の強度の差を求めることにより、信
号の検知ができる。一方、光磁気ディスク6からの戻り
光で、偏光ビームスプリッタ4における反射光の一部
は、偏光ビームスプリッタ7及び集光レンズ13を透過
後、ビームスプリッタ14に入射後、ナイフエッジ15
と光検知器16によりプッシュプル法によりフォーカス
の検知を行い、光検知器17によりトラックの検知を行
う。
ディスク用光学ヘッドの信号検知光学系においては、偏
光ビームスプリッタやウォラストンプリズムなどの偏光
分離素子、或いはビームスプリッタ、ミラー等、多くの
光学素子が必要で、またそれに伴いこれらの光学素子の
調整工数も多大であった。これらの光学系を簡素化する
ために、図2に示すように、ホログラムのような回折光
学素子を用いて、サーボ検知光学系を半導体レーザと一
体化した構造が提案されている。即ち、図2において、
光ヘッドの光学系20は、半導体レーザ21と、トラッ
キング及びフォーカスの検知を行うホログラム23と、
光検知素子24を一体化したものである。
23a〜23dがある。そして、23a、23bがフォ
ーカスサーボ用ホログラム領域、23c、23dがトラ
ッキングサーボ用のホログラム領域である。また、各ホ
ログラム領域23a〜23dにより回折された光ビーム
を検出するための光検知素子24a〜24dがある。そ
して、24a、24bがフォーカス誤差信号(FES)
検出用の光検知素子、24c、24dがトラッキング誤
差信号(TES)検出用の光検知素子である。このよう
な構造とすることで、光学系を小型で簡素にできる。
も、オーバーライト媒体でのレーザ光の光量が高いもの
がマージンの為にも必要とされるが、レーザ光量を増大
することも、半導体レーザの作製上限界がある。
ィスク用光学ヘッドにおいて、ビームスプリッタやホロ
グラムで、フォーカス誤差やトラッキング誤差のサーボ
検知に向かう復路の効率を低下すれば、光ディスク媒体
に向かう往路の効率は上げられるが、サーボ検知のため
の光量が低下するという問題がある。例えば、ビームス
プリッタで、往路での透過率を90%とすると、復路で
の反射率は10%と低下する。このためにも、往路での
効率を高めることが必要となる。
ク装置で必要としていた、偏光分離素子(偏光ビームス
プリッタやウォラストンプリズムなど)や、ビームスプ
リッタ、ミラー等の多くの光学素子を用いることなく、
一体化した部品を半導体レーザのバッケージングと共に
組み込むことにより、大幅な部品の削減や調整工数の削
減を図ると共に、往路の光量と復路のサーボ光量の配分
を、光ディスク媒体に対する情報の読み取り時と書き込
み時とで変化させることにより、オーバライトが容易に
実現できることを目的とする。
しての半導体レーザと、該半導体レーザからの光ビーム
を光ディスク媒体上に集光・結像させる結像レンズと、
前記半導体レーザと該結像レンズとの間の光路上に配置
され、且つ前記光ディスク媒体のサーボ信号を検出する
ための回折光学素子と、該回折光学素子により回折され
た光ビームを検出するサーボ信号検出光学系とを具備し
た、光ディスク用情報読み取り・書き込み装置におい
て、前記回折光学素子はその回折効率が最大で透過率が
最小であるときと、回折効率が最小で透過率が最大であ
るときが、偏光方向によって決まるものであり、且つ前
記半導体レーザと前記回折光学素子との間に、偏光切換
素子を設定し、往路の光量と復路のサーボ光量の配分を
変えるべく、ディスク媒体でのレーザ光による書き込み
時には、前記回折光学素子の透過率を最大として書き込
み時の光量を増加し、レーザ光によるディスク媒体の読
み取り時には、前記回折光学素子の回折効率を最大とし
てサーボ検出における光量を高めるように前記偏光切換
素子により偏光方向を切り換える手段を具備することを
特徴とする、光信号の情報読み取り・書き込み装置が提
供される。
(透過効率、回折効率)を変える。即ち、書き込み時に
は、媒体上でオーバライト時には90%の透過率で、回
折光学格子を透過させる。この時の回折効率は最大で1
0%となるが、媒体での光量が高いため、反射して戻っ
てきた光量が充分高く、このため10%の回折効率でも
充分に光量検知することができる。
過率は10%で良い。これは、媒体での光量が強いと書
き込みを行なってしまう可能性があるからである。しか
し、読み取り検知光量は高いことが必要であるが、この
回折効率は最大90%となるので、サーボ検出において
は充分な光量を検知することができる。前記偏光切換素
子は、前記半導体レーザと前記回折光学素子との間の光
軸上に設定した、偏光方向を切り換える液晶素子であ
り、書き込み時には前記回折光学素子の透過率が最大と
なる偏光方向とし、読み取り時には該回折光学素子の回
折効率が最大となる偏光方向となるように、前記液晶素
子の電圧を制御することを特徴とする。この場合、液晶
素子を移動することなく電圧制御のみで切り換えが可能
となる。
前記回折光学素子との間に設定した、偏光方向を回転す
るための1/2波長板であり、該波長板の光軸方向は、
書き込み時に前記回折光学素子の透過率が最大となる偏
光方向に設定し、且つ該波長板が光軸上にない時が、書
き込み時で、該回折光学素子の透過率が最大となり、該
波長板が光軸上にある時が、読み取り時で、該回折光学
素子の回折効率が最大となる偏光方向に設定してあり、
書き込み時と読み取り時で前記1/2波長板を光軸に関
して出し入れするように移動させることを特徴とする。
格子を形成したものであることを特徴とする。前記回折
光学素子はトラッキング検出とフォーカス検出を行うた
めの回折パターンが形成されており、該回折光学素子、
前記偏光切り換え素子、前記半導体レーザ及び前記光検
出素子をパッケージングして一体化したことを特徴とす
る。
の実施の形態について詳細に説明する。図3は本発明の
第一実施形態に係る光磁気ディスク装置の光ヘッドを示
すものである。図3において、図2の構造と同様、光ヘ
ッドの光学系20は、半導体レーザ21と、トラッキン
グ及びフォーカスの検知を行うホログラム23と、光検
知素子24をパッケージングとして一体化したものであ
る。
23a、23bがある。図3に示した実施形態では、2
3a,bがフォーカスサーボ用ホログラム領域、トラッ
キングサーボ用のホログラム領域を兼ねている。また、
各ホログラム領域23a、23bにより回折された光ビ
ームを検出するための光検知素子24A,24Bがあ
る。そして、24A,Bがフォーカス誤差信号(FE
S)検出用の光検知素子、トラッキング誤差信号(TE
S)検出用の光検知素子を兼ねている。
光源21と偏光依存性を有する回折光学素子であるホロ
グラム23との間に、偏光切換素子として、液晶板30
(例えば強誘電素子からなる)を設定する。ホログラム
23は光ビームの往路での回折効率が、書き込み時、最
小となる偏光方向にしておく。通常、偏光依存性ある回
折格子では、格子の方向と偏光の方向とが一致する時、
回折効率が最大になり、直交する時に回折効率が最小と
なる。
を制御し、光ビームの偏光を90°回転する。このよう
にしておけば、復路でのホログラム23における回折光
は最大となり、光検知素子24A,24Bに導かれる。
勿論、液晶板30の電圧のON/OFFと偏光方向は逆
でも良い。即ち、液晶板30の電圧をONにした時、ホ
ログラム23の往路での回折効率が、書き込み時に、最
小となるように、また、液晶板30の電圧をOFFにし
た時、ホログラム23の往路での回折効率が、読み取り
時に、最大となるように設定しても良い。
ては、表面レリーフ型ホログラムが特に顕著である。勿
論、内部屈折率変化型の位相ホログラムでも、適用する
例では可能のこともある。また、偏光依存性を持つホロ
グラムとしては、LiNbO3 などの複屈折光学素子基
板の上に、光軸方向に沿って回折格子を造るものでもよ
い。
ディスク装置の光ヘッドを示すものである。この実施形
態では、偏光切り換え素子として、1/2波長板32を
半導体レーザ光源21と偏光依存性を有する回折光学素
子であるホログラム23との間に設定し、この波長板3
2を光軸に対し抜入可能に構成する。例えば、書き込み
時、回折光学素子であるホログラム23は、往路の回折
効率が最小(透過率が最大)となる偏光方向にしてお
く。通常、偏光依存性のある回折格子では、格子の方向
と偏光の方向が一致する時、回折効率が最大になり、直
交する時に回折効率が最小となる。
を移動して光軸上から除去した状態で、偏光を元の状態
に(90°回転)する。こうして、回折光は最大となっ
て、光検知素子24A,24Bに導かれる。勿論、1/
2波長板の抜入と偏光方向は逆でもよい。図5は本発明
の第三実施形態に係る光磁気ディスク装置の光ヘッドを
示すものである。この実施形態では、偏光切り換え素子
(例えば液晶板30)を、偏光依存性を有する回折光学
素子、即ちホログラム23と一体化した構成である。ま
た、半導体レーザ21からのレーザ光を平行光に変換す
るコリメートレンズ2を半導体レーザ21と、ホログラ
ム23と一体化した偏光切換素子30との間に設定して
いる。
ホログラムパターンを形成しておけば、更なる小型化、
部品数の低減が図れる。次に、ホログラム23について
説明する。図3に示すように、ホログラム23には、フ
ォーカスサーボ用、トラッキングサーボ用のホログラム
領域23a,bがある。このようにホログラム23はサ
ーボ検知のため2分割されているが、勿論、この数には
限定されない。
ング、フォーカスサーボ兼用の検知器の24A,24B
にそれぞれ入射して、サーボ検知が実行できる。ホログ
ラム領域23a,23bの位相Φa,Φbは、検知器2
4A,24Bに収束する各波面のホログラム領域での位
相をそれぞれΦH a,ΦH bとすると、以下のものとな
る。
ザの球面の波面の位相である。また、Φaは検知器24
Aより奥まった所に焦点をもつ収束波面の位相、Φbは
検知器24Bより手前の所(ホログラム側)に焦点をも
つ収束波面の位相である。
ボとトラック誤差信号(TES)サーボは、各検知器の
検出光量をc,d,e,f,g,hとすると、 FES=(c+e+g)−(f+h+d) TES=(c+d+e)−(f+g+h) でそれぞれ検知することができる。勿論、サーボ検出は
他の方法でも可能である。
ーザビームの直接描画により作製する。これ以外のホロ
グラムの作製方法としては、予め、ホログラムパターン
を大きく直接描画し、ステッパにより縮小しマスクを作
製し、フォトリソグラフィにより、パターンを転写する
方法もある。
態について詳細に説明したが、本発明は上記の実施形態
に限定されるものではなく、本発明の精神ないし範囲内
において種々の形態、変形、修正等が可能であることに
留意すべきである。
ば、小型で低価格で且つ信頼性の高い光ディスク装置或
いは光磁気ディスク装置を実現することができる。
ある。
来例)を示す。
光学ヘッドを示す。
光学ヘッドを示す。
光学ヘッドを示す。
Claims (5)
- 【請求項1】 光源としての半導体レーザと、該半導体
レーザからの光ビームを光ディスク媒体上に集光・結像
させる結像レンズと、前記半導体レーザと該結像レンズ
との間の光路上に配置され、且つ前記光ディスク媒体の
サーボ信号を検出するための回折光学素子と、該回折光
学素子により回折された光ビームを検出するサーボ信号
検出光学系とを具備した、光ディスク用情報読み取り・
書き込み装置において、 前記回折光学素子はその回折効率が最大で透過率が最小
であるときと、回折効率が最小で透過率が最大であると
きが、偏光方向によって決まるものであり、且つ前記半
導体レーザと前記回折光学素子との間に、偏光切換素子
を設定し、往路の光量と復路のサーボ光量の配分を変え
るべく、ディスク媒体でのレーザ光による書き込み時に
は、前記回折光学素子の透過率を最大として書き込み時
の光量を増加し、レーザ光によるディスク媒体の読み取
り時には、前記回折光学素子の回折効率を最大としてサ
ーボ検出における光量を高めるように前記偏光切換素子
により偏光方向を切り換える手段を具備することを特徴
とする、光信号の情報読み取り・書き込み装置。 - 【請求項2】 前記偏光切換素子は、前記半導体レーザ
と前記回折光学素子との間の光軸上に設定した、偏光方
向を切り換える液晶素子であり、書き込み時には前記回
折光学素子の透過率が最大となる偏光方向とし、読み取
り時には該回折光学素子の回折効率が最大となる偏光方
向となるように、前記液晶素子の電圧を制御することを
特徴とする、請求項1に記載の光信号の情報読み取り・
書き込み装置。 - 【請求項3】 前記偏光切換素子は、前記半導体レーザ
と前記回折光学素子との間に設定した、偏光方向を回転
するための1/2波長板であり、該波長板の光軸方向
は、書き込み時に前記回折光学素子の透過率が最大とな
る偏光方向に設定し、且つ該波長板が光軸上にない時
が、書き込み時で、該回折光学素子の透過率が最大とな
り、該波長板が光軸上にある時が、読み取り時で、該回
折光学素子の回折効率が最大となる偏光方向に設定して
あり、書き込み時と読み取り時で前記1/2波長板を光
軸に関して出し入れするように移動させることを特徴と
する、請求項1に記載の光信号の情報読み取り・書き込
み装置。 - 【請求項4】 前記回折光学素子は複屈折光学素子に回
折格子を形成したものであることを特徴とする請求項1
に記載の光信号の情報読み取り・書き込み装置。 - 【請求項5】 前記回折光学素子はトラッキング検出と
フォーカス検出を行うための回折パターンが形成されて
おり、該回折光学素子、前記偏光切り換え素子、前記半
導体レーザ及び前記光検出素子をパッケージングして一
体化したことを特徴とする請求項1に記載の光信号の情
報読み取り・書き込み装置。
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JP02205898A JP3400939B2 (ja) | 1998-02-03 | 1998-02-03 | 光ディスク用情報読み取り・書き込み装置 |
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JP3213651B2 (ja) | 光ピックアップ |
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