JPH03125341A - 光学ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光学的情報記録再生装置に使用される光学ヘ
ッドに関する。

［従来の技術］ 近年、情報技術の発展に伴い、大容聞記憶装置として光
学的情報記録再生装置が注目されてきた。

この光学的情報記録再生装置に用いられる光学ヘッドで
は、小型化、薄型化が望まれている。

光学ヘッドは、−射的に、記録媒体からの反射光を、レ
ーザ光源から記録媒体に向かう光から分離して光検出器
に向かわせる構成であり、多くの場合、記録媒体に向か
う光と光検出器に向かう光の方向が互いに垂直であるた
め、光学ヘッドは記録媒体平面に対して高さ方向、ある
いは平面的に大きな占有面積を必要とし、光学的情報記
録再生装置において大きなスペースを必要とする。

そこで、例えば特開昭６３−１３６３３４号公報では、
光学ヘッドを小型化するために、この公報の第１図及び
第２図に示されるように、半導体レーザから出射された
光をハーフミラ−で反Ｑ’Ｊさけることで記録媒体面に
向け、記録媒体からの反射光は再びハーフミラ−を通り
、回折格子構造体の回折格子で反射される際に複数の光
束に分離され、構造体中を反射して構造体の端面に設け
た光検出器で受光されるようにしている。そして、この
光検出器の出力に基づき、情報信号、トラッキングエラ
ー化り、フォーカスエラー（Ａ号を得るようになってい
る。

［発明が解決しようと覆る課題］ しかしながら、前記公報では、記録媒体に向かう光と光
検出器に向かう光とをハーフミラ−プリズムを用いて分
離しており、そのハーフミラ−面は光路を９０°変える
ために光軸に対して４５７傾けて設定されるため、構成
としては人さくならざるを得ない。また、ハーフミラ−
であるため、記録媒体からの戻り光は、必ず半導体レー
ザに戻り、半導体レーザの出射光は不安定となる。更に
、前記公報に示される光学ヘッドにおいて、仮に、半導
体レーザの後方光を用いて半導体レーザの出力制御を行
うＡＰＣを採用しようとすれば、記録媒体からの戻り光
を受は記録媒体の情報や複屈折の影響を受けた半導体レ
ーザの後方光であるため、半導体レーザのノイズ（バッ
クトークノイズ）の影響を受【ノ、半導体レー１Ｆの正
確な出射光量は検出できず、正確な制御ができないとい
う問題点がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、４５
゛の傾きで配置するハーフミラ−等の光学部月を用いる
ことなく、記録媒体からの戻り光を光源から記録媒体に
向かう光路から分離して、−層小型化の可能な光学ヘッ
ドを提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明の光学ヘッドは、ｎ線幅光光ビームを出射する半
導体レーザと、前記半導体レーザの出射光を記録媒体に
導く光学系と、前記記録媒体からの戻り光が入射され、
入射光束光路に対して出射光束光路を偏向さ往るホログ
ラム素子と、前記ホログラム素子からの出射光束を、前
記半導体レーデからの出）１光束から分離する偏光ビー
ムスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタで分離され
た光を受光する光検出器とを備えたものである。

［作用］ 本発明では、半導体レーザから出射された光は、光学系
によって記録媒体に導かれ、この記録媒体からの戻り光
は、ボログラム素子に入）ｊして入射光束光路に対して
出射光束光路が偏向され、偏光ビームスプリッタによっ
て、半導体レーザからの出射光束から分離され、光検出
器で受光される。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図ないし第５図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は光学ヘッドの構成を示す説明図、第２図は被覆板上
の各部材の配置を示す説明図、第３図及び第４図は偏光
ホログラムと誘電体多層膜を通過する光束を示す説明図
、第５図は光検出器を示す説明図である。

本実施例は、記録再生用記録媒体に対して情報の記録、
再生を行う追記型（ＤＲＡＷ）あるいは再生専用型の光
学ヘッドの例である。

第１図に示すように、光学ヘッド１は、光源として半導
体レーザ２を備え、この半導体レーザ２と記録媒体３と
の間に、半導体レーザ２側から順に、被覆板４の同一面
上に設けられた誘電体多層膜５及び反射型ホログラム６
と、保護板７に形成された偏光ホログラム８と、１７４
波長板９と、対物レンズ１０とが配設されている。前記
被覆板４や保護板７は、光を透過するためガラス、プラ
スチック等の透明部材よりなる。また、前記半導体レー
ザ２は、前方モニタ用光検出器１１．１１と同−阜板１
２上に設けられ、この同一基板１２は、パッケージ体１
３の底面部に固定されている。

第２図に示ずように、前記誘電体多層膜５は、被覆板４
上に、厚みλ／４の誘電体薄膜を屈折率ｎの大小が交互
になるように多層蒸着して形成され、Ｐ偏光（紙面内方
向に振動する直線偏光）のビームを透過し、Ｓ偏光（紙
面垂直方向に振動する直線偏光）の光ビームを反射する
偏光ビームスプリッタ膜である。前記反射型ホログラム
６．６は、半導体レーザ２から出射される楕円ビーム１
５の長袖側の誘電体多層膜５の両脇に設けられ、金ｔＳ
Ｓ膜でコーティングされている。この反射型ボログラム
６．６は、第２図において一点鎖線で示すように、前記
楕円ビーム１５の短軸側に回折を生じる。そして、半導
体レーザ２から出射される発散するＰ偏光の楕円ビーム
１５は、その長軸側の一部が反射型ホログラム６．６で
反ｑ・１９回折されて、収束しながら前方モニタ用光検
出器１１゜１１で受光されるようになっている。尚、第
２図には、半導体レーザ２と前方モニタ用光検出器１１
．１１の位置も示している。また、長袖側両端を反射型
ホログラム６．６でカットされた光ビームは、短軸と長
袖が略同じ長さ、寸なわら略円形となり、また、Ｐ偏光
であるため、誘電体多層膜５を透過する。

また、前記偏光ホログラム８は、Ｐ偏光光ビームに対し
てはそのまま透過し、Ｓ偏光光ビームに対しては回折す
る偏光特性を右する。この回折の方向は、第１図の水平
方向である。更に、偏光ホログラム８は、Ｓ偏光に対し
て非点収差を生じる性質を有する。

前記誘電体多層膜５及び反射型ホログラム６を設（プた
被覆板４は、誘電体多層ＩＩ！３５と偏光ホログラム８
が微小間隔を隔てて設置されるように、保護板７の裏面
に接着固定されている。尚、接着部は、反射型ホログラ
ム６の外側部分である。前記保護板７は、半導体レーザ
２．前方モニタ用光検出器１１．被覆板４．誘電体多層
膜５１反反射型ボログラム、偏光ホ［１グラム８を密封
するように、パッケージ体１３の上側の開口部に固着さ
れている。

第１図に示すように、前記保護板７の側端面には、光検
出器１６が設けられている。この光検出器１６の受光信
号により、情報信号、）を−カスエラー信号、トラッキ
ングエラー信号を得るようになっている。

前記保護板７とパッケージ体１３により密封された部分
と光検出器１６を含む部分とで１パツケージが形成され
ている。このパッケージ外にある１／４波長板つと対物
レンズ１０は、前記パッケージとは別に交換可能である
。また、前記対物レンズ１０は、図示しないアクチコエ
ータにより２次元方向に移動可能に支持されている。そ
して、前記光検出器１６で得られるエラー信号に基づい
て、・図示しない制御回路、駆動回路を介して面記アク
チュエータにより対物レンズ１０を２次元方向に振らせ
て制御可能となっている。

次に、本実施例の作用について説明する。

半導体レーザ２から出射された発散するＰ偏光の楕円ビ
ーム１５は、被覆板４を透過し、その長軸側の一部が反
射型ボログラム６．６で反射１回折されて、収束しなが
ら前方モニタ用光検出器１１．１１で受光される。長袖
側両端を反射型ボログラム６．６でカットされた光ビー
ムは、略円形となり、Ｐ偏光であるため誘電体多層膜５
を透過する。この光は、Ｐ偏光であるため、偏光ホログ
ラム８をそのまま通過し、１／４波長板９で円偏光にな
り、対物レンズ１０で収束され、記録媒体３に照射され
る。この記録媒体３で反射した光は、対物レンズ１０を
通り、１／４波長板９を通ってＳ偏光になる。Ｓ偏光に
なった戻り光は、偏光ホログラム８で回折され、Ｓ偏光
であるために誘電体多層膜５で全反射されて、再び、偏
光ホログラム８に入射し、回折される。

この様子を、第３図及び第４図を用いて更に詳しく説明
する。分り易いように、第３図では、反射すべき誘電体
多層膜５は透過で示し、再度入射する偏光ホログラム８
を別に描いて示している。

また、偏光ホログラム８と誘電体多層Ｆ３５との間隔は
ａで示している。保護板７を通り、偏光ボ［１グラム８
に入ｆＪＪする光は、第３図で上から入射りる光である
。この光は、偏光ホログラム８に入射することで角度θ
１で回折し±１次光が生じる。

この±１次光は角度θ１で誘電体多層膜５に入）ｌし、
Ｓ偏光であるため角度θ１で反射するが、第３図ではそ
のまま通過するように描いて反対の光路を示している。

角度θ１で回折され、斜めに入射するため誘電体多層膜
５を経た光は、入射光路から外れる。この光は、偏光ホ
ログラム８に角度０１で入射して、更に角度θ２で回折
される。従って、第３図に示すように、２回の回折で合
計４木の光００１．００２．０１１．０１２１．：分か
れる。コ（Ｄうら、０１２で示す光を用いて信号を得る
。０１２で示す光は、第４図に示すように、保護板７の
上面で全反射し、保護板７の内部を通り、光検出器１６
に入射覆る。すなわら、角度（θ１＋θ２）が保護板７
において全反０１するように設定されている。

前記光検出器１６は、第５図に示すように、４分割素子
で構成され、偏光ホログラム８で生じさせた非点収差に
よりフォーカスエラー検出を、プッシュプル法によりト
ラッキングエラーを検出づるようになっている。すなわ
ち、各分割素子の出力をＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄとすると、フォ
ーカスエラー信号Ｆは、対角素子の和をとった後、２つ
の和の差を求めることにより、 Ｆ＝（△十〇）−（Ｂ＋Ｄ） として求められる。また、トラッキングエラー信号Ｔは
、左右の素子の差により、 Ｔ＝　（Ａ＋−Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ） として求められる。尚、トラック方向は、第１図におい
て左右方向であり、第５図は光検出器１６に入ｉ、）ｊ
′？ｌる光を右側から見た図になっている。また、分割
素子の全和出力により情報信号を得る。

このように本実施例によれば、偏光ホログラム８と誘電
体多層膜５とにより、４５°の傾ぎで配置するハーフミ
ラ−等の光学部材を用いることなく、記録媒体３からの
戻り光を半導体レーザ２から記録媒体３に向かう光路か
ら分離するようにしたので、光学ヘッド１を一層小型化
することができる。

また、光学ヘッド１の光学系の大部分をパッケージ構成
にしであるため、光学部品及び光検出器が塵埃によって
影響されず、結合効率（［対物レンズの出射光重／半導
体レーザの出射光量］または［光検出器の受光■／対物
レンズの出射光量］）の低下を防ぐことができる。

更に、半導体レーザ２の前方光をモニタするようにした
ので、半尋体し−１．Ｆ２のバックトークノイズの影響
を受けずに、レーザ光ｆｆ１ＡＰｃが可能である。

また、反射型ホログラム８によりＡＰＣ用の光を得ずに
、半導体レーザ２の後方光を用いてＡＰＣを行っても、
ハーフミラ−を使用していないので、半導体レーザへの
戻り光はなく、バックトークノイズの影響は受けない。

尚、本実施例では、偏光ホログラム８により４分割され
た光ビームの１つを使用づるため光Ｄロスが生じるが、
戻り光に対する光強度のロスを少なくづるために偏光ボ
ログラム８の格子溝のピッチまたは溝の深さと形状によ
り１０％程度、＋１次の光ビームを増加することｂ可能
である。

また、ここでは、偏光ホログラム８に、Ｓ偏光に対して
非点収差を生じ、る作用を持たせたが、第１図において
一定鎖線で示すように、保護板７を入射光ビームに対し
θ°　（例えば１ｏ°〜２ｏ°）傾（）て非点収差を生
じさせてフォーカスエラー検出覆ることも可能である。

また、本実施例では、反射型ホログラム６は、被覆板４
に対して、誘電体多層膜５と同じ面に設番ノだが、裏面
に設けても良い。

また、誘電体多層膜５と偏光ホログラム８は、距離ａを
隔てで配置しているが、回折角の設定等によっては密接
して設けることも可能である。

第６図は本発明の第２実施例の型部を示す説明図である
。

第１実施例では、被覆板４に偏光ビームスプリッタて゛
ある誘電体多層膜５と反射型ホログラム６を設【プ、保
護板７に偏光ホログラム８を設けて、両者を接合した。

本実施例では、これらに代り、偏光ビームスプリッタ作
用を持つ結晶２０の一面に偏光ホログラム８を設け、他
面に反射型ホログラム６を設け、これを、偏光ホログラ
ム８を保護板７側にして、保護板７に取りイ」けている
。

その他の構成１作用及び効果は第１実施例と同様である
。

第７図は本発明の第３実施例における光検出器を示す説
明図である。

本実施例は、フーコ法によるフォーカスエラー検出を行
う例である。

本実施例では、トラック方向は第１図の紙面重訂方向で
ある。また、偏光ホログラム８に、Ｓ偏光のみ第１図の
紙面垂直方向に光ビームを２分割する作用を持たせてい
る。紙面水平方向に関しては第１実施例と同様である。

偏光ホログラム８で２分割された光の各々は、第７図（
ａ＞及び（ｂ）に示すような２つの４分割光検出器１６
ａ、１６ｂにより受光される。図に示づ゛ように、光検
出器１６ａの各領域の出力をＡ−Ｄ、光検出器１６ｂの
各領域の出力をＥ−ＨとＪると、フォーカスエラー信＠
Ｆ及びトラッキングエラー信号Ｔは、それぞれ、次の式
で求められる。

Ｆ＝　（Ａ＋Ｂ十Ｈ＋Ｇ）−（Ｄ＋Ｃ十Ｅ＋Ｆ）Ｔ−（
Ａ＋Ｄ＋Ｅ十Ｈ）−（Ｂ＋Ｃ十Ｆ→−Ｇ）その他の構成
１作用及び効果は第１実施例と同様である。

第８図は本発明の第４実施例における光検出器を示す説
明図である。

本実施例も、フーコ法によるフォーカスエラー検出を行
う例である。

本実施例では、トラック方向は第１図の左右方向である
。また、偏光ボログラム８は、戻り光すなわらＳ偏光に
対して、第１図の紙面垂直方向に光ビームを２分割し、
２分割された一方のビームを更に紙面水平方向に分割す
る。この１／４に分割された２つのビームによりフォー
カスエラー信号を検出づる。また、１／４に分割された
ビームの収束位置を変えることによって、第１実施例の
回折さＶて偏光ホログラム８に入射する光路と出射する
光路を変えるということと同等の効果を持たせている。

偏光ホログラム８で２分割された一方のビームは、第８
図（ａ）に示す光検出器１６ａで受光され、１／４に分
割された２つのビームは、第８図（ｂ）に示寸よう縦方
向に４分割された光検出器１６ｂにより受光される。図
に承りように、光検出器１６ａの出力をＡ、光検出器１
６ｂの各領域の出力をＢ−Ｅとすると、フォーカスエラ
ー信号Ｆ及びトラッキングエラー信号Ｔは、それぞれ、
次の式で求められる。

Ｆ−（Ｂ＋Ｅ）−（Ｃ＋Ｄ） Ｔ＝Ａ−（Ｂ＋Ｃ＋Ｄ−＋−Ｅ） その他の構成２作用及び効果は第１実施例と同様である
。

第９図及び第１０図は本発明の第５実施例に係り、第９
図は光検出器を示す説明図、第１０図は各光検出器に入
射する光の焦点位置を示す説明図である。

本実施例では、偏光ホログラム８は、第１実浦例におけ
る機能に加えて、Ｓ偏光に対しては紙面垂直方向に回折
させ、更に、各回折光の焦点距離を変えるようになって
いる。従って、第１図の紙面垂直方向に第２図に承りよ
うな４ビーム（ただし、各ビームの焦点距離は第２図と
は異なる。）が得られるが、そのうちの２ビーム、例え
ば偏光ホログラム８を２回通過する際に＋１次→＋１次
で通過するビームと、−１次→−１次で通過するビーム
を用いる。また、第１０図に示づように、２つの光検出
器１６ａ、１６ｂを、２つのビームの異なる焦点の中間
に配置している。前記光検出器１６ａ、１６ｂは、第９
図（ａ）−９（ｂ）に示づように、それぞれ、３分割さ
れ、記録媒体３面でビームが合焦状態にあるとき、中央
部と両側部の光（６）が同じになるように配置され、媒
体面の位置が変ることにより、ビームの焦点が変り、光
検出器１６ａ、１６ｂ上でのスポットの大きさが変る。

このスポットの大きさを検出してフォーカスエラー信号
を得る（スポットサイズ法）。また、Ｉ−ラック方向は
第１図の左右方向であり、トラッキングエラー信号は、
プッシュプル法により１９る。

図に示寸ように、光検出器１６ａの各領域の出力をＡ−
Ｃ１光検出器１６ｂの各領域の出力をＤ〜Ｆとりると、
フォーカスエラー（ｆｆｉ　ｅ　Ｆ及びトラッキングエ
ラー信号Ｔは、それぞれ、次の式で求められる。

Ｆ＝　（Ａ＋Ｃ＋Ｅ）−（Ｄ＋Ｆ十Ｂ）Ｔ＝（△トＤ＞
−（Ｃ十Ｆ） その他の構成１作用及び効果は第１実施例と同様である
。

尚、本発明は、上記各実施例に限定されず、例えば、各
実施例は全て有限系の光学系で説明したが、光が記録媒
体に向かうに当り、半導体レーザと対物レンズの間にコ
リメータレンズを設けて無限系の光学ヘッドとして用い
てし良い。

また、偏光ホログラム８で偏向された光は、誘電体多層
膜５で反射した後、再び偏光ホログラム８に入射するよ
うにしているが、回折等による角麿θ１の値によっては
、誘電体多層膜５で反射後の光は、ホログラムを通さな
いようにすることもできる。

また、保護板７で全反射させるとき、θ１やθ２の設定
をしなくても、保護板７に全反射膜を設けても良い。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、記録媒体からの戻
り光をホログラム素子によって偏向させ偏光ビームスプ
リッタによって半導体レーザからの出射光束から分［す
るようにしたので、４５゜の傾きで配置するハーフミラ
−等の光学部材を用いることなく、記録媒体からの戻り
光を半導体レ−’ｆから記録媒体に向かう光路から分離
でき、光学ヘッドを一居小型化することができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は光学ヘッドの構成を示Ｊ”説明図、第２図は被覆板
上の各部拐の配置を示１説明図、第３図及び第４図は偏
光ホログラムとｖｇＴｉ体多層膜を通過りる光束を示１
」説明図、第５図は光検出器を示づ゛説明図、第６図は
本発明の第２実施例の要部を示ＬＪ′ＪＡ明図、第７図
は本発明の第３実施例にＪハノる光検出器を示ジ説明図
、第８図は本発明の第４実施例におりる光検出器を示す
説明図、第９図及び第１０図４．Ｌ本発明の第５実施例
に係り、第９図は光検出器を示づ゛説明図、第１０図は
各光検出器に入射する光の焦点位置を示Ｖ説明図である
。 １・・・光・アヘッド　　　２・・・半導体レー１Ｆ３
・・・記録媒体　　　　５・・・誘電体多層膜８・・・
偏光ホログラム　１Ｇ・・・光検出器第１図 第３図 第２図 第５図 第６図 第７図 手続ネ甫正書（自発） １、事件の表示 平成１年特許願第２６４２２８号 ２、発明の名称 光学ヘッド ３、補正をする者 小作との関係 特１１出願人 代表者 第８図 第１０図 １、明細書中東７ページの第１行目ないし第２行目の「
・・・第２図において、−点鎖線で示すように、１１η
記楕円ビーム１５の短軸側に・・・」を「・・・第２図
において前記楕円ビーム１５の長軸側に・・・」に訂正
しまず。 ２、明細ｅ！１中第１３ページの第１６行口の「・・・
可能Ｃある。」を「・・・可能である。半導体レーザ（
よ二１ヒーレントのため保護板７の平行平面にＪ、る干
渉により出力変動が発生Ｊるが、前述のように保護板７
を傾けることにより、この出力変動が除去さ゛れるど其
に、１′導体レーザの非点隔差も補正されるという効果
がある。」に訂正します。 ３、明細書中東１４ページの第１７行口の「・・・）−
−，１法・・・」を「・・・３分割法・・・」に口止し
まず。 ４、明細ノ】中東１５ページの第゛１７行目の「・・・
ツー］法・・・」を「・・・３分割法・・・」に５丁正
します。 手続術Ｉ正書（自発） 平成３年 １、事件の表示 平成１年特許願第２６４２２８号 ２、発明の名称 光学ヘッド 第２図 ３、補正をする者 事件との関係

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直線偏光光ビームを出射する半導体レーザと、前記半導
   体レーザの出射光を記録媒体に導く光学系と、 前記記録媒体からの戻り光が入射され、入射光束光路に
   対して出射光束光路を偏向させるホログラム素子と、 前記ホログラム素子からの出射光束を、前記半導体レー
   ザからの出射光束から分離する偏光ビームスプリッタと
   、 前記偏光ビームスプリッタで分離された光を受光する光
   検出器と を備えたことを特徴とする光学ヘッド。