JP2004103241A

JP2004103241A - 光ディスク装置用光学ヘッド

Info

Publication number: JP2004103241A
Application number: JP2003364411A
Authority: JP
Inventors: Shinya Hasegawa; 長谷川　信也
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】部品と調整工数の大幅な削減を図ることができ、小型軽量化を図ることのできる光ディスク装置用光学ヘッドを提供する。
【解決手段】ステム６と；ステム６に固定されたレーザダイオード８と；レーザダイオード８からのビームを光磁気ディスク上に集光する対物レンズと；ディスクで反射された光を検出するステム６に固定された光検出器６０と；レーザダイオード８と光検出器６０を包囲するようにステム６に取り付けられたキャップ１４と；キャップ１４上に搭載された偏光ビームスプリッタ１８及び偏光ビームスプリッタ１８で反射されたビームを光検出器６０方向に反射するプリズム６２とを含んだビームスプリッタユニットと；偏光ビームスプリッタ１８の下面に位置したレンズ６６と；を具備するように構成する。
【選択図】図９

Description

　本発明は、光ディスク装置を光学ヘッド（光ピックアップ）に関する。

　光磁気ディスクを含む光ディスクは近年急速に発展するマルチメディア化の中で中核となるメモリ媒体として脚光を浴びており、通常カートリッジケースの中に収容された状態で使用される。

　光ディスクカートリッジが光ディスク装置内にローディングされ、光学ヘッドにより光ディスク又は光磁気ディスクへのデータのライト／リードが行われる。

　光ディスク、光磁気ディスク等の記録媒体は記録媒体を取り替えて使用するものであり、またこれらの記録媒体は成型時の歪みによって反りやうねりが生じている。

　そのため、記録媒体には偏心や傾きが生じやすい。従って、記録された情報を読みだすためにはフォーカシング誤差検出及びトラッキング誤差検出を行わなくてはならない。

　従来の光磁気ディスク用光学ヘッドでは、光磁気ディスクに書き込まれた情報の検出に加えて、フォーカシング誤差検出及びトラッキング誤差検出を行うために、複数のレンズ及び複数の偏光ビームスプリッタを含む多くの光学部品を用いて光学ヘッドを構成していた。

　他の従来技術として、光ディスク装置の光学ヘッドにホログラムを用いたものがいくつか提案されている。ホログラムはレーザダイオード、光検知器（フォトディテクタ）と共に一体化され、サーボ制御のためのレーザビームの誤差検出を行う。

　しかし、ホログラムを用いた従来の光学ヘッドはＣＤドライバ或いはＣＤ−ＲＯＭドライバでは有効であるが、光磁気信号検出に必要な偏光分離機能がないため、光磁気ディスク装置の光学ヘッドにそのまま適用することはできない。
特開平６−１６８４６２号公報特開平５−１０９１０９号公報

　このように従来の光磁気ディスク装置用光学ヘッドは、数多くの光学部品を必要とし、その構造が複雑であり、組み立て工数もかかるという問題があった。また、ホログラムを用いた光学ヘッドでは、光磁気信号検出を行う光磁気ディスク装置にはそのまま適用できないという問題があった。

　よって本発明の目的は、複数の光学部品を一体化した光学ユニットを使用することにより、光学部品と調整工数の削減及び小型軽量化を図ることのできる光ディスク装置用光学ヘッドを提供することである。

　本発明によると、光ディスクに対して情報を読み書きする光ディスク装置用光学ヘッドであって、ステムと；前記ステムに固定されたレーザダイオードと；前記レーザダイオードからのレーザビームを前記光ディスク上に集光する対物レンズと；前記光ディスクで反射された反射ビームから光信号を検出する前記ステムに固定された光信号検出器と；前記反射ビームから前記光ディスク上に集光されたレーザビームのフォーカス誤差検出及びトラッキング誤差検出を行う、前記ステムに固定された誤差信号検出器と；前記レーザダイオード、前記光信号検出器及び前記誤差信号検出器を包囲するように前記ステムに取り付けられたキャップと；前記キャップ上に搭載された、偏光ビームスプリッタ及び該偏光ビームスプリッタで反射されたビームを前記光信号検出器方向に反射するプリズムとを含んだ、ビームスプリッタユニットと；前記偏光ビームスプリッタの下面に位置したレンズと；を具備したことを特徴とする光ディスク装置用光学ヘッドが提供される。

　好ましくは、光ディスク装置用光学ヘッドは、プリズムの下面に形成され、該プリズムで反射されたビームを誤差信号検出器に向けて回折するホログラムと、光ディスクとビームスプリッタユニットとの間に配置されたλ／４板とを更に具備している。

　本発明によると、偏光ビームスプリッタにプリズムが一体化されたビームスプリッタユニットを採用し、更に偏光ビームスプリッタの下面にレンズを配置したため、小型、低価格で、且つ信頼性の高い光ディスク装置用光学ヘッドを提供できる。

　図１〜図３を参照して、本発明第１実施形態の光磁気ディスク装置用光学ヘッドについて説明する。光学ヘッド２は光磁気ディスク４に対して情報を読み書きする。

　ステム６上にはレーザダイオード８、光磁気信号検出用光検知器ユニット（フォトダイオード）１０及びフォーカシング誤差信号及びトラッキング誤差信号検出用の光検知器ユニット１２がダイボンディング等により搭載されている。ステム６の裏面には複数の端子１３が突出している。

　ステム６にはレーザダイオード８及び光検知器ユニット１０及び光検知器ユニット１２を包囲するキャップ１４が搭載されている。キャップ１４はその上面に開口１５を有している。

　キャップ１４上にはビームスプリッタユニット１６が接着剤等により固定されている。ビームスプリッタユニット１６は偏光ビームスプリッタ１８と、偏光ビームスプリッタ１８の側面に接着された直角プリズム２０と、プリズム２０の下面及び偏光ビームスプリッタ１８の側面に接着されたウォラストンプリズム２２とを含んでいる。

　偏光ビームスプリッタ１８は直角プリズム２４の斜面に偏光分離膜２８を形成し、この斜面に他の直角プリズム２６を接着して構成されている。この偏光ビームスプリッタ１８は、例えばＰ偏光に対して７０％の透過率、Ｓ偏光に対して９７％の反射率を有している。

　好ましくは、直角プリズム２０の斜面に反射膜２０ａが形成されている。しかし、偏光ビームスプリッタ１８で反射されたビームは直角プリズム２０の斜面で全反射されるため、反射膜２０ａを省略することもできる。

　ウォラストンプリズム２２は光学軸が互いに直交するように切り出された複屈折結晶からなる２つの直角プリズム２２ａ，２２ｂをバルサムで接合して形成される。

　複屈折結晶としては方解石、水晶及びリチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ3 ）等が採用可能である。ウォラストンプリズム２２に代えて、ロションプリズム等の他の偏光プリズムも採用可能である。

　偏光ビームスプリッタ１８の下面には後で詳細に説明するホログラム回折格子３０が形成されている。符号３２はレーザダイオード８から出射されたレーザビームを平行ビームにするコリメータレンズであり、符号３４はレーザビームを光磁気ディスク４上にフォーカスする対物レンズである。

　しかして、半導体レーザ８から出射されたＰ偏光のレーザビームは約７０％の透過率で偏光ビームスプリッタ１８を透過し、コリメータレンズ３２でコリメートビームに変換される。コリメートビームは対物レンズ３４により光磁気ディスク４上にフォーカスされる。

　光磁気ディスク４表面で反射された反射ビームは、書き込み情報によりカー回転を生じ、Ｓ偏光成分を含むようになる。この反射ビームは対物レンズ３４によりコリメートビームに戻されて、コリメータレンズ３２により集束されながら偏光ビームスプリッタ１８に入射する。

　反射ビーム中のＰ偏光成分は約７０％の透過率で偏光ビームスプリッタ１８を透過し、Ｐ偏光成分の約３０％が偏光ビームスプリッタにより反射される。一方、反射ビーム中のＳ偏光成分は約９７％の反射率で偏光ビームスプリッタ１８で反射される。反射ビームでは、Ｓ偏光成分の割合は非常に小さいが、偏光ビームスプリッタ１８を用いてＳ偏光成分の割合を高めている。

　偏光ビームスプリッタ１８で反射されたビームは直角プリズム２０の斜面で下方に全反射され、ウォラストンプリズム２２に入射する。このビームはウォラストンプリズム２２でＰ偏光とＳ偏光に分離され、光検知器ユニット１０で検出される。

　光検知器ユニット１０はＰ偏光成分を検出する光検知器と、Ｓ偏光成分を検出する光検知器とを含んでいる。この２つの光検知器で検出された信号を従来よく知られた方法で差動検出することにより、光磁気信号が検出される。

　一方、偏光ビームスプリッタ１８を透過した反射ビームはホログラム３０に入射し、ホログラム３０により回折されたビームが光検知器ユニット１２に入射する。

　ホログラム３０は図３に示すような４つの異なる干渉縞領域３０ａ〜３０ｄを有している。ホログラム３０の各領域３０ａ〜３０ｄに入射したビームはそれぞれ異なる方向に回折される。

　光検知器ユニット１２はフォーカシング誤差検知用の光検知器１２ａ，１２ｂと、トラッキング誤差検知用の光検知器１２ｃ，１２ｄとを含んでいる。光検知器１２ａは分割線３６により２つの領域に分割されており、同様に光検知器１２ｂも分割線３８により２つの領域に分割されている。矢印４０は光磁気ディスク４のトラック方向を示している。

　ホログラム３０の領域３０ａ，３０ｂがフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）検出用であり、領域３０ｃ，３０ｄがトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）検出用である。これらの各領域の大きさは、それぞれの光磁気ディスク装置で要求される光量の分配に応じて決定される。

　領域３０ａ，３０ｂで回折されたビームはフォーカス誤差信号検知用の光検知器１２ａ，１２ｂにそれぞれ入射される。一方、領域３０ｃ，３０ｄで回折されたビームはトラッキング誤差信号検知用の光検知器１２ｃ，１２ｄにそれぞれ入射する。

　フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）は、光検知器１２ａの分割線３６の右側領域に入射する光量をＡ、左側領域に入射する光量をＢとし、光検知器１２ｂの分割線３８の左側領域に入射する光量をＣ、右側領域に入射する光量をＤとすると、
　ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）
　で検出することができる。

　また、トラック誤差信号（ＴＥＳ）は、光検知器１２ｃ，１２ｄに入射する光量をＥ，Ｆとすると、
　ＴＥＳ＝（Ｃ−Ｄ）
　で検出することができる。

　ホログラムの作成は、例えば電子ビームやレーザビームの直接描画により行う。直接描画では、ホログラムの干渉縞断面に傾斜を付け、高効率化を図る必要が生じるが、多重描画により作成が可能である。

　これ以外のホログラムの作成方法としては、あらかじめホログラムパターンを大きく直接描画し、ステッパーにより縮小しマスクを作成し、フォトリソグラフィによりパターンを転写する方法がある。

　この場合には、フォトレジスト等をマスクとし、イオンビームによるエッチングで干渉縞パターンを作成する。また、ホログラムを補助露光系として、ホログラフィック露光により作成することも可能である。

　図４を参照すると、本発明第２実施形態正面図が示されている。本実施形態のビームスプリッタユニット１６Ａは偏光ビームスプリッタ１８と、偏光ビームスプリッタ１８の側面に接着されたウォラストンプリズム４２と、ウォラストンプリズム４２に接着されたプリズム４４とを含んでいる。好ましくは、プリズム４４の斜面には反射膜４４ａが形成されている。

　本実施形態の他の構成は、上述した第１実施形態と同様であるのでその説明を省略する。このように、ウォラストンプリズム４２を偏光ビームスプリッタ１８とプリズム４４との間に挟んだ場合にも、第１実施形態と同様にＰ偏光成分とＳ偏光成分とを分離して光磁気信号を検出することができる。ウォラストンプリズム４２に代えて、ロションプリズム等の偏光プリズムも採用可能である。

　図５を参照すると、本発明第３実施形態の正面図が示されている。本実施形態のビームスプリッタユニット１６Ｂは第２実施形態のビームスプリッタユニット１６Ａに類似しているが、ホログラム３０がプリズム４４の下面に形成されている点で第２実施形態と相違する。更に光検知器ユニット４６は、光磁気信号検出用の２つの光検知器と、誤差信号検出用の４つの光検知器とを含んでいる。

　本実施形態によると、ホログラム３０を透過する２つの０次光ビームが光磁気信号検出用の２つの光検知器でそれぞれ検出される。ホログラム３０で回折された回折ビームが第１及び第２実施形態と同様な４つの光検知器１２ａ〜１２ｄで検出される。

　図６を参照すると、本発明第４実施形態の正面図が示されている。本実施形態のビームスプリッタユニット１６Ｃは偏光ビームスプリッタ１８と、偏光ビームスプリッタ１８の側面に接着されたビームスプリッタ４８と、ビームスプリッタ４８の側面に接着された直角プリズム２０と、直角プリズム２０の下面及びビームスプリッタ４８の側面に接着されたウォラストンプリズム２２を含んでいる。

　ビームスプリッタ４８はカップラー膜５０を有している。ビームスプリッタ４８の下面には上述した各実施形態と同様なホログラム３０が形成されている。更に、ステム６上にブロック５２が固定され、このブロック５２上に光検知器ユニット１０，１２が搭載されている。

　このようにブロック５２上に光検知器ユニット１０，１２を搭載しているのは、レーザダイオード８から偏光分離膜２８までの光路長と、誤差信号検出用の光検知器ユニット１２から偏光分離膜２８までの光路長と等しいことが、ビームの色収差の点から望ましいからである。

　光磁気ディスク４で反射した反射ビームはコリメータレンズ３２で集束されながら偏光ビームスプリッタ１８に入射する。反射ビームのＰ偏光成分の約７０％が偏光ビームスプリッタ１８を透過し、約３０％が偏光ビームスプリッタ１８で反射される。一方、反射ビームのＳ偏光成分は約９７％の反射率で偏光ビームスプリッタ１８により反射される。

　偏光ビームスプリッタ１８で反射されたビームはビームスプリッタ４８で透過ビームと反射ビームに分岐される。透過ビームは直角プリズム２０の斜面で全反射されてウォラストンプリズム２２によりＰ偏光ビームとＳ偏光ビームに分離され、レンズ５４により光検知器ユニット１０の各光検知器上に集光される。

　一方、ビームスプリッタ４８で反射されたビームは図３に示したのと同様なホログラム３０に入射し、ホログラム３０で回折されて光検知器ユニット１２の各光検知器に入射する。

　本実施形態においても、ウォラストンプリズム２２に代えてロションプリズム等の他の偏光プリズムも採用可能である。また、ウォラストンプリズム２２の下面に接着したレンズ５４は省略することもできる。

　図７は本発明第５実施形態の正面図を示している。上述した第４実施形態では、偏光分離膜２８からレーザダイオード８までの光路長と光検知器ユニット１２までの光路長を同一とするために、ブロック５２の上に光検知器ユニット１０，１２を搭載している。

　本実施形態では偏光ビームスプリッタ１８の下面にリチウムナイオベート等の複屈折結晶５６が接着されている。複屈折結晶５６は約１．８の屈折率を有しており、偏光ビームスプリッタ１８のプリズム２４，２６の屈折率（約１．５）に比較してその屈折率が大きいため、レーザダイオード８から偏光分離膜２８までの実効光路長を長くできる。

　複屈折結晶５６の厚さを適当に設定することにより、図７に示すようにステム６上にレーザダイオード８、光検知器ユニット１０，１２を直接搭載した場合にも、偏光分離膜２８からレーザダイオード８までの実効光路長と光検知器ユニット１２までの実効光路長を同一とすることができる。

　図８を参照すると、本発明第６実施形態の正面図が示されている。本実施形態の光学ヘッドは、相変化型光ディスク装置に適した光学ヘッドである。ビームスプリッタユニット１６Ｅは偏光ビームスプリッタ１８と、偏光ビームスプリッタ１８の側面に接着されたプリズム６２とを含んでいる。

　好ましくは、プリズム６２の斜面に反射膜６２ａが形成されている。更に、プリズム６２の下面には図３に示したのと同様なホログラム３０が形成されている。

　ステム６上にはブロック５８が固定され、このブロック５８上に光検知器ユニット６０が搭載されている。光検知器ユニット６０は光信号検出用の光検知器と、フォーカシング誤差信号検出用の２つの光検知器と、トラッキング誤差信号検出用の２つの光検知器とを含んでいる。また、コリメータレンズ３２と対物レンズ３４との間にλ／４板が挿入されている。

　レーザダイオード８から出射されたレーザビームのＰ偏光成分が偏光ビームスプリッタ１８を透過し、コリメータレンズ３２によりコリメートビームにされてλ／４板６４に入射し、直線偏光が円偏光に変換される。この円偏光化されたレーザビームが対物レンズにより光ディスク上にフォーカスされる。

　光ディスクに照射されたレーザビームは情報があるときには強く反射され、情報がないときには弱く反射される。この反射ビームがλ／４板６４を通過するとＰ偏光に対して直角方向の振動面を有するＳ偏光に変換される。

　よって、このＳ偏光ビームは偏光ビームスプリッタ２８で反射され、プリズム６２に入射する。更に、プリズム６２の斜面で下方に全反射された後ホログラム３０に入射する。ホログラム３０を透過する０次光は光信号検出用の光検知器で検出される。

　光ディスクに記録された情報の有無に応じて光ディスクで反射されるビームの強度が変化するため、該光検知器の出力をモニタすることにより光ディスクに記録された情報を読むことができる。

　フォーカシング誤差検出及びトラッキング誤差検出については、上述した第１乃至第５実施形態の光磁気ディスク装置用光学ヘッドの場合と同様である。

　図９は本発明第７実施形態の正面図を示している。本実施形態のビームスプリッタユニット１６Ｆは第６実施形態のビームスプリッタユニット１６Ｅの偏光ビームスプリッタ１８の下面にレンズ６６を接着したものである。

　レンズ６６によりレーザダイオード８から出射されたレーザビームを概略垂直関係で偏光ビームスプリッタ１８に入射することができるため、偏光分離膜２８の場所による入射角度依存性が軽減でき、Ｓ／Ｎのよい偏光分離ができるという利点がある。

本発明の第１実施形態全体斜視図である。第１実施形態正面図である。第１実施形態の誤差信号検出系を示す図である。本発明の第２実施形態正面図である。本発明の第３実施形態正面図である。本発明の第４実施形態正面図である。本発明の第５実施形態正面図である。本発明の第６実施形態正面図である。本発明の第７実施形態正面図である。

符号の説明

　２　光学ヘッド
　４　光磁気ディスク
　６　ステム
　８　レーザダイオード
１０　光磁気信号検出用光検知器ユニット
１２　誤差信号検出用光検知器ユニット
１４　キャップ
１６　ビームスプリッタユニット
１８　偏光ビームスプリッタ
２０　直角プリズム
２２　ウォラストンプリズム
３０　ホログラム
３２　コリメータレンズ
３４　対物レンズ

Claims

　　光ディスクに対して情報を読み書きする光ディスク装置用光学ヘッドであって、
　ステムと；
　前記ステムに固定されたレーザダイオードと；
　前記レーザダイオードからのレーザビームを前記光ディスク上に集光する対物レンズと；
　前記光ディスクで反射された反射ビームから光信号を検出する前記ステムに固定された光信号検出器と；
　前記反射ビームから前記光ディスク上に集光されたレーザビームのフォーカス誤差検出及びトラッキング誤差検出を行う、前記ステムに固定された誤差信号検出器と；
　前記レーザダイオード、前記光信号検出器及び前記誤差信号検出器を包囲するように前記ステムに取り付けられたキャップと；
　前記キャップ上に搭載された、偏光ビームスプリッタ及び該偏光ビームスプリッタで反射されたビームを前記光信号検出器方向に反射するプリズムとを含んだ、ビームスプリッタユニットと；
　前記偏光ビームスプリッタの下面に位置したレンズと；
　を具備したことを特徴とする光ディスク装置用光学ヘッド。
　前記プリズムの下面に形成され、該プリズムで反射されたビームを前記誤差信号検出器に向けて回折するホログラムと；
　前記光ディスクと前記ビームスプリッタユニットとの間に配置されたλ／４板とを更に具備したことを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置用光学ヘッド。