JP2618896B2 - 光学式ヘッド装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、情報を記録／再生／消去する光学式情報
処理装置であって、特にホログラフィック素子を用いた
光学式ヘッド装置に関するものである。

［従来の技術］ 第３図は、例えば特開昭56−57013号に示された従来
のホログラフィック素子を用いた光学式ヘッド装置の構
成図であり、図において、 （１）は光源である半導体レーザ、（２）は半導体レ
ーザ（１）の出射光束、（３）は情報記録媒体（４）に
出射光束（２）を集光照射するための集光レンズ、
（６）は情報記録媒体（４）より反射された反射光束
（７）の進行方向を変えるとともに非点収差を与えるホ
ログラフィック素子、８）は反射光束（７）を受光する
光検知器である。

次に動作について説明する。半導体レーザ（１）を出
射した光束（２）はホログラフィック素子（６）を透過
するが、干渉の０次光のみが集光レンズ（３）により情
報記録媒体（４）上に集光される。この情報記録媒体
（４）上には、情報トラック（５）が形成され、前記集
光されたスポットは情報トラック（５）上に情報を記録
もしくは再生する。そして、情報記録媒体（４）より反
射された光束（７）は集光レンズ（３）を透過した後、
ホログラフィック素子（６）上に再び入射する。このホ
ログラフィック素子は、格子周期が光束開口内において
線形的に異なるような回折格子となっており、前記反射
光束の１次回折光は進行方向が変えられるとともに非点
収差が与えられる。従って、１次回折光は半導体レーザ
（１）から離れた位置に置かれた光検知器（８）により
受光され、これにより情報記録媒体（４）上の情報を読
み取ることができる。

また、光検知器（８）は４分割検知器（8a〜8d）から
成り、これは前記情報記録媒体（４）上の集光スポット
が合焦のとき反射光束（７）が最小錯乱円（９）とな
り、かつ検知器中心に照射されるように配置されてい
る。この場合、周知のように、情報記録媒体（４）上集
光スポットの合焦ズレに対応して光検知器（８）上のス
ポット形状は楕円となる。従って、４分割検知部（8a〜
8d）のそれぞれの出力に対し、（（8a＋8c）−（8b＋8
d））なる演算を行うことにより、合焦ズレ量を検知す
ることができる。そして、図示しないフォーカスアクチ
ュエータにより対物レンズ［（集光レンズ（３）］を光
軸方向に変位させれば、情報記録媒体（４）上で常に合
焦となるように制御できる。なお、再生信号は（8a）＋
（8b）＋（8c）＋（8d）の和出力で得られる。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の光学式ヘッド装置は、以上のように構成されて
いるので、ホログラフィック素子（６）は反射光束
（７）に収差を与えるのみならず、半導体レーザ（１）
からの出射光の光軸と進行方向を変えるために所定角の
回折をさせなければならない。このため、格子周期は短
くする必要があるが、これでは、配置精度の経時変化、
温度変化等によるレーザ光の波長変化により光検知器上
のスポット位置が変化し、安定なフォーカスサーボを行
うことが困難であるという問題点があった。このことに
ついては、さらに詳細に述べる。

第３図において、半導体レーザ（１）からホログラフ
ィック素子（６）までの距離を20mm、光検知器（８）ま
での距離を10mmとすると、ホログラフィック素子（６）
において反射光束（７）は26.6゜の回折角θを生じさせ
なければならない。ホログラフィック素子（６）の光軸
付近での格子周期をＰ、波長をλ（＝780nmとする）と
すると、１次回折光の回折角θは、 で与えられる。従って、前記の数字を代入すると光軸付
近での格子周期Ｐは1.7μｍとなり、非常に小さい値と
なる。

更に、非点収差を生じさせるために、反射光束（７）
の周辺部では１μｍ以下の格子周期となる。一般に、回
折格子は周期５μｍ以上ならば光露光法で大量生産の手
法が確立されているが、周期２μｍ以下になると電子ビ
ーム直接描画法等により作成せねばならず量産性が良く
ないという大きな問題点がある。

また、このように、格子周期が短いと、格子の作成誤
差、波長の変化により回折角θの変動が大きいという問
題がある。一般に半導体レーザ（１）は温度変化に対し
レーザ光の波長が変わる特性があり、（１）式から分る
ように、例えば波長が基準の780nmから785nmに5nmだけ
変化したとすると回折角は26.57゜から26.75゜と変化
し、光検知器（８）上のスポットの動きに換算すると約
40μｍにも及ぶ。このため、先に述べた合焦ズレ検知出
力はオフセットをもち、合焦状態に正しく制御できなく
なるという問題点がある。

従って、ホログラフィック素子（６）を用いた光学式
ヘッド装置においては格子周期は大きいものが望まれ
る。

この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、格子周期の大きなホログラフィック素子を
用いて従来と同様の合焦ズレ検出、再生機能を保持する
ことのできる光学式ヘッド装置を提供することを目的と
する。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る光学式ヘッド装置は、半導体レーザ、
集光レンズ、ホログラフィック素子及び光検知器を有す
る光学式ヘッド装置において、ホログラフィック素子を
インライン型の素子としたことを特徴とする。

このインライン型ホログラフィック素子は、前記反射
光束の光軸を出射光の光軸に合せたものであり、これと
同時に光検知器の中心位置にレーザ光通過路を形成する
構成とする。

従って、このインライン型ホログラフィック素子は、
反射光束に収差を与えるだけで、光束の進行方向は変ら
ないものである。

［作用］ この発明における光学式ヘッド装置では、まず半導体
レーザからの出射光はホログラフィック素子を介して情
報記録媒体上に照射されるが、この場合は０次回折光の
みが集光レンズにより情報記録媒体上の所定のトラック
に照射されることになる。そして、情報記録媒体上から
の反射光束は再びホログラフィック素子を通過して光検
知器に入射されることになるが、この場合の反射光束は
ホログラフィック素子を通過した±１次回折光となり、
この±１次回折光によって合焦ズレ等の検出と再生の両
者が行われる。

このようなホログラフィック素子によれば、その回折
光は大きな回折角をもたないので格子周期を大きくする
ことができる。従って、ホログラフィック素子の作成が
容易となり、また作成誤差の許容値が大きくとれるとと
もに、波長の変動に対してもスポットが動くという問題
がなくなる。

［実施例］ 以下に、この発明の第１の実施例を第１図に基づいて
説明する。

図において、（１）〜（５），（７）の部材は従来例
と同じである。（10）は本実施例のホログラフィック素
子であり、これは反射光束（７）に非点収差を与える
が、この反射光束（７）の光軸を、図中１点鎖線で示す
ように、半導体レーザ（１）からの出射光束（２）の光
軸と一致させている。つまり、このホログラフィック素
子（10）はインライン型であり、光束の進行方向を変え
る機能を持たない。このため、ホログラフィック素子
（10）の格子形状は第４図に示すようなＡ−Ａ′,B−
Ｂ′の２本の対称線をもつパターンとなる。そして、ホ
ログラフィック素子（10）の対称線A,B（第４図）は光
検知器（８）の分割線と45゜角を成す。

また、光検知器（８）は従来例と同様に４分割検知器
であり、半導体レーザ（１）の出射方向直前に配置され
ている。そして、光検知器（８）の中央には、出射光束
（２）が通過できるようにレーザ光通路としての孔が形
成されている。

このような構成によれば、まず前記半導体レーザ
（１）からの出射光束（２）はホログラフィック素子
（10）を０次回折透過した無収差の光束となり、これが
集光レンズ（３）により情報記録媒体（４）上の情報ト
ラック（５）上に集光照射される。そして、情報を書込
みもしくは再生した反射光束（７）は、ホログラフィッ
ク素子（10）により非点収差が与えられ、ホログラフィ
ック素子（10）を１次回折透過した光は進行方向を変え
ることなく光検知器（８）により受光される。なお、再
生出力、合焦ズレ検知出力法については、従来例と同じ
であるので省略する。

本実施例ではホログラフィック素子（10）は反射光束
の進行方向を変える必要がないので、格子周期は大きく
て良い。従って、格子パターンの作成許容精度は緩和さ
れ、作成が容易なため量産性が高い上に、波長の変動に
対しても強く、光検知器上のスポット形状の変化も小さ
くなる。

光検知器（８）は中央に孔（レーザ光通過路）が開け
られるために、反射光束（７）の中央部は受光できない
が、半導体レーザ（１）との距離を十分短くすれば出射
光束（２）が透過するための有効径を小さくとれるた
め、孔径も小さくでき、反射光束（７）の最小錯乱円を
も受光できるので問題はない。

また、半導体レーザ（１）と光検知器（８）の距離が
大きいと、出射光（２）と反射光束（７）の集光点が大
きく異なることになり、ホログラフィック素子（10）に
集光機能をもたせなくてはならず、格子周期の短小化に
つながり好ましくないので、格子周期の点からも半導体
レーザ（１）と光検知器（８）の間の距離を短くするこ
とは必要である。

次に、半導体レーザ（１）と光検知器（８）の距離を
短くした第２の実施例を、第２図に基づいて説明する。

第２図は、一般的な半導体レーザパッケージ（13）の
中に、第１の実施例の半導体レーザ（１）、ホログラフ
ィック素子（10）、光検知器（５）を内蔵した第２実施
例の構成図である。（11）はチップ状の半導体レーザ
（１）の放熱ブロックであり、その上端部にチップ状の
光検知器（５）を取り付けてある。（12）は半導体レー
ザ（１）のパワーモニタ用光検知器である。また、ホロ
グラフィック素子（10）は従来の窓ガラスの代りにキャ
ップに取り付けられ、パッケージ（13）内を外気から密
封している。

この第２の実施例では、半導体レーザ（１）の近傍に
光検知器（５）を配することができるので、光検知器中
心に開けられる孔は小さくて済み、反射孔束を損失少な
く受光でき、またホログラフィック素子（10）はほとん
ど集光機能をもつことなく、大きな格子周期のパターン
でよいことになる。

更に、半導体レーザ（１）と光検知器（８）との間の
距離をなくすため、光検知器（８）に開けられた孔に半
導体レーザ（１）のチップを挿入し、受光面と同一面に
発光点を設けてもよく、これによってもホログラフィッ
ク素子（10）は全く集光機能をもたなくて済む。

前記第1,第２の実施例では、光検知器（８）の中央部
に孔を開けた例を示したが、半導体レーザ（１）の出射
光束（２）が透過できればよく、例えば透明基板上に中
央部を除いてPN接合を有する薄膜半導体を形成させた光
検知器を用いることもできる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、ホログラフィック
素子をインライン型としたので、反射光束の進行方向を
変えるための大きな回折角を生じさせる必要がなく、格
子周期を大きくとれるという利点がある。このため、格
子作成許容精度が緩和され、量産性のある実用的なホロ
グラフィック素子を用いることができる。

また、半導体レーザ光の波長変動に対しても強く安定
なフォーカス制御が可能となる。更に、半導体レーザ、
光検知器、ホログラフィック素子を小空間に集積でき、
光学式ヘッド装置の小型化が実現可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例による光学式ヘッド装
置の構成図、第２図はこの発明の第２の実施例による光
学式ヘッド装置の構成図、第３図は従来の光学式ヘッド
装置の構成図、第４図はこの発明に用いるホログラフィ
ック素子の代表的な格子形状を示す。 図において、（１）は半導体レーザ、（３）は集光レン
ズ、（４）は情報記録媒体、（５）は従来のホログラフ
ィック素子、（８）は光検知器、（10）は本発明のホロ
グラフィック素子である。 なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザと、この半導体レーザの出射
   光を情報記録媒体上に集光する集光レンズと、前記情報
   記録媒体より反射した反射光束に収差を与えるホログラ
   フィック素子と、前記反射光束を受光して記録／再生情
   報を読み出すとともに前記情報記録媒体上の集光状態を
   検出する光検知器と、を有する光学式ヘッド装置におい
   て、前記ホログラフィック素子は前記反射光束の光軸を
   出射光の光軸に併せたインライン型ホログラフィック素
   子とするとともに、光検知器の中心位置にレーザ光通過
   路を形成したことを特徴とする光学式ヘッド装置。
2. 【請求項２】前記光検知器は少なくとも４分割され、前
   記半導体レーザと前記ホログラフィック素子の間に配設
   され、半導体レーザの光軸中心と検知器中心とが一致す
   るように同軸に配設されることを特徴とする特許請求の
   範囲（１）項記載の光学式ヘッド装置。
3. 【請求項３】前記光検知器は前記半導体レーザの出射光
   が透過するように光軸中心に孔が作られていることを特
   徴とする特許請求の範囲（２）項記載の光学式ヘッド装
   置。
4. 【請求項４】前記ホログラフィック素子は前記反射光束
   に非点収差を与え前記光検知器上の光束を最小錯乱円と
   することを特徴とする特許請求の範囲（１），（２）ま
   たは（３）項記載の光学式ヘッド装置。
5. 【請求項５】前記半導体レーザ、光検知器及びホログラ
   フィック素子は同一のパッケージ内に収納されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲（１），（２），（３）
   または（４）項記載の光学式ヘッド装置。
6. 【請求項６】前記ホログラフィック素子の対称線は前記
   光検知器の分割線方向と45゜角を成すことを特徴とする
   特許請求の範囲（１），（２），（３），（４）または
   （５）項記載の光学式ヘッド装置。
7. 【請求項７】前記半導体レーザの発光点は前記光検知器
   と同一面内としたことを特徴とする特許請求の範囲第
   （１），（２），（３），（４），（５）または（６）
   項記載の光学式ヘッド装置。