JP2687606B2 - 光ピックアップ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、レーザ光を用いて光磁気ディスク等の光記
憶媒体に記憶される情報の記録や読出し及びサーボ信号
検出を行うための光ピックアップに関するものである。

本発明は特に偏光を利用して信号を検出する光学系の簡
略化に有力な手段を提供するものである。

従来の技術 光磁気ディスクのピットにレーザ光を照射すると記録
信号に対応して偏光面が回転して反射される。そこで偏
光ビームスプリッタやヴォランストンプリズム等を用い
て偏光分離を行うことにより信号検出が可能となる。光
磁気ディスクに記憶される情報の読出しをレーザ光を用
いて行う従来の光ピックアップの一例を第７図に示す。
光源としての半導体レーザ71、この半導体レーザから出
射する光を光磁気記憶媒体74上に収束するためのコリメ
ーションレンズ72及び集光レンズ73、前記光磁気記憶媒
体74で反射する光のうち光磁気記憶媒体に記憶された情
報に応じて偏光面の回転している光の成分を分離して受
光素子791に導くための偏光ビームスプリッタ76、前記
光磁気記憶媒体で反射する光の一部を分離してさらにこ
の反射光に非点収差等を与え、光磁気ディスク上に収束
された光の焦点ずれ、トラッキングずれを検出可能にし
て受光素子790に結像せしめるためのビームスプリッタ7
5及びシリンドリカルレンズ76、及び四分割の受光素子7
90を含んで構成されている。

この様に、通常の光ピックアップは光磁気ディスクの
表面で反射するレーザ光を受光素子に導くためのビーム
スプリッタや反射光に非点収差等を与え、光磁気ディス
クに収束された光の焦点ずれを検出可能にして受光素子
に結像せしめるためのシリンドリカルレンズ等が必要と
されるので、光学部品点数が増え光軸合わせが困難とな
り製造価格が高価なものとなり、また光ピックアップを
小型化する上で大きな問題となっていた。

一方コンパクトディスク用光ピックアップの光学系を
簡素化するためにビームスプリッタとプリズムを一枚の
ホログラムで代替えしたホログラムヘッドが提案されて
いる。

このホログラム型の光ピックアップの概略を第８図に
示す。半導体レーザ81より放射された光は、ホログラム
82を通過し、対物レンズ83によりコンパクトディスク84
の表面に集光される。ディスク84の表面で反射され記録
情報に応じて反射光量の変調されて広がる光は、再度対
物レンズ83により収束され一部は半導体レーザ81に戻る
が、一部は二つの領域（R1とR2）に分割されたホログラ
ム素子（レンズ）82により二方向に分割され、四分割の
受光素子85に結像され、ナイフエッジ法により焦点エラ
ー信号、またプッシュプル法によりトラッキングサーボ
信号が検出されるとともに、前記コンパクトディスクの
信号が検出される。

発明が解決しようとする課題 ところがこのようなホログラムを用いて光磁気ディス
ク用のホログラム型光ピックアップを実現するためには
偏光分離比機能を有するホログラム素子が必要であり、
特に往復光路型の小型の光ピックアップヘッドを実現す
ることは困難であった。

本発明はかかる問題を克服し小型軽量の特に往復光路
型の光磁気ディスク用ホログラム型光ピックアップを提
供するものである。

課題を解決するための手段 本発明は、偏光を放射するレーザと、前記レーザから
出射する光を光記憶媒体上に収束するための光学レンズ
と、前記光記憶媒体によって反射される光の光路中に配
置され、前記反射光のうち前記光記録媒体に記録されて
いる情報に応じて偏光面の回転している光のうちの直交
成分を分離して回折する第一の回折素子と、反射光を受
けてに所定波面を生成する第二の回折素子と、前記第一
及び第二の回折素子で回折される光を検出するための受
光素子とを含んで構成され、前記第一の回折素子が偏光
異方性を有するホログラム素子であり、前記第二の回折
素子が偏光等方性を有するホログラム素子である光ピッ
クアップを提供するものである。

さらに本発明は、上記ピックアップに次の手段を付加
するものである。

（１） 第一及び第二の回折素子が同一基板上に形成さ
れている。

（２） 前記基板が、ｘ方位カットもしくはｙ方位カッ
トのリチウムニオベート基板であり、第一の回折素子が
基板表面近傍にイオン交換法により形成されたホログラ
ム素子であり、かつ第二の回折素子が前記第一の回折格
子の形成された表面と同一もしくは異なる基板表面に形
成された凹凸構造のホログラム素子である。

（３） 前記第一の回折素子が二枚の透明基板に挟まれ
た液晶で形成されており、第二の回折素子が液晶を挟む
基板の表面に形成されている。

作用 本発明は記録信号を読み出すための偏光異方性を有す
るホログラムとサーボ信号を読み出すための偏光等方性
ホログラムの二種類のホログラムを用いることにより、
小型軽量の特に往復光路型の光磁気ディスク用ホログラ
ム型光ピックアップを可能ならしめるものである。

実施例 本発明の詳細を実施例を用いて説明する。

本発明の光ピックアップの第１の実施例の概略を第１
図に示す。一定方向に偏光を有する半導体レーザ11から
放射された光は偏光異方性ホログラム素子12、及び偏光
等方性ホログラム素子13を通過し、集光レンズ14により
その表面に所定のトラック15に沿って信号の記録された
ピックアップ16を有する光磁気ディスク17の一つのピッ
トの近傍に集光されて照射される。そのレーザ光は表面
で反射され、再度集光レンズ14を通過し、偏光異方性ホ
ログラム素子12及び偏光等方性ホログラム素子13の方向
に向かう。そして光磁気ディスクに信号が記憶されてい
るピットにレーザ光が照射されている場合にはレーザ光
の偏光面が記録されていないピットからの反射光の偏光
面に対して回転されて反射される。また集光レンズによ
る集光点が光磁気ディスク上のピット上に存在しないと
きには、即ちフォーカスずれやトラッキングずれが生じ
る時には、反射光の波面や強度分布に乱れが生ずる。そ
こでまず等方性のホログラム素子13で回折される光は非
点収差を発生するよう波面変換され、四分割のサーボ信
号用受光素子19に到達する。ここでフォーカスずれやト
ラッキングずれが生じている場合には四分割の受光素子
19上の光強度分布が一様でなくなり、それらを検出する
ことによりフォーカスエラー信号、トラッキングエラー
信号を得ることができ、逆にこれらをサーボ信号として
利用することにより記録信号の読出しをスムーズに行う
ことを可能にすることができる。

一方記憶信号に応じて偏光方向の回転している反射光
のうちの直交した成分の光は等方性ホログラムを０次回
折光として通過した後、偏光異方性ホログラム素子12に
より回折と波面変換を受け記録信号検出用受光素子18に
集光され記憶信号が検出される。

このように、第１図からも明らかなごとく、極めて小
型でかつ正確に信号検出の可能な高性能光ピックアップ
が実現できる。

本実施例に用いた偏光異方性ホログラム素子12の概略
を第２図に示す。ホログラム素子はｘ方位カットのリチ
ウムニオベート基板21の表面にほぼ周期的にプロトン交
換を施すことにより形成されている。リチウムニオベー
トにプロトン交換を施された領域22ではプロトン交換さ
れない領域23に比較して、常光線（偏光方向がＹ方向の
光線）に対しては屈折率がほとんど変化せず、また異常
光線（偏光方向がＺ方向の光線）に対しては屈折率が増
加する。その結果、常光線と異常光線に対して回折効率
が異なり偏光分離作用を有することになり、従って光磁
気ディスクの情報の記録されていないピットからの反射
光の偏光方向を常光線となるように設定することによ
り、光磁気ディスクにより反射されしかも記録情報に応
じて偏光方向が回転されたその直交成分だけを回折光と
して検出することができる。この場合回折効率は必ずし
も100％である必要はなく偏光異方性ホログラムの作製
は比較的容易である。

また以上の第一の実施例に用いた等方性ホログラム13
の概略を第３図に示す。ガラス基板31の表面にフォトリ
ングラフィイと化学エッチングにより凹凸構造32を形成
したものである。このホログラムは偏光異方性は有せ
ず、即ち等方性ホログラムであり、光磁気ディスクに記
録された情報には無関係に一定の効率で光磁気ディスク
からの反射光を回折する。従ってこの光ピックアップで
はサーボ信号検出用の回折光光強度、即ち等方性ホログ
ラムからの一次回折光強度が光磁気ディスクに記録され
た信号に依存しないので記録信号がサーボ信号に影響を
与えることはなく高性能な光磁気ディスク用のピックア
ップを実現することが可能である。

第１の実施例では偏光異方性ホログラム素子と等方性
ホログラム素子が異なる基板を用いた場合を示したが、
同一基板上に形成することも可能である。次に偏光異方
性ホログラム素子と等方性ホログラム素子が同一基板上
に形成した場合の第２の実施例を述べる。

第２の実施例に用いるホログラム素子の概略を第４図
に示す。ｘ方位カットのリチウムニオベート基板41を用
い第１の実施例における異方性ホログラム素子12は、第
一の実施例と同様に基板の第一の表面42にほぼ周期的に
プロトン交換領域45を形成することにより作製されてい
る。同様に、常光線（偏光方向がＹ方向の光線）に対し
ては屈折率がほとんど変化せず、また異常光線（偏光方
向がＺ方向の光線）に対しては屈折率が増加するので、
常光線と異常光線に対して回折効率が異なり偏光分離作
用を有することになり、従って光磁気ディスクの情報の
記録されていないピットからの反射光の偏光方向を常光
線となるように設定することにより、光磁気ディスクに
より反射されしかも記録情報に応じて偏光方向が回転さ
れたその直交成分だけを回折光として検出することがで
きる。

また第１の実施例における等方性ホログラム素子13
は、このリチウムニオベート基板41のプロトン交換され
た基板の表面とは異なるもう一方の表面43に酸化シリコ
ン等の誘電体薄膜44を形成し、フォトリングラフィイと
エッチングにより凹凸構造を形成したものである。

このホログラム素子は既に説明したように、偏光異方
性のホログラムと偏光等方性のホログラムが同一基板上
に形成されている。したがって、光ピックアップのより
一層の小型化、薄型化が可能となる。

本発明の光ピックアップの第２の実施例全体を第５図
に示す。一定方向に偏光を有する半導体レーザ11から放
射された光はホログラム素子50を通過し、集光レンズ51
によりその表面に所定のトラックに沿って信号の記録さ
れたピットを有する光磁気ディスク17の一つのピットの
近傍に集光されて照射される。素子50はたとえば第４図
に示したものである。素子50を通過したレーザ光はピッ
ト表面で反射され、再度集光レンズ50を通過し、ホログ
ラム素子の方向に向かう。そして光磁気ディスクからの
反射光には第一の実施例で示した如く記憶情報及びフォ
ーカスずれやトラッキングずれの情報が含まれている。
そこでまず誘電体の等方性ホログラム素子で回折される
光は非点収差を発生するよう波面変換され四分割の受光
素子19に到達する。ここでフォーカスずれやトラッキン
グずれが生じている場合には四分割の受光素子上の光強
度分布が一様でなくなり、それらを検出することにより
フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を得る
ことができ、逆にこれらをサーボ信号として利用するこ
とにより記録信号の読出しをスムーズに行うことが可能
である事は第一の実施例と全く同様である。

また記憶信号に応じて偏光方向の回転している反射光
のうちの直交成分の光は偏光異方性ホログラム素子によ
り回折と波面変換を受け受光素子に集光され記憶信号が
検出される。

第５図の実施例は、ホログラム素子50がさらにコンパ
クト化され、より一層の小型化が可能となる。

この第２の実施例では、リチウムニオベート基板を用
い異方性ホログラム素子と等方性ホログラム素子が異な
る面に形成されている場合を示しているが、必ずしもこ
れに限られるものではない。すなわちリチウムニオベー
ト基板の片一方の面にプロトン交換を施すことにより偏
光異方性ホログラムを作製しさらにその上に誘電体薄膜
で凹凸構造を形成して等方性ホログラムを形成するか、
もしくは基板表面の一部にプロトン交換を施し異方性ホ
ログラム素子を形成し、残りの一部分の表面に凹凸構造
を形成して等方性ホログラムを形成することも可能であ
る。

第１及び第２の実施例においては、Ｘ方位のリチウム
ニオベート基板を用いているがＹ方位であってもかまわ
ない、この場合常光線は偏光方向がＸ方向の光線となり
プロトン交換された領域は常光線に対して屈折率がほと
んど変化せず、また異常光線は偏光方向がＺ方向の光線
であり屈折率が増加する。その結果、同様に常光線と異
常光線に対して回折効率が異なり偏光分離作用を有する
ことになる。従って光磁気ディスクの情報の記録されて
いないピットからの反射光の偏光方向を常光線となるよ
うに設定することにより、光磁気ディスクにより反射さ
れしかも記録情報に応じて偏光方向が回転されたその直
交成分だけを回折光として検出することができることは
第１の実施例と全く同様である。

また第１及び第２の実施例においては、リチウムニオ
ベート基板を用いて偏光異方性ホログラムを作製してい
るが、他の一軸性の結晶例えば液晶を用いても実現でき
る。第６図に正の誘電異方性を有するネマチック液晶を
用いた場合のホログラム素子の例を示す。

61,62はガラス基板、63、64はほぼ周期的な構造を有
する透明電極である。また65、66は配向膜であり67のネ
マチック液晶はその分子の長軸がＡ方向にホモジニアス
配向している。透明電極63と64の間に電圧を印加するこ
とにより電圧の印加された液晶層68は液晶分子の長軸が
基板に垂直方向に再配列する。その結果Ａ方向に偏光方
向を有する光に対してのみ周期的な屈折率分布が生じ、
即ち液晶分子の長軸が基板に垂直方向に再配列した領域
はＡ方向に偏光方向を有するする光に対して屈折率が減
少するので、偏光異方性を有するホログラムが形成され
る。また69は基板表面に形成された酸化シリコン膜の凹
凸構造であり、第２の実施例の第５図の場合の素子50と
同様に偏光等方性ホログラムを形成している。第６図で
は、正の誘電異方性を有しホモジニアス配向された液晶
層を用いたホログラム素子を示したが、負の誘電異方性
を有しホメオトロピック配向された液晶を用いることも
可能である。

また以上の実施例では、フォーカスサーボ信号の検出
方式として非点収差法を用いた非点収差を与える等方性
ホログラムを形成したが、非点収差法に限らずナイフエ
ッジ法やスポットサイズ検出法等を用いることも可能で
ある。

更に前記実施例の光ピックアップでは半導体レーザ、
受光素子及びホログラムを独立分離して記載している
が、これらの素子が同一のマウントに一体化して形成す
ることも可能である。この場合には光学系のアラインメ
ントがきわめて容易となり、より一層の小型化、低コス
トの光ピックアップの製造が可能となる。

発明の効果 以上に示したように本発明は従来の光磁気ディスク用
のピックアップの課題を克服し、従来に比べ大幅に小型
軽量の光磁気ディスク用ホログラム型光ピックアップを
提供することが可能となり、高性能な小型光ピックアッ
プの実現に大きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光ピックアップの第１の実施例の概略
図、第２図は第１の実施例に用いた偏光異方性ホログラ
ムの概略図、第３図は第１の実施例に用いた偏光等方性
ホログラムの概略図、第４図は第２の実施例に用いたホ
ログラム素子の概略図、第５図は本発明の光ピックアッ
プの第２の実施例の概略図、第６図は第２の実施例に用
いる液晶を用いたホログラム素子の概略図、第７図は従
来の光磁気ディスク用光ピックアップの概略図、第８図
は提案されている光磁気ディスク用ホログラムヘッドの
概略図である。 11……半導体レーザ、12……偏光異方性ホログラム、13
……等方性ホログラム、14……集光レンズ、17……光磁
気ディスク、18,19……受光素子。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】偏光を放射するレーザと、前記レーザから
   出射する光を光記憶媒体上に収束するための光学レンズ
   と、前記光記憶媒体によって反射される光の光路中に配
   置され、前記反射光のうち前記光記録媒体に記録されて
   いる情報に応じて偏光面の回転している光のうちの直交
   成分を分離して回折する第一の回折素子と、反射光を受
   けてに所定波面を生成する第二の回折素子と、前記第一
   及び第二の回折素子で回折される光を検出するための受
   光素子とを含んで構成され、 前記第一の回折素子が偏光異方性を有するホログラム素
   子であり、前記第二の回折素子が偏光等方性を有するホ
   ログラム素子である光ピックアップ。
2. 【請求項２】第一及び第二の回折素子が同一基板上に形
   成されている請求項１に記載の光ピックアップ。
3. 【請求項３】基板がｘ方位カットもしくはｙ方位カット
   のリチウムニオベート基板であり、第一の回折素子が基
   板表面近傍にイオン交換法により形成されたホログラム
   素子であり、かつ第二の回折素子が前記第一の回折格子
   の形成された表面と同一もしくは異なる基板表面に形成
   された凹凸構造のホログラム素子である請求項２に記載
   の光ピックアップ。
4. 【請求項４】第一の回折素子が二枚の透明基板に挟まれ
   た液晶で形成されており、第二の回折素子が液晶を挟む
   基板の表面に形成されている請求項２に記載の光ピック
   アップ。