JP2796226B2 - 集積型光学素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばレーザビームを
微細なスポット光に絞ってディスク等に入射し、その反
射光を検出して情報の読み取りを行う光ピックアップ装
置及び光情報処理装置に使用される集積型光学素子、及
びこれと組合わせて構成される前記のような光学系集積
素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来のＣＤ（コンパクトディス
ク）用の光ピックアップの光学系の構成を示す。この光
ピックアップ２１は、一直線に配備された半導体レーザ
２２と、コリメートレンズ２３と、偏光ビームスプリッ
タ２４と、１／４波長板２５と、対物レンズ２６と、光
ディスク２７とを有する。また、偏光ビームスプリッタ
２４の横の直角方向に、集光レンズ２８、シリンドリカ
ルレンズ２９、光検出器３０が配備されている。

【０００３】この光ピックアップ２１では、半導体レー
ザ２２から出たレーザ光はコリメートレンズ２３により
平行光にされる。平行光にされたレーザ光は偏光ビーム
スプリッタ２４及び１／４波長板２５を経たのち、対物
レンズ２６によって光ディスク２７上に集光される。光
ディスク２７に集光された後に反射された反射光は、再
び１／４波長板２５を通過して、偏光ビームスプリッタ
２４によって直角方向へ反射される。直角方向へ反射さ
れた反射光は集光レンズ２８、シリンドリカルレンズ２
９を経て光検出器３０の上に集光され、光ディスク２７
の情報の読み取りが行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図４に示す光ピックア
ップでは、光学系が多くの個別光学素子から成り立って
いるため、各々の光学素子を異なった製造方法で高精度
に製造し、各光学素子の光軸を一致させるための位置及
び角度調整を行った後、接着し固定する。このように製
造工程、調整工程が分離しているため、非常に多くの工
程数が必要であった。また多数の光学素子それぞれにつ
いて固定用の支持枠が必要で、光学系の小型化、軽量化
の妨げとなっていた。さらに、光学素子が直接空気中に
配置されているため、光学素子表面のキズや埃によりデ
ィスクの正確な読み取りが実現できなくなるという問題
が生じやすく、慎重な取り扱いが必要であった。

【０００５】上記問題点の内、固定用の支持枠及び空気
中に配置の２つの問題点を解消するものとして、特開平
３−２２８２３４号公報に開示された密封構造を持つ光
ピックアップ装置があるが、個々の光学素子を異なった
製造方法で製造した後に光軸の調整をして組立てるとい
う問題点は改善されておらず、依然として多くの工程数
が必要であった。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決することを目
的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の集積型光学素子
は、回折格子、ホログラムレンズ等の複数種のホログラ
ム光学素子を備えた集積型光学素子において、該集積型
光学素子は、感光性物質が充填された空洞部を有する光
透過性ブロックからなり、前記空洞部に、前記感光性物
質を露光及び定着して形成した前記複数種のホログラム
光学素子を備えたことを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】このように本発明において、集積型光学素子
は、感光性物質が充填された空洞部を有する光透過性ブ
ロックからなり、前記空洞部に、前記感光性物質を露光
及び定着して形成された複数種のホログラム光学素子を
設けるものであり、全ての光学素子を同一の製造方法に
より製造することが可能となり、また、各光学素子を前
記光透過性ブロック内の取付希望箇所に直接作り込んで
いくため、光学素子製造後の調整が不要となる。さら
に、前記各光学素子を前記光透過性ブロックの内部に一
体形成するので光学素子固定用の支持枠は不要となり、
光学系の小型、軽量化ができる。同時に、光学素子表面
にキズが付いたり、埃やちりが付着することを防止でき
る。

【０００９】また、少なくとも発光素子及び受光素子を
集積化した基板と一体化したことにより、容易にピック
アップ等の光学系集積素子が得られる。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明より成る光学系集積素子を示
す断面図である。この光学系集積素子は少なくとも半導
体レーザ素子１及び多分割光検出器２，３を集積化した
基板４と、各種ホログラム光学素子を備えた集積型光学
素子５とを有する。尚、本実施例においては、さらにレ
ーザ出力モニター用の光検出器（図示せず）、ＩＣ回路
（図示せず）が前記基板４に集積化されている。

【００１１】前記基板４はＳｉなどを用いて形成され、
その上にサブマウント６、レーザ出力モニター用の光検
出器、ＩＣ回路、集積型光学素子５が取り付けられてお
り、前記サブマウント６上面には半導体レーザ素子１が
搭載され、また前記サブマウント６右側面には多分割光
検出器２，３が取り付けられている。

【００１２】前記集積型光学素子５は、空洞部（図示せ
ず）を有する光透過性ブロック７の該空洞部にホログラ
ム偏光ビームスプリッタ８、３ビーム生成用回折格子
９、ホログラムビームスプリッタ１０、ホログラムコリ
メートレンズ１１、ホログラムレンズ１２を備えてい
る。このホログラム偏光ビームスプリッタ８，３ビーム
生成用回折格子９，ホログラムビームスプリッタ１０，
ホログラムコリメートレンズ１１，ホログラムレンズ１
２は、前記空洞部に充填された感光性物質を露光及び定
着して形成されたものである。

【００１３】尚、前記集積型光学素子３の光路の終端寄
りの部分には光を反射させるための傾斜面１３が形成さ
れている。

【００１４】以下に、この光学系集積素子の動作原理を
説明する。半導体レーザ素子１から出射されたレーザ光
は集積型光学素子５の内部に入射し、３ビーム生成用回
折格子９により０次及び±１次回折光の３本の光ビーム
に回折される。次に、該３本の光ビームはホログラムビ
ームスプリッタ１０を経た後にホログラムコリメートレ
ンズ１１により平行光に変換され、傾斜面１３で反射し
ホログラムレンズ１２により光磁気ディスク面（図示せ
ず）上に集光され、３つのスポットを形成する。

【００１５】光磁気ディスクで反射された光は前記の経
路を逆に進み、ホログラムビームスプリッタ１０により
偏向され、ホログラム偏光ビームスプリッタ８に入射す
る。該ホログラム偏光ビームスプリッタ８はＰ偏光（入
射光の電界方向がホログラムの溝に垂直）の偏光成分の
光を０次光として透過し多分割光検出器２へ、Ｓ偏光
（入射光の電界方向がホログラムの溝に平行）の偏光成
分の光を１次回折光として回折し多分割光検出器３へそ
れぞれ集光する機能を有する。

【００１６】光磁気ディスクの読み出しは、多分割光検
出器２，３で検出される光強度の差信号により、光磁気
ディスクからの反射光の偏光回転角（カー回転角）の向
きを検出し情報信号を再生する。また、コンパクトディ
スク（ＣＤ）の再生についても、前記多分割光検出器
２，３で検出される光強度の和信号（反射面の全光強
度）から記録情報を読み取る。

【００１７】トラッキングサーボおよびフォーカスサー
ボについては、３ビーム生成用回折格子により発生した
±１次回折光から３ビーム法によりトラッキング誤差信
号が得られ、０次光からビームサイズ法等によりフォー
カス誤差信号が得られるので、それらの誤差信号をもと
にサーボ機能を動作させる。

【００１８】尚、トラッキング誤差信号検出にプッシュ
プル法などの１ビーム方式を採用することにより３ビー
ム生成用回折格子は省略することが可能である。また、
有限系光学系とすることによりホログラムコリメートレ
ンズ１１を省略することも可能である。

【００１９】次に、ホログラム光学素子の製造方法につ
いて説明する。図２に示すように、光透過性ブロック７
の空洞部に予めモノマー、重合開始剤、色素増感剤等を
含むフォトポリマ１４を注入し密閉する。次に、あらか
じめ計算により求めたホログラムパターンをレーザビー
ム１５により描画する。該レーザビーム１５は集光レン
ズ１６により微小なスポットとして集光されるため、集
光点付近のフォトポリマ１４だけが十分な光強度で露光
されることになる。その部分ではモノマーが重合しポリ
マー化するが、他の部分については光強度が十分でない
ためポリマー化は生じない。このように、重合によりポ
リマー化した部分としていない部分との屈折率差により
ホログラムが形成される。集光位置を変えることにより
任意の場所に必要なホログラムパターンを形成すること
ができる。その後、紫外線の全面露光により定着を行
い、最後にポストベークにより屈折率の変調度の増強を
行う。尚、前記フォトポリマ１４は約１００℃でポスト
ベークすることから、前記フォトポリマ１４を充填する
光透過性ブロック７には耐熱性の優れた材質のものを用
いることが望ましい。

【００２０】また、図３の如く、光透過性ブロック７の
内部ほぼ全域に空洞部を形成し、該空洞部に前記フォト
ポリマ１４を充填し密閉する。次に、予め計算により求
めたホログラムパターンをレーザビーム１５，１５′に
より描画する。該レーザビーム１５は集光レンズ１６に
より微小なスポットとして集光され、前記レーザビーム
１５′は平行光レンズ１７により平行化され、両レーザ
ビーム１５，１５′の交点部分の露光量のみがモノマー
の重合に必要なしきい値を越えるようにすることによ
り、交点部分はポリマー化し、ホログラムが形成でき
る。以下、図２に示す製造方法と同様であるので省略す
る。

【００２１】尚、図３において、レーザビーム１５，１
５′の２方向から照射したが、それ以上の多数方向から
照射させることも可能である。また、平行光レンズの代
わりに集光レンズを用いることも可能である。

【００２２】このように、光透過性ブロックの空洞部に
フォトポリマを充填し、該フォトポリマを露光及び定着
したことにより、例えば、図１に図示したように、ホロ
グラム偏光ビームスプリッタ，３ビーム生成用回折格
子，ホログラムビームスプリッタ，ホログラムコリメー
トレンズ，ホログラムレンズ等、全ての光学素子を同一
の製造方法により作ることが可能となり、また光学素子
を光透過性ブロック内の取付希望箇所に直接作り込んで
いくため、光学素子製造後の調整を行わなくても済むこ
とになる。

【００２３】また、各光学素子を光透過性ブロックの内
部に一体形成するので光学素子固定用の支持枠は不要で
光学系の小型、軽量化に有利である。同時に、光学素子
表面にキズが付いたり、埃やちりが付着することを防止
できる。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば集積型光
学素子において、該集積型光学素子は、感光性物質が充
填された空洞部を有する光透過性ブロックからなり、前
記空洞部に、前記感光性物質を露光及び定着して形成さ
れる複数種のホログラム光学素子を備えるものであり、
全ての光学素子を同一の製造方法により作ることが可能
となり、また光学素子を光透過性ブロック内の取付希望
箇所に直接作り込んでいくため、光学素子製造後の調整
を行わなくても済むことになる。さらに、各光学素子を
光透過性ブロックの内部に一体形成するので光学素子固
定用の支持枠は不要で光学系の小型、軽量化に有利であ
る。同時に、光学素子表面にキズが付いたり、埃やちり
が付着することが防止される。

【００２５】また、少なくとも発光素子及び受光素子を
集積化した基板との一体化も極めて容易であり、簡単な
構成でピックアップ等の光学系集積素子を組立てること
ができる利点があり有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】図１に示す光学素子の製造方法を示す図であ
る。

【図３】図１に示す光学素子の他の製造方法を示す図で
ある。

【図４】従来例を示す図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ素子 ２，３ 多分割光検出器 ４ 基板 ５ 集積型光学素子 ７ 光透過性ブロック ８ ホログラム偏光ビームスプリッタ ９ ３ビーム生成用回折格子 １０ ホログラムビームスプリッタ １１ ホログラムコリメートレンズ １２ ホログラムレンズ １４ フォトポリマ １５ レーザビーム １６ 集光レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 27/42 G11B 7/135 G02B 5/32

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回折格子、ホログラムレンズ等の複数種
   のホログラム光学素子を備えた集積型光学素子におい
   て、該集積型光学素子は、感光性物質が充填された空洞
   部を有する光透過性ブロックからなり、前記空洞部に、
   前記感光性物質を露光及び定着して形成した前記複数種
   のホログラム光学素子を備えたことを特徴とする集積型
   光学素子。
2. 【請求項２】 請求項１記載の集積型光学素子と、少な
   くとも発光素子及び受光素子を集積化した基板とを一体
   化してなる光学系集積素子。