JP2897924B2

JP2897924B2 - 光学ヘッド

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Publication number: JP2897924B2
Application number: JP1087219A
Authority: JP
Inventors: 国雄山宮
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-04-05
Filing date: 1989-04-05
Publication date: 1999-05-31
Anticipated expiration: 2014-05-31
Also published as: JPH02265036A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、光学系に反射光学素子及び回折光学素子、
例えばホログラムを用いた光学ヘッドに関する。

［従来の技術］近年、情報に関する産業の進展がめざましく、取扱わ
れる情報量も増大する傾向にある。このため、従来の磁
気ヘッドを用いて情報を記録したり、再生したりする記
録または再生装置に代わり、光ビームを照射して、記録
媒体に高密度で情報を記録したり、記録媒体に高密度で
記録された情報を高速度で再生したりすることのできる
光学的情報記録再生装置が注目される状況にある。

ところで、前記光学的情報記録再生装置に用いられる
光学ヘッドは、アクセス時間短縮のため、小型，軽量で
あることが望ましい。そこで、最近、光学ヘッドの小型
化，軽量化のために、例えば、特開昭63−32743号公報
に示されるように、光学系にホログラムを用いたものが
提案されている。

前記公報に示されるような従来の光学ヘッドの一例の
概略を、第８図を用いて説明する。

この光学ヘッドは、光磁気（熱磁気）記録用のもので
あり、半導体レーザ170から出射されたレーザビーム172
は、レンズ174により、収束した後、再び発散し、ホロ
グラムレンズ178を経て、対物レンズ182によって、光磁
気（熱磁気）媒体184に収束される。前記媒体184からの
反射光、対物レンズ182を経て、ホログラムレンズ178に
入射する。このホログラムレンズ178の一対の回折光18
8,190は、各々、一対の光検出器192,194に収束される。
この光検出器192,194の直前には、偏光レンズ196が設け
られている。この偏光レンズ196は、例えばホログラム
レンズからなり、互いに偏光方向の直交する２つの偏光
ビームを各々光検出器192,194に導くようになってい
る。そして、この光検出器192,194の出力により、フォ
ーカス，トラッキングエラー信号と情報信号とを得るよ
うになっている。また、前記半導体レーザ170の後方に
は、半導体レーザ170の後方光を検出する光検出器が設
けられている。そして、例えば、この光検出器の出力を
半導体レーザ170のAPC（自動光量制御）に用いている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、光磁気（熱磁気）用の光学ヘッドで
は、光磁気（熱磁気）媒体の情報信号は微小であり、媒
体からの戻り光の一部が半導体レーザに戻る。そのた
め、半導体レーザの後方光を用いたAPCでは、半導体レ
ーザのノイズ（バックトークノイズ）の影響を受け、半
導体レーザの正確な出射光量を検出できず、正確な制御
ができない。この問題は、光磁気（熱磁気）用の光学ヘ
ッドに限らず、追記型（DRAW）や再生専用型の光学ヘッ
ドでも生じる。すなわち、これらの光学ヘッドでは、例
えば、記録媒体へ向う光と戻り光とで偏光方向を90度変
えることにより、戻り光が半導体レーザに戻らないよう
にしているが、それでも、記録媒体の複屈折の影響で、
戻り光の一部が半導体レーザに戻るからである。

そこで、第９図に示すように、半導体レーザの前方光
をモニタすることが考えられる。この第９図の例では、
半導体レーザ170から出射された光は、ハーフミラー200
に入射し、このハーフミラー200を透過した一部の光
が、前方モニタ用光検出器202で受光される。前記ハー
フミラー200で反射された光は、ホログラムレンズ178を
経て、対物レンズ182によって、媒体184に収束される。
前記媒体184からの反射光は、対物レンズ182を経て、ホ
ログラムレンズ178に入射する。このホログラムレンズ1
78の一対の回折光は、各々、前記ハーフミラー200で反
射され、一対の光検出器192,194に収束される。

しかしながら、このように、ハーフミラー200によっ
て半導体レーザ170の前方光の一部を分離してモニタす
る場合、半導体レーザ170及び光検出器192,194が配設さ
れた基板と、前方モニタ用光検出器202とが離れている
ため、前方モニタ用光検出器202の配線が面倒である。

また、実開昭63−99322号公報の第１図に図示されて
いるように、半導体レーザ素子４と、戻り光を受光する
受光素子２と、出力制御信号となる光を受光する受光素
子３とを半導体基板１上に配置すれば、上述した配線の
課題は解決されるものの、受光素子２と受光素子３が同
じ方向に沿って配置されていることから迷光の影響を受
けやすいといった不具合が生じてしまう。すなわち、記
録媒体からの戻り光と半導体レーザ素子４からの出力制
御信号である入射光は、プリズム６内において、その進
む方向がどちらも両受光素子2,3上を通るようになって
いるため、入射されるべき受光素子に入射されずに他の
受光素子に入射されていまうおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、半
導体レーザ光源の前方光を受光することができると共
に、迷光による悪影響を防止することができ、さらに組
立を容易にできるようにした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］上記目的を達成するために、本発明の光学ヘッドは、
半導体レーザと、前記半導体レーザから出射されたレー
ザ光の一部を反射させる反射光学素子と、前記記録媒体
からの反射光を回折する回折光学素子と、前記反射光学
素子によって反射されたレーザ光を受光するモニタ用光
検出器と、前記回折光学素子によって回折された、フォ
ーカスエラーあるいはトラッキングエラーに対応するレ
ーザ光を受光する複数個のエラー信号用光検出器と、前
記半導体レーザ、モニタ用光検出器、複数個のエラー信
号用光検出器が配置される基板と、を有し、前記基板を
その配置される前記半導体レーザ、モニタ用光検出器、
複数個のエラー信号用光検出器側から対向してみたとき
に、前記半導体レーザと前記モニタ用光検出器を結ぶ直
線と、前記複数個のエラー信号用光検出器のそれぞれを
結ぶ直線とが互いに交差する関係にあるように前記半導
体レーザ、前記モニタ用光検出器、前記複数個のエラー
信号用光検出器が前記基板に配置されることを特徴とす
る。

［作用］本発明では、半導体レーザとモニタ用光検出器とを結
ぶ直線と、複数個のエラー信号用光検出器のそれぞれを
結ぶ直線とが、互いに交差する関係になるように、半導
体レーザ、モニタ用光検出器、複数個のエラー信号用光
検出器が基板に配置されていることから、前方光はモニ
タ用光検出器に、また記録媒体からの反射光であるフォ
ーカスエラーあるいはトラッキングエラーに対応するレ
ーザ光はエラー信号用光検出器に確実に受光されること
になり、迷光の発生を防止できると共に、バックトーク
ノイズの影響を受けることもない。また、基板上に半導
体レーザ、モニタ用光検出器、エラー信号用光検出器が
配置されることから組立も容易になる。

［実施例］以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第
１図（ａ）は光ピックアップのエラー信号及び情報信号
検出用の光学系を示す説明図、第１図（ｂ）は光ピック
アップの前方光モニタ用の光学系を示す説明図、第２図
はホログラムレンズを示す説明図、第３図は半導体レー
ザ及び光検出器を配置した基板の平面図である。

本実施例は、第１図（ａ）及び（ｂ）に示すように、
記録再生用記録媒体４に対して、情報の記録再生を行な
う追記型（DRAW）あるいは再生専用型の光ピックアップ
の例である。

この光ピックアップ10は、光源として半導体レーザ１
を備え、この半導体レーザ１と前記記録媒体４との間
に、半導体レーザ１側より順に、ホログラムレンズ２と
対物レンズ３とが配設されている。

第２図に示すように、前記ホログラムレンズ２は、中
央に配置された回折ホログラム21と、この回折ホログラ
ム21の両側に配置された２つの反射型ホログラム22,22
とが、一枚板上に形成されたものである。ところで、第
２図に示すように、半導体レーザ１の出射光ビーム20の
ファーフィールドパターンは楕円形状である。前記ホロ
グラムレンズ２は、前記半導体レーザ１の楕円形状の光
ビーム20の長軸方向の両端側に反射型ホログラム22,22
がくるように配置されている。また、回折ホログラム21
は、前記光ビーム20の短軸方向の大きさと略同じ寸法と
している。そして、半導体レーザ１の楕円形状の光ビー
ム20が、このホログラムレンズ２を通過する際に、反射
型ホログラム22によって長軸方向の両端部が遮光され、
略円形のビームに変換されるようになっている。

前記回折ホログラム21は、例えば、感光材に物体光と
参照光を照射する二重露光法により作成できる。また、
前記反射型ホログラム22は、例えば、同じく二重露光法
により形成された回折格子上に金属薄膜をコーティング
することにより作成できる。

第３図に示すように、前記半導体レーザ１は、２つの
エラー信号用光検出器５及び２つの前方モニタ用光検出
器８と共に、同一基板７上に設けられている。この基板
７上には、中央部に半導体レーザ１の発光部が配置さ
れ、この半導体レーザ１の発光部のＸ軸方向の両側に、
前記回折ホログラム21からの±１次のビームを検出する
前記エラー信号用光検出器5,5が、それぞれ、半導体レ
ーザ１の発光部から数mm離れた位置に配置されている。
また、前記半導体レーザ１の発光部のＹ軸方向の両側に
は、前記反射型ホログラム22,22のゼロ次または±１次
のビームを検出するための前方モニタ用光検出器8,8
が、それぞれ、半導体レーザ１の発光部から数mm離れた
位置に配置されている。これら光検出器5,8は、例え
ば、半導体基板と同一構造及び材料からなり、そして半
導体基板の上面にはそれぞれの電極を設け、下面は共通
電極とし、半導体レーザ１は順方向バイアス、光検出器
5,8は逆方向バイアスにしている。尚、半導体レーザ
１、２つのエラー信号用光検出器５及び２つの前方モニ
タ用光検出器８が設けられた同一基板７の構造は、特開
昭63−32743号公報に記載されているものを用いても良
い。

尚、第１図（ａ）は、エラー信号用光検出器5,5を含
む光学系を示し、第１図（ｂ）は、前方モニタ用光検出
器8,8を含む光学系を示している。

前記半導体レーザ１、２つのエラー信号用光検出器５
及び２つの前方モニタ用光検出器８が設けられた同一基
板７から、ホログラムレンズ２までが、一つのパッケー
ジ６に形成されている。また、前記対物レンズ３は、こ
の対物レンズ３を光軸方向及び光軸に直交する方向に移
動可能な図示しないアクチュエータによって保持されて
いる。この対物レンズ３を含むアクチュエータは交換可
能になっている。前記アクチュエータは、前記エラー信
号用検出器5,5から得られるフォーカス，トラッキング
エラー信号に基づいて図示しない駆動回路を介して駆動
され、これにより、フォーカス，トラッキング制御が行
なわれるようになっている。

また、前記前方モニタ用光検出器８の出力は、半導体
レーザ１の発光出力を自動調整するAPC回路に送られる
ようになっている。

次に、本実施例の作用について説明する。

第１図（ａ）に示すように、半導体レーザ１から出射
された光ビームは、ホログラムレンズ２に入射し、長軸
方向の両端部は反射型ホログラム22,22で反射され、他
の部分は回析ホログラム21を通過して、略円形のビーム
に変換される。光ビームは、この回折ホログラム21を通
過する際に、ゼロ次と±１次の回折ビームに分離し、ゼ
ロ次のビームは回折せずにそのまま対物レンズ３に入射
し、記録媒体４上に収束する。この記録媒体４で反射さ
れたビームは、対物レンズ３を通過し、再び回折ホログ
ラム21に入射し、ゼロ次と±１次の回折ビームを発生
し、ゼロ次のビームは半導体レーザ１に戻る。一方、±
１次のビームは、半導体レーザ１と同一基板７上にある
エラー信号用光検出器5,5に収束され、この光検出器5,5
で受光され、光電変換される。そして、この光検出器5,
5の出力から、フォーカス，トラッキングエラー信号と
情報信号とが得られる。尚、フォーカス，トラッキング
エラー信号は、例えば特開昭63−32743号公報に示され
るように、非点収差法，プッシュプル法等によって得る
ことができる。

一方、第１図（ｂ）に示すように、半導体レーザ１か
ら出射され前記反射型ホログラム22,22で反射されたゼ
ロ次のビームは、前方モニタ用光検出器8,8に収束さ
れ、この光検出器8,8で受光され、光電変換される。そ
して、この光検出器８の出力は、APC回路に送られ、前
記半導体レーザ１の発光出力が自動調整される。

このように本実施例によれば、半導体レーザ１と対物
レンズ３の間に、回折ホログラム21と共に反射型ホログ
ラム22を設け、この反射型ホログラム22で反射された回
折光を前方モニタ用光検出器８で受光することにより、
半導体レーザ１の前方光をモニタでき、戻り光によるバ
ックトークノイズの影響を受けないAPCを実現できる。

また、半導体レーザ１とエラー信号用光検出器5,5と
前方モニタ用光検出器8,8とを、同一基板７上に設けた
ので、同一基板７上に、配線を要する全ての素子が配置
され、光検出器８からの信号線をパッケージの内部から
取り出す必要がなくなり、光ピックアップ10の組み立て
が容易になる。

また、このように同一基板７上に半導体レーザ1,光検
出器5,8を配置すると共に、回折ホログラム21と反射型
ホログラム22とを一枚板上に形成したので、構成が簡単
で、光ピックアップ10の小型化が可能になる。

第４図及び第５図は本発明の第２実施例に係り、第４
図はホログラムレンズを示す説明図、第５図は光ピック
アップの前方光モニタ用の光学系を示す説明図である。

本実施例の光ピックアップ30は、第１実施例に対しホ
ログラムレンズ２の構成が異なる。

本実施例におけるホログラムレンズ２は、第４図に示
すように、回折ホログラム21の中心部に、1mm程度の円
形の反射型ホログラム22を配置させている。この反射型
ホログラム22の格子線は、回折ホログラム21の格子線に
対して略直交（90度）するように形成している。また、
反射型ホログラム22の反射膜には、金属薄膜がコーティ
ングされている。

また、回折ホログラム21は、半導体レーザ１の出射光
ビーム20の短軸方向の大きさと略同じ寸法とし、半導体
レーザ１の楕円形状の光ビーム20が、このホログラムレ
ンズ２を通過する際に、このホログラムレンズ２の枠に
よって長軸方向の両端部が遮光され、略円形のビームに
変換されるようになっている。

本実施例では、第５図に示すように、半導体レーザ１
から出射された光ビームは、ホログラムレンズ２に入射
し、回折ホログラム21に照射された光ビームは透過し、
中央部に位置する反射型ホログラム22に照射された光ビ
ームは、反射され、ゼロ次と±１次のビームを発生さ
せ、ゼロ次のビームは半導体レーザ１に戻り、±１次の
ビームは、前方モニタ用光検出器8,8に収束され、この
光検出器8,8で受光され、光電変換される。

また、前記回折ホログラム21の出射光は、ホログラム
レンズ21の枠によって、楕円ビームの両端部が遮光され
て略円形ビームに変換される。

その他の構成，作用及び効果は、第１実施例と同様で
ある。

第６図及び第７図は本発明の第３実施例に係り、第６
図（ａ）は光学ヘッドのエラー信号及び情報信号検出用
の光学系を示す説明図、第６図（ｂ）は光学ヘッドの前
方光モニタ用の光学系を示す説明図、第７図は光学ヘッ
ドの各光学素子を示す説明図である。

本実施例は、光磁気媒体に対して情報の記録，再生を
行なう光磁気方式の光学ヘッドの例である。

第６図（ａ），（ｂ）に示すように、光学ヘッド40
は、光源として半導体レーザ１を備え、この半導体レー
ザ１と光磁気媒体44との間に、半導体レーザ１側より順
に、偏光ホログラム47と、1/2波長板46と、ホログラム
レンズ42と、対物レンズ43とが配設されている。前記1/
2波長板46とホログラムレンズ42は、硝子ブロック48の
両端面に設けられ、偏光ホログラム47は、1/2波長板46
の端面に設けられている。

第７図に示すように、前記ホログラムレンズ42は、回
折ホログラム21の中心部に、円形の反射型ホログラム22
を配置させている。この反射型ホログラム22の格子線
は、回折ホログラム21の格子線に対して略直交するよう
に形成している。また、反射型ホログラム22の反射膜に
は、金属薄膜がコーティングされている。

また、前記偏光ホログラム47には、中心から数mmの幅
ａで、格子の形成されていない、すなわち偏光特性を持
たない空間47Sが設けられている。この偏光ホログラム4
7では、前記空間47Sの両側の偏光部分47R,47Lの格子線
が、左右線対象であり、それぞれ、前記回折ホログラム
21の格子線に対して45度の角度を有している。

また、前記1/2波長板46,46は、前記偏光ホログラム47
の偏光部分47R,47Lに対応する部分のみに設けられ、中
央部は、前記空間47Sに対応する空間になっている。ま
た、この1/2波長板46,46は、入射光の偏光方向を45度回
転させるために、方位角が22.5度に設定されている。

第１実施例と同様に、前記半導体レーザ１は、２つの
エラー信号用光検出器５及び２つの前方モニタ用光検出
器８と共に、同一基板７上に設けられている。

次に、本実施例の作用について説明する。

第６図（ａ）に示すように、半導体レーザ１から出射
される例えばＰ偏光の光ビームは、偏光ホログラム47の
空間47Sと1/2波長板46,46の間の空間を通過し、ホログ
ラムレンズ42に入射し、回折ホログラム21に照射された
光ビームは、この回折ホログラム21によってコリメート
され平行光となる。この平行光は対物レンズ43によっ
て、光磁気媒体44上に収束される。この光磁気媒体44に
は、上向き磁化と下向き磁化とによって情報が記録され
ている。従って、前記光磁気媒体44に入射したＰ偏光の
光は、光磁気媒体44の磁化方向に応じて磁気光学効果
（カー効果）によって偏光面が回転する。例えば、上向
き磁化に対して偏光面がθ度回転するものとすれば、下
向き磁化に対しては偏光面が−θ度回転する。このよう
に偏光面が回転してＳ偏光成分を持った反射光ビーム
は、対物レンズ43を通過し、再び回折ホログラム21に入
射し、ゼロ次と±１次の回折ビームを発生する。このゼ
ロ次のビームは半導体レーザ１に戻る。そして、±１次
のビームは、1/2波長板46,46を通り、偏光ホログラム47
の偏光部分47R,47Lを通過し、前記エラー信号用光検出
器5,5に収束され、この光検出器5,5で受光され、光電変
換される。尚、第７図において、符号55aは回折ホログ
ラム21の１次光を示し、55bは回折ホログラム21の−１
次光を示している。前記偏光部分47R,47Lは、互いに直
交する偏光方向の光のみを透過するため、前記光検出器
5,5の出力差を作動増幅器を介して出力することによ
り、、情報信号を得ることができる。

一方、第６図（ｂ）に示すように、半導体レーザ１か
ら出射され、ホログラムレンズ42の中央部に位置する反
射型ホログラム22に照射された光ビームは、反射され、
ゼロ次と±１次のビームを発生させ、ゼロ次のビームは
半導体レーザ１に戻り、±１次のビームは、1/2波長板4
6,46の間の空間と偏光ホログラム47の空間47Sを通過
し、前方モニタ用光検出器8,8に収束され、この光検出
器8,8で受光され、光電変換される。尚、第７図におい
て、符号58aは反射型ホログラム22の１次光を示し、58b
は反射型ホログラム22の−１次光を示している。

尚、前記1/2波長板46,46は、見かけ上のカー回転角を
増大させるためのものであり、必ずしも必要ではない。
この1/2波長板46,46を設けない場合には、硝子ブロック
48の端面に、ビームエッチング法または転写法により、
偏光ホログラム47を直接作成することができる。また、
ホログラムレンズ42も、硝子ブロック48の端面に直接作
成しても良い。

また、前記硝子ブロック48の代りに非線形光学素子か
らなる板またはブロックを用いても良い。

このように、硝子または非線形光学素子からなる板や
ブロックの両端面に、回折ホログラム21及び反射型ホロ
グラム22を有するホログラムレンズ42と、偏光ホログラ
ム47とを形成することにより、各ホログラムの格子線の
位置合わせが、製造プロセス作業でできるため、調整が
不要になる。また、この調整のための機構が不要になる
ので、光学ヘッド40を小型化が可能になる。

尚、本発明で使用している反射型ホログラムの代り
に、マイクロプリズムを設け、このマイクロプリズムで
反射した半円状のビームを、それぞれ前方モニタ用光検
出器で受光するようにしても良い。このマイクロプリズ
ムは、形状をビームの照射面に対してウエッジ（楔）に
し、金属薄膜または誘電体多層膜でコーティングしてお
く。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の光学ヘッドによれば、
基板に対向してみたときに、半導体レーザとモニタ用光
検出器とを結ぶ直線と、複数個のエラー信号用光検出器
のそれぞれを結ぶ直線とが、互いに交差する関係になる
ように、半導体レーザ、モニタ用光検出器、複数個のエ
ラー信号用光検出器が基板に配置されているので、半導
体レーザからの前方光はモニタ用光検出器に、また記録
媒体からの反射光であるフォーカスエラーまたはトラッ
キングエラーに対応するレーザ光はエラー信号用光検出
器に確実に受光されることになり、迷光の影響が受けに
くくなると共に、前方光を受光することからバックトー
クノイズの影響を受けることもない。また、基板上に半
導体レーザ、モニタ用光検出器、エラー信号用光検出器
が配置されることから組立も容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第１
図（ａ）は光ピックアップのエラー信号及び情報信号検
出用の光学系を示す説明図、第１図（ｂ）は光ピックア
ップの前方光モニタ用の光学系を示す説明図、第２図は
ホログラムレンズを示す説明図、第３図は半導体レーザ
及び光検出器を配置した基板の平面図、第４図及び第５
図は本発明の第２実施例に係り、第４図はホログラムレ
ンズを示す説明図、第５図は光ピックアップの前方光モ
ニタ用の光学系を示す説明図、第６図及び第７図は本発
明の第３実施例に係り、第６図（ａ）は光学ヘッドのエ
ラー信号及び情報信号検出用の光学系を示す説明図、第
６図（ｂ）は光学ヘッドの前方光モニタ用の光学系を示
す説明図、第７図は光学ヘッドの各光学素子を示す説明
図、第８図は従来の光学ヘッドの一例の概略を示す説明
図、第９図はハーフミラーによって半導体レーザの前方
光の一部を分離してモニタする光学ヘッドの概略を示す
説明図である。１……半導体レーザ、２……ホログラムレンズ３……対物レンズ、４……記録媒体５……エラー信号用光検出器７……基板８……前方モニタ用光検出器 10……光ピックアップ 21……回折ホログラム 22……反射型ホログラム

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体レーザと、前記半導体レーザから出射されたレーザ光の一部を反射
させる反射光学素子と、前記記録媒体からの反射光を回折する回折光学素子と、前記反射光学素子によって反射されたレーザ光を受光す
るモニタ用光検出器と、前記回折光学素子によって回折された、フォーカスエラ
ーあるいはトラッキングエラーに対応するレーザ光を受
光する複数個のエラー信号用光検出器と、前記半導体レーザ、モニタ用光検出器、複数個のエラー
信号用光検出器が配置される基板と、を有し、前記基板をその配置される前記半導体レーザ、モニタ用
光検出器、複数個のエラー信号用光検出器側から対向し
てみたときに、前記半導体レーザと前記モニタ用光検出
器を結ぶ直線と、前記複数個のエラー信号用光検出器の
それぞれを結ぶ直線とが互いに交差する関係にあるよう
に前記半導体レーザ、前記モニタ用光検出器、前記複数
個のエラー信号用光検出器が前記基板に配置されている
ことを特徴とする光学ヘッド。