JP3660415B2 - 光学記憶装置用光学デバイス - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光磁気ディスク装置や光ディスク装置等の光学記憶装置の光学記憶媒体に対する信号の書き込みと読み取りを行うための光学ヘッド等を有する光学記憶装置用光学素子、およびこの光学素子を含む光学デバイスに関する。
コンピュータの高性能化に伴い、大容量の記憶媒体(メモリ)を含む記憶装置が必要となってきている。この種の記憶装置として、現在、CD(コンパクトディスク)、CD−ROM(コンパクトディスク−読み出し専用メモリ)、光磁気(Magneto-optical Disk)ディスク、および、光ディスク(Optical Disk)等の光学記憶媒体を使用した光学記憶装置が注目されている。これらの光学記憶媒体は、リムーバル(着脱可能)で、大容量かつ小型軽量であり、高性能のパーソナルコンピュータ等の小型コンピュータを実用化する上で重要となってきている。
【0002】
コンピュータの高性能化に伴って必要とされる大容量のメモリとして、特に、近年は磁気ディスク装置用のハードディスクに代わって、リムーバブルで小型軽量な光磁気記録媒体である光磁気ディスクが注目されている。
【0003】
この光磁気ディスクにおいては、レーザ光が当たって温度が上昇した部分だけが磁化反転して信号が記録される。そして、上記の光磁気ディスクに読み取り用の低パワーのレーザ光を当てると、信号のある部分の反射光だけが磁気光学的カー効果によって偏光面が僅かに回転をするので、それを検出することによって光磁気ディスクに記録されている信号を読み取ることができる。ただし、信号読み取りを行うのと同時に、光磁気ディスクからなる光磁気記録媒体に対するフォーカス誤差とトラッキング誤差の検出を行う必要がある。
【0004】
【従来の技術】
図23は、従来の光学記憶装置用光学デバイスの構成を示す模式図である。ただし、ここでは、光学記憶装置として、光学記憶媒体の一種である光磁気記録媒体、すなわち、光磁気ディスク100を含む光磁気ディスク装置を使用したケースを代表例として示す。
【0005】
図23に示すような従来の光磁気ディスク装置用光学デバイスにおいて、半導体レーザ51から射出された信号読み取り用のレーザ光は、コリメートレンズ52により平行光にされてビーム成形プリズム53を透過したあと、第1の偏光ビームスプリッタ54を経て2つの偏光成分(S偏光成分およびP偏光成分)中のP偏光成分だけが光磁気記録媒体である光磁気ディスク100の方向に向かい、対物レンズ55によって光磁気ディスク100上に収束される。
【0006】
そして、光磁気ディスク100上に書き込みデータがあるときは、P偏光成分の光の偏光角が磁気光学的カー効果によって僅かに回転して、それと垂直をなすS偏光成分が少し発生する。
【0007】
光磁気ディスク100で反射されたP,S両偏光成分を含むレーザ光は、第1の偏光ビームスプリッタ54から第2の偏光ビームスプリッタ57に入射し、一部のレーザ光は二分の一波長板58を通ることによってP,S両偏光成分の間に二分の一波長の光路差が形成される。
【0008】
そのレーザ光は、次に収束レンズ59を通って、第3の偏光ビームスプリッタ60でP,S両偏光成分が分離されてその各々が信号検出用の光電素子61,62に入射し、その2つの信号の強度の差を取ることにより、光磁気ディスク100上の信号(データ)の有無を検出することができる。
【0009】
一方、第2の偏光ビームスプリッタ57で分けられたレーザ光は、収束レンズ63を通ってからビームスプリッタ64で2つに分けられ、その各々がフォーカス誤差の検出用およびトラッキング誤差信号検出用の光電素子65,66に入射して、フォーカス誤差の検出とトラッキング誤差の検出が行われる。ここで、67はナイフエッジであり、遠くにあるレーザ光の光線(ビーム)と近くにあるレーザ光の光線とを比較し、両光線の光量の差によりフォーカス誤差を検出するためのものである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように従来の光磁気ディスク用光学デバイスにおいては、光磁気ディスク100に記録された光磁気信号の検出とフォーカス誤差およびトラッキング誤差の検出を行うのに非常に多数の光学部品を必要とし、調整にも多大な工数がかかるので、高価格になると共に、光磁気ディスク装置の小型軽量化を実現することが難しいという欠点がある。
【0011】
さらに、光磁気ディスクに限らず、CD、CD−ROM、および、光ディスク等のその他の光学記憶媒体を使用した光学記憶装置においても、より一層の低価格化が必要になり、この低価格化を実現するための要素として、データを読み取る光学素子およびそのドライバ、すなわち、光学ヘッドを含む駆動部の低価格化が強く要求されている。このためには、ヘッド部の部品数の削減、小型軽量化、および調整工数の削減が図れる方式が必要になってくる。
このような要求に対処するために、光学素子の一部にホログラムを用いることが検討されているが、それでも全体としては光学部品数が多く、依然として高価格になり小型軽量化も十分でない。
【0012】
例えば、「1989年VOL.7,NO.2,Micro Optics News」の第20〜25頁には、レーザダイオード中にホログラムを設けた光学素子を含む光学ピックアップの構成が記載されている。この種の光学記憶装置用光学素子の概略的な構成を図24に示す。
【0013】
図24においては、半導体レーザとしてのレーザダイオード(通常、LDと略記する)70を含む光学ピックアップ82のパッケージの中に、ホログラム72が形成されている。レーザダイオード70からのレーザ光は、このホログラム72を通過し、コリメータレンズ76および対物レンズ78を介して光学記憶装置80内の光学記憶媒体79に収束する。さらに、この光学記憶媒体79により反射されて戻ってきたレーザ光は、ホログラム72を再び通過して光電素子等の検知器84に入射する。この検知器84において、フォーカス誤差検知とトラッキング誤差検知が行われる。
【0014】
ただし、ここでは、ホログラム72は、フォーカス誤差検知とトラッキング誤差検知だけを行うものなので、光磁気ディスク等の光磁気信号検出に必要な偏光成分分離機能は全く有していない。このため、上記の図24の光学ピックアップは、CDまたはCD−ROM用のドライバでしか使用することができない。
【0015】
また、「1993年秋期応用物理学会1008頁の28a−SF−11」には、レーザダイオードと同一のパッケージに一体化することによって小型化した光磁気ディスク用モジュールの構成が開示されているが、光磁気信号の検出にはプリズム等を用いた検光子を用いる必要があるので、部品数が多くなり調整もなかなか容易ではない。
【0016】
その他にも、「光学第20巻8号(1991年8月発行)」の第500〜506頁には、光磁気ディスクからの反射光を、表裏同一の単一ピッチのホログラムが形成された基板に入射させるようにした光磁気ヘッドを含む装置が開示されている。
【0017】
ここでは、光磁気ディスクからの反射光のうち、ホログラムの回折格子に平行なS偏光成分は第1および第2の両ホログラムで回折し、それと直角なP偏光成分は両ホログラムを透過するので、2つの光検出器を基板の後方に置くことで、S偏光とP偏光の信号を分けて検出することができる。しかし、上記の装置でもその他にプリズムやレンズを必要としており、光学素子数が十分に削減されているとは言えない。
【0018】
さらに、前述の図24に示したような1枚のホログラムを光学記憶装置用光学デバイスに適用する場合に次のような問題が生ずることがある。
まず第1に、半導体レーザの周囲温度に対する波長変動、および、半導体レーザの製造ロット毎の波長のばらつきが起こることがあり、これによって、信号検出用の検知器上でのレーザ光のビームが移動したり、ビームの焦点がずれたりすることがあった。これに対しては、ビームの移動を、検知器の分割線方向に沿わすことで回避されている。また、ビームのぼけに対しては、結像性能の低いホログラムを用いることで回避されている。
【0019】
第2に、検知器上でのビームの径を絞りすぎると、検知器の焦点方向、水平方向の検知器上でのビームの調整が難しくなるため、ビームの径を増大させる必要がある。また一方で、ビームの径が小さいと、焦点深度が短くなり、検知器での光軸の位置合わせが極めて難しくなる。あるいは、一体型の検知器の上下および左右の作製精度の厳しいものが要求されるので、光学記憶装置全体の低価格化に反する。
【0020】
このため、ビームの径を大きくするためには、開口を小さくすればよいが、開口を小さくした場合、光量の損失が大きいという問題が生じてくる。特に、光磁気ディスクでは、元来少ない読み取りの光量を低下させないためにも、開口を必要以上に小さくしないことが重要である。また一方で、コリメートレンズの焦点距離に対する、フォーカス誤差検出の結像用焦点距離の比(縦倍率)が低いほど、軸調整が容易になるため、開口をある程度小さくしてビームの径を大きくすることが重要である。
【0021】
上記のように、光学記憶装置用光学デバイスにホログラムを適用する場合には、半導体レーザの周囲温度に対する波長変動や製造ロット毎の波長のばらつき等に起因するビームの検知器上での位置ずれの補正や、検知器における光軸の位置合わせが容易に行えるようにするために、検知器の上下および左右の作製精度の優れた高価な検知器を使用する必要があった。さらに、検知器上へのビーム結像性の悪化を回避するために、レーザ光のビームの径を適切な大きさに調整する必要があり、このビームの径の調整等に多大なる時間・工数を必要としていた。
【0022】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、光学部品の数を極限まで少なくすることにより、大幅な低価格化と小型軽量化を実現することが可能な光学記憶装置用光学素子および光学デバイスを提供することを目的とするものである。
【0023】
さらに、本発明は、光学部品の一部にホログラムを使用する場合、半導体レーザの周囲温度に対する波長変動や製造ロット毎の波長のばらつき等によるビームの検知器上での位置ずれが生ずるのを抑えるために、検知器の作製精度を厳しくしたりビームの径の調整等に多大なる時間・工数を必要としたりすることのない光学記憶装置用光学素子および光学デバイスを提供することを他の目的とするものである。
【0024】
【課題を解決するための手段】
図1は、本発明の原理構成を示す模式図である。ただし、ここでは、本発明に関係する光学記憶装置用光学デバイスの主要部を簡略化して示すこととする。
【0025】
上記問題点を解決するために、本発明の光学記憶装置用光学素子は、図1に示すように、半導体レーザ2から射出されるレーザ光を透過する材料により形成され、かつ、この半導体レーザ2と光学記憶媒体P1を含む光学記憶装置P2との間に配置される光学基体4と、上記半導体レーザ2から射出されるレーザ光を透過して上記光学記憶媒体P1に入射させ、この光学記憶媒体P1により反射されたレーザ光を上記光学基体4内に回折させるように上記光学基体4に形成された第1のホログラムH1と、この第1のホログラムH1により回折されて上記光学基体4内を伝播するレーザ光に含まれる2つの偏光成分中の1つの偏光成分を透過させると共に他の偏光成分を回折させ、上記の2つの偏光成分を分離させるように上記光学基体4に形成された第2のホログラムH2とを備えている。さらに、本発明の光学素子は、上記の第2のホログラムH2により分離された2つの偏光成分の強度の差を信号検出部9、9′等で検出することにより、上記光学記憶媒体P1の状態を表す信号を検知するように構成される。
【0026】
また一方で、本発明の光学記憶装置用光学デバイスは、レーザ光を射出する半導体レーザ2と、上記レーザ光を透過する材料で形成されて上記半導体レーザ2と光学記憶媒体P1を含む光学記憶装置P2との間に配置された光学基体4と、上記半導体レーザ2から射出されたレーザ光を透過して上記光学記憶媒体P1に入射させ、この光学記憶媒体P1で反射されたレーザ光を上記光学基体4内に回折させるように上記光学基体4に形成された第1のホログラムH1と、この第1のホログラムH1で回折されて上記光学基体4内を伝播したレーザ光に含まれる2つの偏光成分中の1つの偏光成分を透過させると共に他の偏光成分を回折させ、上記の2つの偏光成分を分離させるように上記光学基体4に形成された第2のホログラムH2とを備えている。さらに、本発明の光学デバイスは、上記の第2のホログラムH2により分離された2つの偏光成分の強度の差を信号検出部9、9′等で検出することにより、上記光学記憶媒体P1の状態を表す信号を検知するように構成される。
【0027】
好ましくは、光学記憶媒体として光磁気記録媒体を含む光学記憶装置用の光学デバイスは、レーザ光を射出する半導体レーザ2と、上記レーザ光を透過する材科で形成されて上記半導体レーザ2と光学記憶装置内の光磁気記録媒体との間に配置された光学基体4と、上記半導体レーザ2から射出されたレーザ光を透過して上記光磁気記録媒体に入射させ、その光磁気記録媒体で反射されたレーザ光を上記光学基体4内に回折させるように上記光学基体4に形成された第1のホログラムH1と、上記第1のホログラムで回折されて上記光学基体内を伝播したレーザ光に含まれる2つの偏光成分中の1つの偏光成分を透過させると共に他の偏光成分を回折させ、上記の2つの偏光成分を分離させるように上記光学基体4に形成された第2のホログラムH2と、上記第1のホログラムH1で回折されて上記光学基体4内を伝播したレーザ光を、上記の他の偏光成分の回折方向と異なる複数のあい異なる方向に回折させるように上記光学基体4に形成された第3のホログラムとを設けている。
【0028】
なお、上記第1のホログラムH1は、上記光学基体4の光磁気記録媒体P1に対向する側の面に形成され、上記第2のホログラムH2と第3のホログラムが記光学基体4の光磁気記録媒体P1に対向しない側の面に形成されていてもよい。
【0029】
そして、上記第1のホログラムH1は、格子方向を上記半導体レーザ2から射出されたレーザ光の直線偏光方向に対して直角になるように配置し、上記第2のホログラムH2は、格子方向を上記第1のホログラムH1の格子方向に対して光学的に45°(度)傾けて形成するとよい。
【0030】
また、上記光学基体4には、上記第1のホログラムH1で回折されて上記光学基体4内を伝播したあと上記光学基体4内で全反射されたレーザ光を上記第2のホログラムH2に対して垂直に入射させるように全反射するための斜面を形成してもよい。
【0031】
そして、上記斜面には、上記光学基体4内で全反射されたレーザ光の直交する2つの偏光成分に位相差がでないように位相を補償するための位相補償膜を形成するのがよい。
【0032】
また、上記第1のホログラムH1または第2のホログラムH2の格子の空間周波数をfとし、上記半導体レーザ2から射出されるレーザ光の波長をλとしたとき、(f×λ)≧1.4であるとよい。
【0033】
また、上記第3のホログラムが上記光磁気記録媒体に対するフォーカス誤差検出用の複数のホログラムパターンとトラッキング誤差検出用の複数のホログラムパターンを含んでいて、それら各ホログラムパターンにより回折されたレーザ光が各々別々の検出手段に入射するとよい。
【0034】
この場合、上記第3のホログラムは、全体として円形の形状をH形に分けて、その左右両側の部分に上記フォーカス誤差検出用とトラッキング誤差検出用のうちの一方のホログラムパターンを形成し、その間の上下両部分に他方のホログラムパターンを形成してもよい。
【0035】
なお、上記第2のホログラムH2が、上記第3のホログラムを囲んでその回りに形成されていてもよく、或いは、上記第3のホログラムを、上記第1のホログラムH1において上記第2のホログラムH2に向かうように回折されるレーザ光とは逆側に回折されるレーザ光の通過位置に形成してもよい。
【0036】
そして、上記光学基体4が上記半導体レーザ2のパッケージに組み付けられているとよい。
【0037】
好ましくは、本発明の光学記憶装置用光学素子は、光学記憶装置内の光磁気記録媒体に対するフォーカス誤差検出用の複数のホログラムパターンとトラッキング誤差検出用の複数のホログラムパターンとを含むホログラムが、上記光磁気記録媒体の記録読み取り用のホログラムに囲まれて形成されている光学基体を有する。
【0038】
さらに、本発明の光学素子において、上記フォーカス誤差検出用とトラッキング誤差検出用のホログラムパターンをH形に分けて、その左右両側の部分に一方のホログラムパターンを形成し、その間の上下両部分に他方のホログラムパターンを形成してもよい。
【0039】
本発明の光学記憶装置用光学デバイスの好ましい実施態様においては、半導体レーザを光源とし、第1および第2のホログラムを使用して、2つのフォーカス誤差検出用の分割検知器、および2つのトラッキング誤差検知用の検知器が一体化形成され、上記半導体レーザのベアチップから射出されたレーザ光の波面を変換するための上記第1および第2のホログラムは、光学基体を構成する基板の表裏にそれぞれ形成されている。
【0040】
さらに、半導体レーザのベアチップ側のホログラムの面と反対の面側に位置する第1のホログラムは、4つのホログラムパターンからなり、半導体レーザのベアチップ側に位置する第2のホログラムは、2つのホログラムパターンからなり、上記第1のホログラムのホログラムパターンと上記第2のホログラムパターンは、それぞれが空間的に異なる位置に形成され、上記半導体レーザからのレーザ光は、上記第1のホログラムを通過し、光学記憶媒体に入射された後、読み取り光として上記第1のホログラムに戻る。
【0041】
この場合、フォーカス誤差検出用には、上記第1のホログラムの1つのホログラムパターンから上記第2のホログラムの1つのホログラムパターンへ伝播し回折される第1の読み取り光、および、上記第1のホログラムの他のホログラムパターンから上記第2のホログラムの他のホログラムパターンへ伝播し回折される第2の読み取り光を上記フォーカス誤差検出用の分割検知器に導き、トラッキング誤差検知用には、上記第1のホログラムのさらに他のホログラムパターンにより回折される第3の読み取り光、および、上記第1のホログラムのさらに他のホログラムパターンにより回折される第4の読み取り光を上記トラッキング誤差検出用の検知器に導くように構成される。
【0042】
さらに、本発明の光学記憶装置用光学デバイスの好ましい実施態様においては、上記第1のホログラムのホログラムパターン、および上記第2のホログラムのホログラムパターンは、上記第1の読み取り光および第2の読み取り光が第1のホログラムのホログラムパターンと上記第1のホログラムのホログラムパターンにより回折される際に、上記半導体レーザの波長変動、または波長のばらつきに起因する上記フォーカス誤差検出用の分割検知器上での縦および横の収差を補正し、かつ、上記第1のホログラムのホログラムパターンに入射するレーザ光の光束の大きさが、上記第2のホログラムのホログラムパターンを通過した際に縮小されるようになっている。
【0043】
さらにまた、本発明の光学記憶装置用光学デバイスの好ましい実施態様においては、上記第2のホログラムのホログラムパターンの位置は、半導体レーザからのレーザ光が入射しない位置に形成されており、上記第1のホログラムのホログラムパターンのみに、半導体レーザからのレーザ光が入射するようになっている。
【0044】
さらにまた、本発明の光学記憶装置用光学デバイスの好ましい実施態様においては、上記第2のホログラムのホログラムパターンの位置は、これらのホログラムパターンの各々に対応するフォーカス誤差検出用の分割検知器の位置、および、半導体レーザのベアチップ側のホログラムの面と反対の面側における第1のホログラムのホログラムパターンの位置と共に、上記第1のホログラムの1つのホログラムパターンと他のホログラムパターンとを結ぶ線と直交する線に対して、ほぼ対称の位置に形成されている。
【0045】
さらにまた、本発明の光学記憶装置用光学デバイスの好ましい実施態様においては、上記フォーカス誤差検出用の分割検知器の分割線の方向は、上記第1および第2のホログラムの光軸方向および面内方向の移動に対して、上記分割検知器に入射する光量の変動が小さくなるように傾斜している。
【0046】
さらにまた、本発明の光学記憶装置用光学デバイスの好ましい実施態様においては、上記第2のホログラムのホログラムパターンの位置は、これらのホログラムパターンの各々に対応するフォーカス誤差検出用の分割検知器の位置と共に、上記半導体レーザを点中心として、ほぼ点対称に設定し、上記第1および第2のホログラムの面内の回転調整に対して、上記分割検知器の各々に入射するレーザ光のビーム形状の変化を等しくするようになっている。
【0047】
本発明の光学記憶装置用光学デバイスの他の好ましい実施態様においては、半導体レーザを光源とし、上記第1および第2のホログラムを使用して、2つのフォーカス誤差検出用の分割検知器が一体化形成されており、上記半導体レーザのベアチップから射出されたレーザ光の波面を変換するための上記第1および第2のホログラムは、光学基体を構成する基板の表裏にそれぞれ形成されている。
【0048】
上記半導体レーザからのレーザ光は、上記第1のホログラムを通過し、上記光学記憶媒体に入射された後、読み取り光として上記第1のホログラムに戻る。上記第1のホログラムから上記第2のホログラムへ伝播し回折される読み取り光は、上記フォーカス誤差検出用の分割検知器上に導かれる。
【0049】
この場合、上記第1のホログラムの干渉縞は、中心から外に向けて疎から密、または密から疎に形成されると共に、上記第2のホログラムの干渉縞は、中心から外に向けて密から疎、または疎から密に形成されており、これらの第1および第2のホログラムの各々における干渉縞の成分は一方向成分のみである。
【0050】
さらに、本発明の光学記憶装置用光学デバイスの他の好ましい実施態様においては、半導体レーザからのレーザ光の波長をλとした場合、上記第1および第2のホログラムの位相伝達関数が、
φ(x,y)=(2π/λ)(g1x+g2x2 )
φ(x,y)=(2π/λ)(h1x+h2x2 )
で表される。この場合、上記位相伝達関数は、一方向成分のみのオフアクシスと放物位相から構成される。
【0051】
さらにまた、本発明の光学記憶装置用光学デバイスの他の好ましい実施態様においては、上記位相伝達関数を有する第1および第2のホログラムの干渉縞自体をこれらの第1および第2のホログラム一体で回転させて、上記2つのフォーカス誤差検出用の分割検知器上でそれぞれ結像する2つのレーザ光の位置を、これらの2つのレーザ光を結ぶ線と直交する方向にずらし、上記半導体レーザと上記分割検知器が同一直線上に並ぶことを回避する構成とする。
【0052】
前述の図1に示したような本発明の光学記憶装置用光学素子および光学デバイスにおいては、半導体レーザから射出されたレーザ光は第1のホログラムH1を透過して光磁気記録媒体等の光学記憶媒体に当たり、この光学記憶媒体で反射されたレーザ光が第1のホログラムH1で回折されて光学基体内を伝播する。
【0053】
さらに、第2のホログラムH2に達したレーザ光の中の1つの偏光成分は第2のホログラムH2を透過し、他の偏光成分はそこで回折して両偏光成分が分離される。したがって、両偏光成分の強度を検知器等により検出してその差をとれば、光学記憶媒体の信号を容易に検知することができる。
【0054】
換言すれば、本発明では、基板等の光学基体の上下の面に2枚(または一対)のホログラムを形成し、この光学基体を半導体レーザのパッケージの中に組み込むことにより、低価格で小型軽量の光学記憶装置用光学デバイスを作製することができる。上記の2枚のホログラムの組み合わせにより、CD、CD−ROM、光磁気ディスク、および光ディスク等の光学記憶媒体に入射し戻ってくるレーザ光から、光学記憶媒体の状態を示す信号の検出に必要な2つの偏光成分(例えば、P偏光成分およびS偏光成分)を精度良く分離した後に、各々の光電素子等の検知器に導く。このようにして、光学記憶媒体からの信号の検知が容易に行える。
【0055】
さらに、第1および第2のホログラムH1、H2に加えて第3のホログラムを光学基体4に形成している場合、この第3のホログラムに達したレーザ光は、複数のあい異なる方向に回折される。これらのレーザ光の強度を各々検出すれば、フォーカス誤差とトラッキング誤差を検出することができる。
【0056】
第1のホログラムH1の格子方向を半導体レーザから射出されたレーザ光の直線偏光方向に対して直角にしておくことにより、第1のホログラムH1に入射するレーザ光はP偏光成分のみとなる。
【0057】
そして、第2のホログラムH2の格子方向を第1のホログラムH1の格子方向に対して光学的に45度傾けることにより、光学記憶媒体、例えば、光磁気記録媒体からの反射光に含まれるS偏光成分とP偏光成分との強度差を拡大して検出することができる。
【0058】
第1のホログラムH1で回折されて光学基体内を伝播したあと光学基体内で全反射されたレーザ光を光学基体に形成された斜面で反射させることにより、レーザ光を第2のホログラムH2に対して垂直に入射させて、正確な信号検出を行うことができ、その斜面に位相補償膜を形成することによって、光学基体内で全反射されたレーザ光の直交する2つの偏光成分に位相差が生じないようにすることができる。
【0059】
そして、半導体レーザから射出されるレーザ光の波長をλとし、第1のホログラムH1または第2のホログラムH2の格子の空間周波数をfとしたとき、(f×λ)を1.4以上に設定することにより、レーザ光の直交する2つの偏光成分の分離性が高くなり、第2のホログラムH2から2つの偏光成分を充分な強度で射出させることができる。
【0060】
第3のホログラムでは、光磁気記録媒体に対するフォーカス誤差検出用の複数のホログラムパターンとトラッキング誤差検出用の複数のホログラムパターンにより回折されたレーザ光が別々の検出手段に入射し、その検出出力からフォーカス誤差とトラッキング誤差が検出される。
【0061】
そのような光学基体は半導体レーザのパッケージ内に組み込んで、前述したように、光学基体と半導体レーザとを一体的なユニットとして、非常に小型軽量に構成することができる。
【0062】
本発明の光学記憶装置用光学デバイスの好ましい実施態様によれば、半導体レーザを光源とし、この半導体レーザから射出されたレーザ光の波面を変換するための第1のホログラムおよび第2のホログラムを設けた基板等の光学基体、2つのフォーカス誤差検出用の分割検知器、および2つのトラッキング誤差検知用の検知器が一体化形成されるので、小型軽量の光学デバイスの作製が可能になる。
【0063】
さらに、本発明の光学デバイスの好ましい実施態様によれば、第1のホログラムの開口よりも第2のホログラムの開口を小さくする条件で第1および第1のホログラムの位相伝達関数を最適化することにより、半導体レーザの温度変動に対する波長変動、または半導体レーザの製造ロット毎の波長のばらつきに起因するフォーカス誤差検出用の分割検知器上での縦および横の収差を精度良く補正することが可能になる。
【0064】
さらにまた、本発明の光学デバイスの好ましい実施態様によれば、半導体レーザからのレーザ光は、第1のホログラムのホログラムパターンのみに入射するようになっている。それゆえに、光学記憶媒体から戻ってくる読み取り光の信号を分割検知器に射出する第2のホログラムは、半導体レーザの波長変動等の影響を直接受けることがないので、分割検知器上でのビームの位置ずれやビーム焦点のずれを極端に小さくすることが可能になる。
【0065】
さらにまた、本発明の光学デバイスの好ましい実施態様によれば、第2のホログラムの2つのホログラムパターンは、第1のホログラム中の2つのホログラムパターンを結ぶ線と直交する線に対して、ほぼ対称の位置に形成されているので、検知器での光軸上での位置合わせが容易になる。
【0066】
さらにまた、本発明の光学デバイスの好ましい実施態様によれば、フォーカス誤差検出用の分割検知器の分割線の方向を、上記第1および第2のホログラムの光軸方向および面内方向の移動に対して、上記分割検知器に入射する読み取り光の変動が小さくなるように傾斜させているので、光学記憶媒体からの信号の検出を安定に行うことが可能になる。
【0067】
さらにまた、本発明の好ましい実施態様によれば、第2のホログラムのホログラムパターンの位置は、半導体レーザを点中心としてほぼ点対称に設定しているので、第1および第2のホログラムの面内の回転調整に対して、分割検知器の各々に入射するレーザ光のビーム形状の変化を等しくすることができ、半導体レーザの波長変動等に起因するビーム焦点のずれを極端に小さくすることが可能になる。
【0068】
本発明の光学記憶装置用光学デバイスの他の好ましい実施態様によれば、半導体レーザを光源とし、この半導体レーザから射出されたレーザ光の波面を変換するための第1のホログラムおよび第2のホログラムを設けた基板等の光学基体、および、2つのフォーカス誤差検出用の分割検知器が一体化形成されるので、CDや光ディスク等の種々の光学記憶装置に適用可能な小型軽量の光学デバイスの作製が可能になる。
【0069】
さらに、本発明の光学デバイスの他の好ましい実施態様によれば、第1のホログラムの干渉縞は中心から外に向けて疎から密、または密から疎に形成され、第2のホログラムの干渉縞は中心から外に向けて密から疎、または疎から密に形成されており、これらの第1および第2のホログラムの各々における干渉縞の成分は一方向成分のみであるので、半導体レーザの波長変動や、ホログラムを形成した光学基体の配置ずれ等に起因するレーザ光のビームの結像性の悪化を容易に回避することが可能になる。この結果、ホログラムの作製時のマージンが広くなり、光学系全体の作製マージンも拡大する。
【0070】
さらにまた、本発明の光学デバイスの他の好ましい実施態様によれば、第1および第2のホログラムの各々の位相伝達関数が、一方向成分のみのオフアクシス〔φ(x,y)=kx〕と放物位相〔φ(x,y)=kx2 )から構成されており、2枚のホログラムの位相伝達関数量が互いに打ち消し合うようになっている。したがって、半導体レーザの波長が変動した場合でも、レーザ光の復路のビームが2枚のホログラムを経由して結像する位置はほとんどずれないので、フォーカス誤差検出に影響を与える程のビームの径の崩れは生じない。
【0071】
また一方で、光学記憶装置用光学デバイスにおいては、通常、レーザ光を射出する半導体レーザと、レーザ光を受け取る検知器とを同じ位置に実装することは困難であるという事態が生ずる。本発明の光学デバイスの他の好ましい実施態様では、上記の位相伝達関数を有する第1および第2のホログラムの干渉縞自体をこれらの第1および第2のホログラム一体で回転させて、上記2つのフォーカス誤差検出用の分割検知器上でそれぞれ結像する2つのレーザ光の位置を、これらの2つのレーザ光を結ぶ線と直交する方向(例えば、Y方向)にずらし、半導体レーザと上記分割検知器が同一直線上に並ばないようにすることで上記のような事態を解消することが可能になる。
【0072】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面(図2〜図22)を参照して発明の実施の形態(実施例)を説明する。
図2は、本発明の第1の実施例における光学記憶装置用光学デバイスの主要部を示す斜視図、図3は、本発明の第1の実施例の光磁気ディスク装置の全体構成を示すブロック図、そして、図4は、本発明の第1の実施例における磁気光学的カー効果を説明するための線図である。ただし、ここでは、光学記憶装置として、光磁気ディスクを含む光磁気ディスク装置に対し本発明の光学デバイスを適用した例を代表して示すこととする。なお、これ以降、前述した構成要素と同様のものについては、同一の参照番号を付して表すこととする。
【0073】
図2は、2値信号を用いて光磁気ディスク100に書き込みおよび読み取りをするための光磁気ディスク装置10(図3)を示しており、光磁気ディスク100は、外部磁場を形成するための電磁コイル11に対向して、スピンドルモータ12によって回転駆動される。
【0074】
1は、信号分離用の光学基体がレーザ光を射出する半導体レーザのパッケージに一体に組み込まれた信号検出ユニットである。信号検出ユニット1については詳細に後述する。
【0075】
信号検出ユニット1から放出されるレーザ光はP偏光成分のみであり、コリメートレンズ13で平行光にされたあと、対物レンズ14によって光磁気ディスク100の面に収束してそこで反射される。
【0076】
そして、光磁気ディスク100に信号が記録されている部分で反射された場合には、図4に示されるように、磁気光学的カー効果によって偏光面が僅かに回転をして、P偏光成分に対して垂直なS偏光成分が反射光に含まれることになる。
【0077】
図3に戻って、コリメートレンズ13と対物レンズ14を支持するレンズ枠15と信号検出ユニット1とは一緒に動くように連結されて光学ヘッドを構成しており、その位置が、リニアモータからなる送りモータ16によって制御され、図示されていないボイスコイルモータによってさらに微細に制御される。17は、ボイスコイルモータを制御するためのサーボ制御回路である。
【0078】
光磁気ディスク100に光磁気信号として記憶されている信号は、信号検出ユニット1で読み取られて、電気信号として再生信号処理回路18に送られてそこで信号処理が行われ、データ復調回路19においてデータとして復調される。
【0079】
そして、復調されたデータはインタフェイス20を介してホストコンピュータ30に送られる。21および22は、光磁気ディスク100にデータを書き込む際に利用されるデータ変調回路とレーザ制御回路であり、データ変調回路21は装置内に設けられたシステムコントローラ23による制御を受ける。
【0080】
また、システムコントローラ23制御下のドライブコントローラ24は、外部磁場を形成するための電磁コイル11、光磁気ディスク100を回転駆動するためのスピンドルモータ12の他、送りモータ16、サーボ制御回路17およびレーザ制御回路22等の駆動状態の制御を行う。
【0081】
図5は、本発明の第1の実施例の主要部を示す斜視図であり、図6は、本発明の第1の実施例の主要部を示す側面図である。図5に示すように、第1の実施例の主要部をなす信号検出ユニット1においては、例えば近赤外領域の所定の波長のレーザ光を放射する半導体レーザのベアチップ2(通常、単に「半導体レーザ2」とよばれる)を収容したパッケージ3に、第1のホログラムH1、第2のホログラムH2、および第3のホログラムH3が形成された光学基体4が一体的に取り付けられている。
【0082】
パッケージ3内には、信号光を検出して電気信号に変換するための複数の光電素子が内蔵されている。ただし、図5にはそれらを表示できないので、パッケージ3を取り除いた状態を示す図2および図6を合わせて参照して説明をする。なお、図6では、レーザ光として中心光のみが図示されている。
【0083】
光学基体4は、半導体レーザ2から射出されたレーザ光を透過する光学材料によって平行平面板状に形成されており、半導体レーザ2に対向する側の面を下面と呼び、光磁気ディスク100に対向する側の面を上面とよぶことにする。
【0084】
半導体レーザ2から射出されたレーザ光は、発散しながら、その光軸が光学基体4の下面に対して垂直になるように光学基体4に入射して、光学基体4の上面側の表面に形成された第1のホログラムH1に達する。
【0085】
第1のホログラムH1は、格子方向が、半導体レーザ2から発散されたレーザ光の直線偏光方向に対して直交するように形成されている。したがって、半導体レーザ2から第1のホログラムH1に入射するレーザ光は、図2に示されるようにP偏光成分のみである。
【0086】
この第1のホログラムH1は、P偏光における回折効率が低くなるように格子の空間周波数が設定されている。
すなわち、ホログラムの格子の空間周波数をfとし、レーザ光の波長をλとすると、図7のホログラムの回折効率特性の線図に示されるように、(f×λ)の値が大きいときにP偏光とS偏光の回折効率差(偏光分離度)が大きくなり、(f×λ)が1.4〜1.6より大きいと顕著な偏光分離性が発生する。ただし、実際上は、現在の技術的な水準を考慮した場合、(f×λ)は3を越えないと考えてよい。
【0087】
そこで第1のホログラムH1は、格子の空間周波数をf1としたときに(f1×λ)が1.4以上になる最適な空間周波数に設定すると共に、その深さと形状を最適化することにより、P偏光に対して例えば一次回折光が30%、0次透過光が70%の低回折効率となるように作製する。f1は例えば2000本/mm程度である。
【0088】
そのようにすることで、半導体レーザ2から第1のホログラムH1に入射して第1のホログラムH1を透過するレーザ光の0次透過光の強度を十分に確保して、光磁気ディスク100に入射させることができる。
【0089】
光磁気ディスク100の信号部分からの反射光は、前述のように偏光面が少し回転をしてS偏光成分を含んでおり、上方から第1のホログラムH1に入射して回折をする。そのとき、P偏光成分の回折効率は30%であり、S偏光については一次回折効率を100%近くにすることができる。
【0090】
このように、光磁気ディスク100からの信号光のS成分の回折効率をP成分の回折効率より大きくすることにより、カー効果による偏光面回転角を疑似的に増大させることができる。
【0091】
第1のホログラムH1から光学基体4内に回折されるレーザ光は、光学基体4の下面において全反射される角度で光学基体4内を進み、光学基体4の下面で全反射された後、光学基体4の側面に形成された斜面4aで再度全反射される。したがって、光学基体4内を伝播するレーザ光の強度の滅衰は非常に小さい。
【0092】
また斜面4aには、誘電体多層膜5がコーティングされており、光学基体4の下面で全反射されることによって生じるP偏光成分とS偏光成分の位相差を打ち消すように補償することができる。なお、斜面4aの角度も、両偏光成分の位相差を小さくするように設定しておくのがよい。
【0093】
斜面4aで全反射されたレーザ光は、光学基体4の下面側の表面に形成された第2のホログラムH2と第3のホログラムH3に垂直に入射する。第2のホログラムH2と第3のホログラムH3は、図8の第2および第3のホログラムの正面略示図に示されるように、全体として円形に形成された第3のホログラムH3を第2のホログラムH2がリング状に囲むように形成されている。
【0094】
外周側に形成された第2のホログラムH2は、P偏光成分の一次回折効率を0%近くに小さくして0次透過光を100%近くにし、S偏光成分は逆に1次回折効率が100%近くになるように、格子パターンの空間周波数をf2としたときに、(f2×λ)が1.4以上の最適な格子パターンに形成されている。f2は例えば2000本/mm程度である。
【0095】
その結果、P偏光成分は、100%近くが第2のホログラムH2を真っ直ぐに透過して、光学基体4内から下方に射出されてP信号検出用光電素子6pに入射する。なお、第2のホログラムH2によってP偏光成分が、検知器中のP信号検出用光電素子6pに焦点を結ぶようにしてもよい。
【0096】
また、レーザ光のS偏光成分は、光学基体4内に全反射回折して斜面4aで全反射された後、光学基体4の下面から下方に射出されて検知器中のS信号検出用光電素子6sに入射する。
【0097】
この第2のホログラムH2の格子方向は、第1のホログラムH1に対して光学的に45度傾いて形成されている。その結果、図9の第2のホログラムの作用を説明するための線図に示されるように、P偏光成分とS偏光成分が、45度ベクトルを回転させてIp′とIs′として検出され、S偏光成分が有るときと無いときのP成分とS成分の差を拡大して検出することができる。
【0098】
ここで、光磁気ディスク100から戻るレーザ光である戻り光の第1のホログラムH1での位相をΦr、P信号検出用光電素子6pで一点に絞れる位相をΦp、p信号検出用光電素子6pで一点に絞れるレーザ光の第2のホログラムH2での位相をΦp2、S信号検出用光電素子6sで一点に絞れるレーザ光の第2のホログラムH2での位相をΦs2とすると、第1のホログラムH1における位相Φh1と、第2のホログラムH2における位相Φh2は、
Φh1=Φp−Φr
Φh2=Φs2−Φp2
で表される。
【0099】
このように構成された装置における読み取り信号光の検出効率に関していえば、P偏光成分は、第1のホログラムH1における回折効率が30%で、第2のホログラムH2における0次効率をほぼ100%にできるので、30%の充分な総合効率を得ることができる。
【0100】
一方、S偏光成分は、第1のホログラムH1および第2のホログラムH2の両ホログラムにおいて各々ほぼ100%の回折効率で回折するので、ほぼ100%の充分な総合効率が得られ、充分な強度で検出することができる。
【0101】
また、ノイズとしては、第1のホログラムH1で回折して第2のホログラムH2を透過してP信号検出用光電素子6pに入射するS偏光成分はほぼ0%であり、第1のホログラムH1および第2のホログラムH2で回折してS信号検出用光電素子6sに入射するP偏光成分もほぼ0%である。したがって、一つの偏光成分に他の偏光成分が混入する度合いを示す消光比に関し、PおよびS両偏光成分共に非常に優れた消光比を得ることができる。
【0102】
図8に戻って、第3のホログラムH3には、全体として円形の形状をH形に分けて、その左右両側の部分にフォーカス誤差検出用ホログラムパターンH3f1、H3f2が形成され、その間の上下両部分にトラッキング誤差検出用ホログラムパターンH3t1、H3t2が形成されている。
【0103】
フォーカス誤差検出用ホログラムパターンH3f1、H3f2の格子は第1のホログラムH1の格子方向と平行に形成されていて、トラッキング誤差検出用ホログラムパターンH3t1、H3t2の格子は、第1のホログラムH1の格子方向に対して直角に形成されている。
【0104】
フォーカス誤差検出用ホログラムパターンH3f1、H3f2の空間周波数は例えば600本/mm程度であり、トラッキング誤差検出用ホログラムパターンH3t1、H3t2の空間周波数は例えば300本/mm程度である。第3のホログラムH3と第2のホログラムH2との面積比は望ましい比率に設定されている。
【0105】
そして、トラッキング誤差検出用ホログラムパターンH3t1、H3t2における回折光は、トラッキング誤差検出用光電素子6t1、6t2に入射し、その光電素子6t1、6t2からの出力信号によってトラッキングサーボが実行される。
【0106】
トラッキング誤差検出用ホログラムパターンH3t1、H3t2の位相Φ3t1およびΦht2は、トラッキング誤差検出用光電素子6t1、6t2に収束する波面の第2のホログラムH2における位相をΦt1、Φt2とすると、
Φht1=Φt1−Φp2
Φht2=Φt2−Φp2
で表される。
【0107】
同様に、フォーカス誤差検出用ホログラムパターンH3f1、H3f2における回折光は、フォーカス誤差検出用光電素子6f1、6f2に入射し、その光電素子6f1、6f2からの出力信号によってフォーカスサーボが実行される。
【0108】
フォーカス誤差検出用ホログラムパターンH3f1、H3f2の位相Φ3f1およびΦhf2は、フォーカス誤差検出用光電素子6f1、6f2に収束する波面の第2のホログラムH2における位相をΦf1、Φf2とすると、
Φhf1=Φf1−Φp2
Φhf2=Φf2−Φp2
で表される。
【0109】
フォーカス誤差検出用光電素子6f1、6f2は、各々2分割されているが、それらの面上におけるレーザ光の波長変動による移動は、第1のホログラムH1と第3のホログラムH3のフォーカス誤差検出用ホログラムパターンH3f1、H3f2において打ち消されて(キャンセルされて)、例えば波長10nm(10-9m)あたり移動量1μm(10-6m)以内になるように設定されている。
【0110】
このような構成により、トラッキング誤差検出用の両光電素子6t1、6t2の出力からトラッキング誤差信号サーボを検出し、フォーカス誤差検出用の両光電素子6f1、6f2の出力からフォーカス誤差信号サーボを検出することができる。
【0111】
上述の実施例の装置に用いられるホログラムは、電子ビームまたはレーザ光を光学基体4に照射して、いわゆる一筆書き状の直接描画によって製作することができる。
【0112】
そのような直接描画では、ホログラムの干渉縞の断面に傾斜をつけて回折効率を高める必要があるが、複数方向の縞を重ね合わせるような、いわゆる多重描画を行えばそれが可能である。
【0113】
その他のホログラム作製方法としては、ホログラムパターンを予め大きく直接描画したあと、ステッパによって縮小してマスクを形成し、フォトリソグラフィ等によってパターンを転写する方法もある。その場合には、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により格子を鋸歯状化すればよい。また、ホログラフィック露光などを利用しても上記ホログラムを製作することができる。
【0114】
図10は、本発明の第2の実施例の主要部を示す側面図である。図10に示す第2の実施例は、第1のホログラムH1において第2のホログラムH2に向かうように回折されるレーザ光とは逆側に回折されるレーザ光の通過位置に、第3のホログラムH3を形成したものである。第3のホログラムH3は、第2のホログラムH2から離れた位置において光学基体4の裏面側に形成されており、その形状は上述の第1の実施例と同じ形状でよい。
【0115】
このように構成すると、第2のホログラムH2は、真ん中の部分をくり抜いてリング状に形成する必要がないので、空間周波数が2000本/mm程度の低い値で済み、高精度を必要としないホログラフィック露光により上記ホログラムを作製できる利点がある。さらに、第3のホログラムH3は偏光分離性が要求されないので、干渉縞のピッチを粗くしてよく、レーザ描画などによって容易に作製することができる。
図11は、本発明の第3の実施例の主要部を示す側面図である。図11に示す本発明の第3の実施例は、光学基体4の側面に形成された斜面7に第2のホログラムH2を形成したものである。第3のホログラムH3は、前述の第2の実施例と同様の位置に形成されている。
【0116】
この第3の実施例の各ホログラムH1、H2およびH3は、第2の実施例と同様の形状に形成すればよく、第1のホログラムH1からのレーザ光射出角が全反射角でない場合には、光学基体4の上下両面の反射部8には反射膜を形成し、全反射される場合にはそこに位相補償膜を形成すればよい。
【0117】
ここで、下記の第4〜第7の実施例の主旨をより明確にするために、1枚のホログラムを光学記憶装置用光学デバイスに適用する場合の問題点を再度述べることとする。
【0118】
第1の問題点は、半導体レーザの周囲温度に対する波長変動、および、半導体レーザの製造ロット毎の波長のばらつきが起こることがあり、これによって、信号検出用の検知器上でのレーザ光のビームが移動したり、ビームの焦点がずれたりすることである。
【0119】
第2の問題点は、検知器上でのビームの径を絞りすぎると、検知器の焦点方向、水平方向の検知器上でのビーム(光線)の調整が難しくなるため、ビームの径を増大させる必要がある。また一方で、ビームの径が小さいと、焦点深度が短くなり、検知器での光軸の位置合わせが極めて難しくなることである。それゆえに、一体型の検知器の上下および左右の作製精度が厳しくなり、光学記憶装置全体の低価格化を図ることが難しくなる。
【0120】
検知器上でのビームの調整が簡単になるようにビームの径を大きくするためには、開口を小さくすればよいが、開口を小さくした場合、光量の損失が大きくなる傾向が生じてくる。また一方で、コリメートレンズの焦点距離に対する、フォーカス誤差検出の結像用焦点距離の比が低いほど、軸調整が容易になるため、開口をある程度小さくしてビームの径を大きくすることが重要である。
【0121】
本発明の第4〜第7の実施例は上記の問題点を同時に解決するために考え出されたものである。
【0122】
図12は、本発明の第4の実施例における光学ヘッドの外観図であり、図13は、図12の実施例におけるホログラムの構成を示す斜視図である。
図12においては、レーザダイオード(LD)等からなる半導体レーザ120を光源とし、この半導体レーザ120のベアチップから射出されたレーザ光の波面を変換するための第1のホログラムH11および第2のホログラムH12が、光学基体を構成する基板130の表裏にそれぞれ形成されている。この場合、半導体レーザ120、基板130、2つのフォーカス誤差検出用の2分割検知器(図13では、FES用の2分割検知器と略記する)161、164、および、2つのトラッキング誤差検出用の検知器(図13では、TES用の検知器と略記する)162、163が、信号検出ユニット110として一体化形成されている。
【0123】
さらに、図12において、半導体レーザ120から射出されたレーザ光の光線Bは、第1のホログラムH11、コリメートレンズ140および対物レンズ150を経由して光磁気ディスク装置105内の光磁気ディスク100に入射する。
【0124】
さらに、図12および図13に示すように、光磁気ディスク100から読み取り光として戻ってきたレーザ光の光線Bは、第1のホログラムH11および第1のホログラムH12により回折され、2つのフォーカス誤差検出用の2分割検知器161、164と2つのトラッキング誤差検出用の検知器162、163に集光する。
【0125】
さらに詳しく説明すると、図13において、半導体レーザ120のベアチップ側と反対の面側に位置する(すなわち、基板130の表面に配置された)第1のホログラムH11は、4つのホログラムパターンa、b、cおよびdからなる。また一方で、半導体レーザ120のベアチップ側に位置する(すなわち、基板130の裏面に配置された)第2のホログラムH12は、2つのホログラムパターンa′、b′からなる。これらの第1のホログラムH11のホログラムパターンと、第2のホログラムH12のホログラムパターンは、それぞれが空間的に異なる位置に形成される。
【0126】
この場合、フォーカス誤差検出用には、上記第1のホログラムH11の1つのホログラムパターンaから上記第2のホログラムH12の1つのホログラムパターンa′へ伝播し回折される第1の読み取り光、および、上記第1のホログラムH11の他のホログラムパターンbから上記第2のホログラムH12の他のホログラムパターンb′へ伝播し回折される第2の読み取り光を上記フォーカス誤差検出用の2分割検知器164および161(以下、簡略化のために2分割検知器161、164と記す)にそれぞれ導くように構成される。
【0127】
また一方で、トラッキング誤差検出用には、上記第1のホログラムH11のさらに他のホログラムパターンcにより回折される第3の読み取り光、および、上記第1のホログラムH11のさらに他のホログラムパターンdにより回折される第4の読み取り光を上記トラッキング誤差検出用の検知器162、163にそれぞれ導くように構成される。
【0128】
さらに、図13の第1のホログラムH11のフォーカス誤差検出用のホログラムパターンa、b、および、上記第2のホログラムH12のホログラムパターンa′、b′は、上記第1の読み取り光および第2の読み取り光が上記のホログラムパターンにより回折される際に、半導体レーザ120の温度変動に対する波長変動、または製造ロット毎の波長のばらつきに起因するフォーカス誤差検出用の2分割検知器上161、164での縦および横の収差を補正するようになっている。さらに、第1のホログラムH11のホログラムパターンa、bに入射するレーザ光の光線Bによる光束の大きさが、上記第2のホログラムH12のホログラムパターンa′、b′を通過した際に縮小されるようになっている。
【0129】
さらに、図13においては、第2のホログラムH12のホログラムパターンa′、b′の位置は、半導体レーザ120からのレーザ光が入射しない位置に形成されており、上記第1のホログラムH12のホログラムパターンa、b、cおよびdのみに、半導体レーザ120からのレーザ光が入射するようになっている。
【0130】
さらに、図13においては、第2のホログラムH12のホログラムパターンa′、b′の位置は、フォーカス誤差検出用の2分割検知器161、164の位置、および、半導体レーザ120のベアチップ側と反対の面側の第1のホログラムH11のホログラムパターンa、bの位置と共に、上記第1のホログラムH11の1つのホログラムパターンaと他のホログラムパターンbとを結ぶ線と直交する線に対して、ほぼ対称の位置に形成されている。
【0131】
さらに、図13においては、フォーカス誤差検出用の2分割検知器分割線S1、S2の方向は、第1および第2のホログラムH11、H12の光軸方向および面内方向の移動に対して、2分割検知器161、164に入射するレーザ光の光線Bの光量の変動が小さくなるように傾斜している。
【0132】
図14は、図12の実施例におけるフォーカス誤差検出用、すなわち、フォーカスサーボ用のホログラムの部分を拡大して示す斜視図であり、図15は、図12の実施例におけるトラッキング誤差検出用、すなわち、トラッキングサーボ用のホログラムの部分を拡大して示す斜視図である。
【0133】
図14において、コリメートレンズから戻ってきたレーザ光(第1のホログラムH11面での位相φc)を、第2のホログラムH12のホログラムパターンa′に入射する波面(第1のホログラムH11面での位相φin)に変換するものが、第1のホログラムH11のホログラムパターンaである。第2のホログラムH12のホログラムパターンa′は、このホログラムパターンa′に入射する波面(第2のホログラムH12上での位相φin▲2▼)をフォーカスサーボ用の検知器164に収束する波面(第2のホログラムH12上での位相φfes)に変換する。
【0134】
上記レーザ光の波面変換を満足する第1および第2のホログラムH11、H12の位相伝達関数をそれぞれφa、φa′とすると、これらのφa、φa′は次式で表される。
φa=φin−φc
φa′=φfes−φin▲2▼
このとき、レーザダイオード等の波長が変動しても、縦、横の収差を低減し、かつ、ホログラムパターンaより、ホログラムパターンa′の開口を小さくする条件(すなわち、開口を縮小する条件)でホログラムa,a′を最適化することができる。
【0135】
この結果、レーザダイオード等の波長変動が10nm程度生じても、光線Bの横の収差は1μmと極めて小さいものが得られる。
また、第1のホログラム1枚で、光の損失なくホログラムの開口径Dを決めた結果、ホログラムの焦点方向(Z方向)移動による数μmの光軸方向の許容誤差を40μmまで拡大することができるようになった。
【0136】
なお、トラッキングサーボ用のホログラムに関しては、図15に示すように、コリメートレンズ140から戻ってくる戻り光(位相φc)を、トラッキング誤差検出用の検知器162、163に入射する収束波(位相φtc、φtd)に変換するので、ホログラムパターンc、dにおける位相伝達関数φc′、φd′は次式で表される。
φc′=φtc−φc
φd′=φtd−φc
【0137】
フォーカス誤差信号サーボとトラッキング誤差信号サーボに関しては、フォーカス誤差検出用の2分割検知器161、164における計4つの部分のディテクタ部をA、B、CおよびD、トラッキング誤差検出用の検知器162、163におけるディテクタ部を#c、#dとすると、
FES=(A+C)−(B+D)
TES= #c−#d
に従って検出することができる。
【0138】
ここでは、ホログラムパターンaのみを説明したが、既述のようにホログラムパターンbを全く対称の位置に作製すれば、このホログラムパターンbと同様の手法で作製できる。
図16は、本発明の第5の実施例におけるホログラムの構成を示す斜視図であり、図17は、本発明の第5の実施例におけるホログラムの構成を示す上面図である。
【0139】
図16および図17において、レーザダイオード等からなる半導体レーザ120のベアチップ側と反対の面側に位置する(すなわち、基板130の表面に配置された)第1のホログラムH21は、前述の第4の実施例と同じように、4つのホログラムパターンa、b、cおよびdからなる。また一方で、半導体レーザ120のベアチップ側に位置する(すなわち、基板130の裏面に配置された)第2のホログラムH22は、2つのホログラムパターンa′、b′からなる。これらの第1のホログラムH21のホログラムパターンと、第2のホログラムH12のホログラムパターンは、それぞれが空間的に異なる位置に形成される。
【0140】
この場合、フォーカス誤差検出用には、上記第1のホログラムH21の1つのホログラムパターンaから上記第2のホログラムH22の1つのホログラムパターンa′へ伝播し回折される第1の読み取り光、および、上記第1のホログラムH21の他のホログラムパターンbから上記第2のホログラムH22の他のホログラムパターンb′へ伝播し回折される第2の読み取り光を上記フォーカス誤差検出用の2分割検知器171、174にそれぞれ導くように構成される。
【0141】
また一方で、トラッキング誤差検出用には、上記第1のホログラムH21のさらに他のホログラムパターンcにより回折される第3の読み取り光、および、上記第1のホログラムH21のさらに他のホログラムパターンdにより回折される第4の読み取り光を上記トラッキング誤差検出用の検知器172、173にそれぞれ導くように構成される。上記の4つの検知器を設ける構成も、前述の第4の実施例と類似している。
【0142】
ただし、図16および図17に示す本発明の第5の実施例においては、前述の第4の実施例と異なり、基板130の裏面に配置される第2のホログラムH22のホログラムパターンa′、b′の位置は、これらのホログラムパターンa′、b′の各々に対応するフォーカス誤差検出用の分割検知器171、174の位置と共に、レーザダイオード等からなる半導体レーザ120を点中心として、ほぼ点対称に設定している。このようなホログラムパターンa′、b′の位置の設定により、第1および第2のホログラムH21、H22の面内の回転調整に対して、上記の2分割検知器171、174の各々に入射するレーザ光のビーム形状の変化を等しくするようにしている。すなわち、本発明の第5の実施例では、ホログラムの回転調整に対して、レーザ光のビームの径の変化が少なくなるように構成している。
【0143】
上記の実施例では、第1のホログラムH21のホログラムパターンa〜d、および、第2のホログラムH22のホログラムパターンa′,b′は、レーザ光または電子ビームにより直接描画を行って作製されるか、または、フォトマスクによるフォトリソグラフィーの転写等の手法により作製される。特に、第2のホログラムH22のホログラムパターンa′,b′に関しては、ホログラムパターン自体が互いに分離しているため、CGH(コンピュータにより生成されるホログラム: Computer Generated Hologram)からの波面を物体波として記録するホログラフィック露光により、高効率のホログラムが容易に作製できるという利点を有する。
【0144】
上記の第4および第5の実施例では、光磁気ディスク装置等の光記憶装置用の光学ヘッドの光学系に2枚のホログラムを用い、これらのホログラムを形成した基板を、半導体レーザ、およびホトディテクタ等の検知器と共に一体化した光学デバイスによりサーボ検出を行っている。サーボ検出には、フォーカス誤差検出およびトラッキング誤差検出がある。さらに、フォーカス誤差検出用のビームの結像を行う第1および第2のホログラムの2枚構成は、ホログラムの開口径Dに対するビームの焦点距離fの比f/Dで表されるFナンバの可変構造や、半導体レーザの波長変動時にもビームの集光する位置が変化しないようなキャンセル構造等を実現するために考案されたものである。
【0145】
しかし、半導体レーザの波長変動時にもビームの集光する位置が変化しない構成にした場合、ホログラムのホログラムパターンを構成する干渉縞が複雑となり、ホログラムの薄膜を形成したガラス基板等に配置ずれが生じた場合にビームの結像性が悪くなる。さらに、このビーム結像性の悪化は、フォーカス誤差検知に影響を与える。つまり、ホログラムが実装されたガラス基板の配置マージンが極端に悪くなるという不都合が生じてくる場合がある。ガラス基板の配置マージンは、光学デバイスの光学系がアプラナティックな構造を有しているか否かに関係する。
【0146】
ここで、アプラナティックな構造とは、「光学デバイスを構成する光学部品が移動しても、ビームの結像状態が変わりないような構造」をいう。例えば、レンズを用いてビームを集光させる場合、光が斜めに入ることがあるが、ビームの結像状態が崩れにくいようになっている。これに対し、ホログラムを用いてビームを集光させる場合、レーザ光が斜めに入ると、ビームが崩れやすい傾向にある。すなわち、ホログラムを用いた場合は、レンズを用いた場合よりアプラナティックな構造を実現しにくい。
そこで、下記の本発明の第6および第7の実施例は、ホログラムを形成したガラス基板の配置ずれに対するビームの結像性悪化を回避するために、アプラナティックに近い構造となるようなホログラムの干渉縞を考え出したものである。
【0147】
図18は、本発明の第6の実施例の光線の復路を含む構成を示す斜視図であり、図19は、本発明の第6の実施例の光線の往路を含む構成を示す斜視図である。
図18および図19に示すように、CDや光ディスクや光磁気ディスク等の光学記憶媒体を含む光学記憶装置用の光学デバイスにおいては、レーザダイオード等からなる半導体レーザ120を光源とし、この半導体レーザ120のベアチップから射出されるレーザ光の波面を変換するための第1のホログラムH31および第2のホログラムH32が、光学基体を構成する基板130の表裏にそれぞれ形成されている。この場合、半導体レーザ120、基板130、および、2つのフォーカス誤差検出用の2分割検知器180、181が、集積型の光ヘッドとして一体化形成されている。
【0148】
さらに詳しく説明すると、図18においては、半導体レーザ120の発光に対してフォーカス誤差検出用のホトディテクタ等の2分割検知器180、181が対向した配置となっている。コリメータレンズ140と、第1および第2のホログラムH31、H32の薄膜が表裏に形成されたガラス基板等の基板130と、半導体レーザ120の発光点と、2分割検知器180、181とにより、光学ヘッドの光学系が構成される。ガラス基板等の基板130には、フォーカス誤差検出に用いるための光線Bからなるビームを結像する第1のホログラムH31のホログラムパターンm、nと、第2のホログラムH32のホログラムパターンm′、n′が形成されている。図18の斜視図は、フォーカス誤差検出用のビームの復路を示している。
【0149】
半導体レーザ120から射出される光線Bからなるビームの往路は図19に示す。図19に示すように、ビームの往路においては、第1のホログラムH31の0次透過光がコリメータレンズ140に向かい、このコリメータレンズ140により平行光にされたあと、光学記憶媒体側の対物レンズ(図示していない)に向かう。さらに、対物レンズに入射した光は、この対物レンズにより光学記憶媒体上に集光し、この光学記憶媒体上で反射して往路と同じ道筋を通ってコリメータレンズ140を経て第1のホログラムH31へと向かう。復路においては、コリメータレンズ140で絞られたビームが第1のホログラムH31で回折して第2のホログラムH32に向かい、さらに、このホログラムH32により回折されて2分割検知器180、181上で結像する。フォーカス誤差検出には、2つの方向から2分割検知器180、181上に到達するビームの光量の差によりビームの位置ずれを検知するフーコ法が用いられる。この場合、フォーカス誤差検出は、ホログラムパターンm、nからホログラムパターンm′、n′へと伝播する2つのビームにより実現される。
【0150】
換言すれば、半導体レーザ120からのレーザ光は、第1のホログラムH31を通過し、光学記憶媒体に入射された後、読み取り光として上記第1のホログラムH31に戻る。第1のホログラムH31から第2のホログラムH32へ伝播し回折される読み取り光は、フォーカス誤差検出用の2分割検知器180、181上に導かれる。
【0151】
ここで、ビームの回折方向は、ホログラムのホログラムパターンの干渉縞により決定されるが、同時に半導体レーザ120の波長が温度変動により変化した場合にも、復路のビームは、2枚のホログラムH31、H32の回折を経て同じ位置に結像するホログラム干渉縞として構成される。この場合、コンラディ(Conrady )による色消し条件(波長キャンセル構造)として、ホログラムの位相伝達関数を除いたビームの光路長が等しいことが条件とされている。
【0152】
したがって、2枚のホログラムにてキャンセル構造を実現するには、近似的にこの条件が満たされているか、あるいは、2枚のホログラムの位相伝達関数量が打ち消し合うようになっていることが必要である。具体的には、第1のホログラムH31の干渉縞は、中心から外に向けて疎から密に形成されると共に、上記第2のホログラムH32の干渉縞は、中心から外に向けて密から疎に形成されており、これらの第1および第2のホログラムの各々における干渉縞の成分は一方向成分のみである。例えば、図18のようにX−Y座標系を決めた場合、干渉縞の成分はY方向成分のみである。
【0153】
図20は、本発明の第6の実施例におけるホログラムの干渉縞の状態を示す図である。
図18および図19に示したようなホログラムの構成にて、さらにホログラム自体(基板130自体)が移動しても(あるいは配置ずれが生じても)、フォーカス誤差に影響を与えない程度のビームの径の崩れに抑えるため、図20に示すようにフォーカス誤差検出用の光線Bを結像する2枚のホログラムH31、H32の干渉縞の成分がX方向のみとなるように各ホログラムを作製する。
【0154】
例えば、第1のホログラムH31の位相伝達関数は、
と表すことができる。
【0155】
この場合、係数g1、g2、h1およびh2を適切に選定することにより、2枚のホログラムの位相量は互いに打ち消し合い、コンラディによる色消し条件を満たすような色消しが可能となる。このとき、第1および第2のホログラムH31、H32の位相伝達関数は、g2・h2<0の関係を満たすようになっている。すなわち、上記位相伝達関数は、図20の右側のe−fの部分に示すように、一方向成分のみのオフアクシスと放物位相から構成される。
【0156】
代表的に、第1および第2のホログラムH31、H32の位相伝達関数に対し係数g1、g2、h1およびh2の値を設定した例を下記の数1の式に示す。
【数1】
【0157】
上記の第6の実施例では、半導体レーザ120の発光点を原点にとれば、この発光点と2分割検知器180、181は、同一直線上、例えばX軸上に並ぶことになる。
【0158】
図21は、本発明の第7の実施例の構成を示す斜視図であり、図22は、本発明の第7の実施例においてホログラムの回転により光線の位置ずらしを行う様子を示す図である。
前述の第6の実施例では、半導体レーザ120の発光点と2分割検知器180、181とがX軸上に並ぶ構成を説明したが、図21および図22の第7の実施例では、半導体レーザ120の発光点に対して2分割検知器180、181をY方向にずらした構成例を説明する。
【0159】
光学記憶装置用光学デバイスにおいては、通常、レーザ光を射出する半導体レーザ(例えば、レーザダイオード)と、レーザ光を受け取る検知器(例えば、ホトディテクタ)とを同じ位置に実装することが技術的に困難であるという事態が生ずる。図21および図22では、前述の図20の場合と同じ位相伝達関数を有する第1のホログラムH41および第2のホログラムH42の干渉縞自体を、これらの第1および第2のホログラム一体でθだけ回転させて、2つのフォーカス誤差検出用の2分割検知器180、181上でそれぞれ結像する2つのレーザ光の位置を、これらの2つのレーザ光を結ぶ線と直交する方向に(例えば、Y方向に対しΔyだけ)ずらしている。このような構成にすれば、半導体レーザ120と2分割検知器180、181が同一直線上に並ばないようにすることができるので、上記のような事態を解消することが可能になる。
【0160】
さらに、半導体レーザ120と2分割検知器180、181が同一直線上に並ばないようにすれば、ホログラムを形成した基板130の移動の位置ずれに対してもビームの径が崩れにくくする(すなわち、ビームの径をアプラナティックなものにより近くする)ためには、ホログラムの位相伝達関数をオフアクシス〔φ(x,y)=kx〕と放物位相〔φ(x,y)=kx2 〕のみにする必要がある。
【0161】
上記の第7の実施例では、前述の第6の実施例と同様の手法で干渉縞を作製し、ビームの結像に関与する領域を図22のごとく数十度回転させたものを使用する。この場合、干渉縞は前述の第6の実施例と同様であるから、図22の右側の図に示すように、ビームはX軸上の矢印付きの実線の位置に集光する。さらに、2枚のホログラムH41、H42をセットで逆方向に戻し回転すれば、ビームは矢印付きの点線のごとく、X軸上から角度θだけY方向にずれた位置に集光することが可能になる。
【0162】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第1に、半導体レーザから射出されたレーザ光は第1のホログラムを透過して光磁気記録媒体等の光学記憶媒体に当たり、この光学記憶媒体で反射されたレーザ光は、第1のホログラムおよび第2のホログラムH2により2つの偏光成分に確実に分離される。したがって、両偏光成分の強度を検知器等により検出してその差をとれば、2枚のホログラムを含む簡単な光学素子の構成で光学記憶媒体の信号を容易に検知することができる。
【0163】
さらに、本発明によれば、第2に、基板等の光学基体の上下の面に2枚のホログラムを形成し、この光学基体を半導体レーザのパッケージの中に組み込むことにより、低価格で小型軽量の光学記憶装置用光学デバイスを作製することができる。上記の2枚のホログラムの組み合わせにより、光学記憶媒体に入射し戻ってくるレーザ光から、光学記憶媒体の状態を示す信号の検出に必要な2つの偏光成分を精度良く分離した後に、各々の光電素子等の検知器に導けば、光学記憶媒体からの信号の検知が容易に行える。
【0164】
さらに、本発明によれば、第3に、第1および第2のホログラムに加えて第3のホログラムを光学基体に形成する場合、この第3のホログラムに達したレーザ光は、複数のあい異なる方向に回折される。これらのレーザ光の強度を各々検出すれば、フォーカス誤差とトラッキング誤差も検出することができる。この結果、光学素子数を極限まで少なくすることができて、光学記憶装置用光学デバイスの大幅な低価格化と小型軽量化を達成することができる。
【0165】
さらに、本発明によれば、第4に、半導体レーザからのレーザ光は、第1のホログラムのホログラムパターンのみに入射するようになっているので、光学記憶媒体から戻ってくる読み取り光の信号を検知器に射出する第2および第3のホログラムは、半導体レーザの波長変動等の影響を直接受けることがない。この結果、検知器上でのビームの位置ずれやビーム焦点のずれを極端に小さくすることが可能になる。
【0166】
さらに、本発明によれば、第5に、第2のホログラムの格子方向を第1のホログラムの格子方向に対して光学的に45度傾けることにより、光学記憶媒体からの反射光に含まれるS偏光成分とP偏光成分との強度差を拡大して検出し、光学記憶媒体の信号をより正確に検出することができる。
【0167】
さらに、本発明によれば、第6に、光学基体内で一度全反射されたレーザ光をさらに斜面で全反射させて第2のホログラムに対して垂直に入射させることにより、より正確な信号検出を行うことができる。
【0168】
さらに、本発明によれば、第7に、光学基体内で一度全反射されたレーザ光を、その斜面に位相補償膜を形成することによって、レーザ光の直交する二つの偏光成分に位相差がでないようにすることができる。
【0169】
さらに、本発明によれば、第8に、半導体レーザから射出されるレーザ光の波長をλとし、第1または第2のホログラムの格子の空間周波数をfとしたとき、(f×λ)を1.4以上に設定することにより、レーザ光の直交する二つの偏光成分の分離性を高くして、第2のホログラムから二つの偏光成分を充分な強度で射出させることができ、その結果、正確な信号検出を行うことができる。
【0170】
さらに、本発明によれば、第9に、第3のホログラムでは、光学記憶媒体に対するフォーカス誤差検出用の複数のホログラムパターンとトラッキング誤差検出用の複数のホログラムパターンにより回折されたレーザ光を別々の検出手段に入射させ、その出力からフォーカス誤差とトラッキング誤差を精度良く検出することができる。
【0171】
さらに、本発明によれば、第10に、第3のホログラムが、円形の形状をH型に分けた場合の左右両側の部分を利用してフォーカス誤差検出用のホログラムパターンとトラッキング誤差検出用のホログラムパターンを形成しているので、第3のホログラムを付加したことによるホログラム作製上の難しさは生じない。
【0172】
さらに、本発明によれば、第11に、第2のホログラムが、第2のホログラムの周囲に形成されているので、第3のホログラムを付加したことによるホログラムの占有面積の増大を抑えることができる。
【0173】
さらに、本発明によれば、第12に、第3のホログラムが、光学基体の同一面上の第2のホログラムとは反対の側に形成されているので、S偏光成分およびP偏光成分検出、フォーカス誤差検出およびトラッキング誤差検出を互いに独立して精度良く行うことができる。
【0174】
さらに、本発明によれば、第13に、上述のような光学基体を半導体レーザのパッケージに組み込むことによって、光学基体と半導体レーザとを一体的なユニットとして非常に小型軽量に構成することができる。
【0175】
さらに、本発明によれば、第14に、フォーカス誤差検出用のホログラムパターンとトラッキング誤差検出用のホログラムパターンが、光磁気記録媒体の記録読み取り用のホログラムに囲まれて形成されているので、ホログラムパターンおよび光学基体の面積を極端に節減することができ、小型軽量の光磁気記録媒体用光学デバイスを実現することが可能になる。
【0176】
さらに、本発明によれば、第15に、半導体レーザを光源とし、第1および第2のホログラムを設けた基板等の光学基体、2つのフォーカス誤差検出用の分割検知器、および2つのトラッキング誤差検出用の検知器が一体化形成されるので、小型軽量の光学デバイスの作製が可能になる。
【0177】
さらに、本発明によれば、第16に、第1のホログラムの開口径よりも第2のホログラムの開口を小さくする条件で第1および第2のホログラムの位相伝達関数を最適化することにより、半導体レーザの温度変動に対する波長変動、または製造ロット毎の波長のばらつきに起因するフォーカス誤差検出用の分割検知器上での縦および横の収差を精度良く補正することが可能になる。
【0178】
さらに、本発明によれば、第17に、半導体レーザからのレーザ光は、第1のホログラムのホログラムパターンのみに入射するようになっているので、光学記憶媒体から戻ってくる読み取り光の信号を分割検知器に射出する第2のホログラムは、半導体レーザの波長変動等の影響を直接受けることがなくなる。この結果、分割検知器上でのビームの位置ずれやビーム焦点のずれを極端に小さくすることが可能になる。
【0179】
さらに、本発明によれば、第18に、第2のホログラムの2つのホログラムパターンが、第1のホログラム中の2つのホログラムパターンを結ぶ線と直交する線に対して、ほぼ対称の位置に形成されているので、検知器での光軸上での位置合わせが容易になる。
【0180】
さらに、本発明によれば、第19に、フォーカス誤差検出用の分割検知器の分割線の方向を、第1および第2のホログラムの光軸方向および面内方向の移動に対して、分割検知器に入射する読み取り光の変動が小さくなるように傾斜させているので、光学記憶媒体からの信号の検出を安定に行うことが可能になる。
【0181】
さらに、本発明によれば、第20に、第2のホログラムのホログラムパターンの位置が、半導体レーザを点中心としてほぼ点対称に設定されるので、第1および第2のホログラムの面内の回転調整に対して、分割検知器の各々に入射するレーザ光のビーム形状の変化を等しくすることができ、半導体レーザの波長変動等に起因するビーム焦点のずれを比較的小さくすることが可能になる。
【0182】
さらに、本発明によれば、第21に、半導体レーザを光源とし、第1および第2のホログラムを設けた基板等の光学基体、および、2つのフォーカス誤差検出用の分割検知器が一体化形成されるので、種々の光学記憶装置に適用可能な小型軽量の光学デバイスの作製が可能になる。
【0183】
さらに、本発明の光学デバイスでは、第1のホログラムの干渉縞は中心から外に向けて疎から密に形成され、第2のホログラムの干渉縞は中心から外に向けて密から疎に形成されており、これらの第1および第2のホログラムの各々における干渉縞の成分は一方向成分のみであるので、半導体レーザの波長変動や、ホログラムを形成した光学基体の配置ずれ等に起因するレーザ光のビームの結像性の悪化を容易に回避することが可能になる。この結果、ホログラムの作製時のマージンが広くなり、光学系全体の作製マージンも拡大する。
【0184】
さらにまた、本発明によれば、第22に、第1および第2のホログラムの各々の位相伝達関数が、一方向成分のみのオフアクシスと放物位相から構成され、かつ、2枚のホログラムの位相伝達関数量が互いに打ち消し合うようになっており、半導体レーザの波長が変動した場合でも、レーザ光の復路のビームが結像する位置はほとんどずれないので、フォーカス誤差検出に影響を与える程のビームの径の崩れは生じない。
【0185】
さらにまた、本発明によれば、第23に、第1および第2のホログラムの干渉縞自体をこれらの第1および第2のホログラム一体で回転させて、2つのフォーカス誤差検出用の分割検知器上でそれぞれ結像する2つのレーザ光の位置を、これらの2つのレーザ光を結ぶ線と直交する方向にずらしているので、レーザ光を射出する半導体レーザと、レーザ光を受け取る検知器とを同じ位置に実装することが技術的に困難である場合に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理構成を示す模式図である。
【図2】本発明の第1の実施例における光学記憶装置用光学デバイスの主要部を示す斜視図である。
【図3】本発明の第1の実施例の光磁気ディスク装置の全体構成を示すブロック図である。
【図4】本発明の第1の実施例における磁気光学的カー効果を説明するための線図である。
【図5】 本発明の第1の実施例の主要部の斜視図である。
【図6】本発明の第1の実施例の主要部を示す側面図である。
【図7】ホログラムの回折効率特性を示す線図である。
【図8】本発明の第1の実施例の第2および第3のホログラムを示す正面略示図である。
【図9】本発明の第1の実施例の第2のホログラムの作用を示す線図である。
【図10】本発明の第2の実施例の主要部を示す側面図である。
【図11】本発明の第3の実施例の主要部を示す側面図である。
【図12】本発明の第4の実施例における光学ヘッドの外観図である。
【図13】図12の実施例におけるホログラムの構成を示す斜視図である。
【図14】図12の実施例におけるフォーカスサーボ用のホログラムの部分を拡大して示す斜視図である。
【図15】図12の実施例におけるトラッキングサーボ用のホログラムの部分を拡大して示す斜視図である。
【図16】本発明の第5の実施例におけるホログラムの構成を示す斜視図である。
【図17】本発明の第5の実施例におけるホログラムの構成を示す上面図である。
【図18】本発明の第6の実施例の光線の復路を含む構成を示す斜視図である。
【図19】本発明の第6の実施例の光線の往路を含む構成を示す斜視図である。
【図20】本発明の第6の実施例におけるホログラムの干渉縞の状態を示す図である。
【図21】本発明の第7の実施例の構成を示す斜視図である。
【図22】本発明の第7の実施例においてホログラムの回転により光線の位置ずらしを行う様子を示す図である。
【図23】従来の光学記憶装置用光学デバイスの構成を示す模式図である。
【図24】従来のホログラムを用いた光学記憶装置用光学素子の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
1…信号検出ユニット
2…半導体レーザ
3…パッケージ
4…光学基体
4a…斜面
5…誘電体多層膜
7…斜面
8…反射部
9、9′…信号検出部
10…光磁気ディスク装置
100…光磁気ディスク
105…光磁気ディスク装置
110…信号検出ユニット
120…半導体レーザ
130…基板
161、164…2分割検知器
162、163…検知器
171、174…2分割検知器
172、173…検知器
180、181…2分割検知器
H1…第1のホログラム
H2…第2のホログラム
H3…第3のホログラム
H11…第1のホログラム
H12…第2のホログラム
H21…第1のホログラム
H22…第2のホログラム
H31…第1のホログラム
H32…第2のホログラム
H41…第1のホログラム
H42…第2のホログラム
P1…光学記憶媒体
P2…光学記憶装置
Claims (8)
- 半導体レーザから射出されるレーザ光を透過する材料で形成されて前記半導体レーザと光学記憶装置内の光磁気記録媒体との間に配置された光学基体と、
前記半導体レーザから射出されたレーザ光を透過して前記光磁気記録媒体に入射させ、該光磁気記録媒体で反射されたレーザ光を前記光学基体内に回折させるように前記光学基体に形成された第1のホログラムと、
前記第1のホログラムで回折されて前記光学基体内を伝播したレーザ光に含まれる2つの偏光成分中の1つの偏光成分を透過させると共に他の偏光成分を回折させ、前記の2つの偏光成分を分離させるように前記光学基体に形成された第2のホログラムと、
前記第1のホログラムで回折されて前記光学基体内を伝播したレーザ光を、前記の他の偏光成分の回折方向と異なる複数のあい異なる方向に回折させるように前記光学基体に形成された第3のホログラムとを備え、
前記光学基体には、前記第1のホログラムで回折されて前記光学基体内を伝播したあと前記光学基体内で全反射されたレーザ光を前記第2のホログラムに対して垂直に入射させるように全反射するための斜面が形成されており、
前記斜面には、前記光学基体内で全反射されたレーザ光の直交する2つの偏光成分に位相差がでないように位相を補償するための位相補償膜が形成されていることを特徴とする光学記憶装置用光学デバイス。 - 前記第1のホログラムが、前記光学基体の前記光磁気記録媒体に対向する側の面に形成されており、前記第2および第3のホログラムが、前記光学基体の前記光磁気記録媒体に対向しない側の面に形成されている請求項1記載の光学デバイス。
- 前記第1のホログラムが、格子方向が前記半導体レーザから射出されたレーザ光の直線偏光方向に対して直角になるように配置されており、前記第2のホログラムが、格子方向が前記第1のホログラムの格子方向に対して光学的に45度傾いて形成されている請求項1または2記載の光学デバイス。
- 前記第1のホログラムまたは前記第2のホログラムの格子の空間周波数をfとし、前記半導体レーザから射出されるレーザ光の波長をλとしたとき、(f×λ)≧1.4である請求項1から3のいずれか一項に記載の光学デバイス。
- 前記第3のホログラムが、前記光磁気記録媒体に対するフォーカス誤差検出用の複数のホログラムパターンとトラッキング誤差検出用の複数のホログラムパターンを含んでいて、各々の前記ホログラムパターンにより回折されたレーザ光が別々の検出手段に入射し、
さらに、前記第3のホログラムは、全体として円形の形状をH形に分けて、その左右両側の部分に前記フォーカス誤差検出用と前記トラッキング誤差検出用のうちの一方のホログラムパターンが形成され、その間の上下両部分に他方のホログラムパターンが形成されている請求項1から4のいずれか一項に記載の光学デバイス。 - 前記第2のホログラムが、前記第3のホログラムを囲んでその回りに形成されている請求項1から5のいずれか1項に記載の光学デバイス。
- 前記第3のホログラムが、前記第1のホログラムにおいて前記第2のホログラムに向かうように回折されるレーザ光とは逆側に回折されるレーザ光の通過位置に形成されている請求項1から5のいずれか一項に記載の光学デバイス。
- 前記光学基体が、前記半導体レーザのパッケージに組み付けられている請求項1から7のいずれか一項に記載の光学デバイス。
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