JPH02252131A

JPH02252131A - 光ピックアップヘッド装置及びこれを用いた光情報装置

Info

Publication number: JPH02252131A
Application number: JP1075363A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Kadowaki; 愼一門脇; Yoshiaki Kaneuma; 慶明金馬; Yoshikazu Hori; 義和堀; Makoto Kato; 誠加藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-03-27
Filing date: 1989-03-27
Publication date: 1990-10-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、光ディスクあるいは光カードなど、光媒体も
しくは光磁気媒体上に記憶される光学情報を記録・再生
あるいは消去可能な光ピックアップヘッド装置及び前記
光ピックアップヘッド装置を用いた光情報装置に関する
ものである。

従来の技術高密度・大容量の記憶媒体として、ピット状パターンを
用いる光メモリ技術は、ディジタルオーディオディスク
、ビデオディスク、文書ファイルディスク、さらにはデ
ータファイルと用途を拡張しつつ、実用化されてきてい
る。ミクロンオーダに絞られた光ビームを介して情報の
記録再生が高い信頼性のもとに首尾よく遂行されるメカ
ニズムは、ひとえにその光学系に因っている。光ピック
アップヘッド装置（以下ＯＰＵと略す）の基本的な機能
は、　（■）回折限界の微小スポットを形成する集光性
、　（■）前記光学系の焦点制御とピット信号検出、お
よび（Ｉ）同トラッキング制御の３種類に大別される。

これらは、目的、用途に応じて、各種の光学系ならびに
光電変換検出方式の組合せによって実現されている。第
１１図は、ナショナルテクニカルレポート（Ｎａｔｉｏ
ｎａｌＴｅｃｈｎｉｃａｌ　　Ｒｅｐｏｒｔ）　　Ｖｏ
ｌ。

３２　　Ｎｏ、　　４　１）１）７２〜に掲載された従
来のコンパクトディスクに用いられているＯＰＵの一例
を示す模式図である。半導体レーザ光源１１からの発散
ビームはハーフミラ−２０で反射され、左方の光学系に
導かれる。このビームは４５′　ミラー７で全反射し有
限焦点系レンズ１８で大略１μｍ程度のスポットに絞ら
れ、光記憶媒体面４上に到達する。媒体面で反射・回折
されたビームは、再びレンズ１８．４５°　ミラー７を
逆に進んで、ハーフミラ−２０を透過する。このビーム
にはハーフミラ−２０を透過する際非点収差が付与され
、凹レンズ９を透過して四分割フォトディテクタ５５０
に入射し、フォーカス（焦点）誤差（以下ＦＥと略す）
信号、トラッキング誤差（以下ＴＥと略す）信号、及び
高周波情報（以下ＲＦと略す）信号に変換される。ここ
でＦＥ倍信号非点収差法、ＴＥ倍信号位相差法によりそ
れぞれ検出される。

発明が解決しようとする課題しかしなから、ハーフミラ−を用いてビームに非点収差
を付与する場合、ビームの入射角度によって非点収差の
付与される量が異なり出射ビームの光軸も変化する。ま
た、非点収差法を用いた場合、フォトディテクタの位置
が最適点から僅かに−１［ｉ異なっただけでＦＥ倍信号質が劣化して良好なサーボ動
作を行えなくなるので、フォトディテクタの位置は数μ
ｍのオーダーで正確に調整しなければならない。したが
って、ＯＰＵを組立・調整することは容易ではなく、低
価格化、量産性５等の面で問題があった。

上記課題の解決方法として、１枚のホログラム素子にフ
ォーカスおよびトラッキング制御用の所定波面を記録し
ておき、光ピックアップヘッド装置の読み取りビームで
再生される各波面を光検出器に導く技術が最近開示され
ている。１）〜５）１）特開昭５Ｇ−０５７０１３号、
エームスケルク、レネス２）特開昭Ｅｉ２−０９７１４
１号、ヘームスケルク３）特開昭１３３−０３２７４３
号、　リー４）米国特許４７５７１９７号、　　Ｗａｊ
−■ｏｎ　Ｌｅｅ上記のうち、２）はＦＥ倍信号ダブル
ナイフェツジ法で、他は第１２図に示すように非点収差
波面１４０．　１４１，１４２を四分割フォトディテク
タ５５０で受光した信号から演算してＦＥ倍信号びＴＥ
倍信号検出するものである。ＦＥ倍信号例えば四分割フ
ォトディテクタの各ディテクタの出力を加算回路３１．
３２で加算した後、差動回路３３で差をとり、信号処理
回路３４で信号処理することにより得られる。ところが
、非点収差方式では重大な課題として、光源の波長が設
計基準波長λからδλだけずれを生じたときには、フォ
トディテクタ上の各ビームは（例えば１４０→１４０１
など）移動し、その結果、ＦＥ倍信号トラッキング信号
の成分が混入する。ＦＥ倍信号オフセットが発生する９
等が生じて正確なフォーカス制御を行うことが困難とな
る。通常の半導体レーザでは、使用環境温度が例えば６
０°Ｃ変化するとレーザ発振波長は１２ｎｍ程度、また
駆動電流が４０ｍＡ変化すると８ｎｍ程度の波長変動が
各々生じる。このような波長変動に対して生じるホログ
ラム素子からの回折角度の変化に対応できる安定した誤
差信号検出という課題が残されていた。

また、４）は光源の焦点深度の内側にフォトディテクタ
の受光面を設けなければならないが、この場合には装着
するためのブロックの構造が複雑となり、しかも生産性
が著しく悪いという問題があった。さらに非点収差方式
もしくはナイフェツジ方式のＦＥ検出系では、ＯＰＵを
組み立てる際のフォトディテクタの機械的調整精度が数
μｍ程度の厳しさとなる調整上の課題があった。また、
従来よりＯＰＵを小型化、軽量化、簡素化、安定化。

低価格化することが望まれていた。

課題を解決するための手段本発明は、上述の課題を解決するために以下に示す手段
を用いる。

（１）ホログラム素子からの回折光を、光源と同一のパ
ッケージ内で光源の焦点深度の外側のホログラム側に受
光面が位置しているフォトディテクタで受光してフォー
カス誤差（ＦＥ）信号、　トラッキング誤差（ＴＥ）信
号、及び高周波情報（ＲＦ）信号の検出を行う。

（２）光源きフォトディテクタとを同一の金属ブロック
に配置する。

（３）光源の第１出射面から発射されるビームは光記憶
媒体へ導き、光源の第２出射面から発射されるビームは
フォトディテクタで受光する。

（４）フォトデイチクイタユニットを構成する複数のフ
ォトディテクタを半導体基板上もしくはパッケージ内に
おいて結線する。

（５）光源とフォトディテクタとを収納したパッケージ
において、さらにＦＥ、ＴＥ及びＲＦ倍信号得るための
演算回路を収納する。

（６）フォトディテクタを短冊形状の１次元アレイ状に
形成する。

（７）光源とフォトディテクタはそれぞれ異種型の半導
体基板上に作製したものを用いる。

作用本発明では、上述（１）の手段により、フォトディテクタを構成する
半導体基板を任意の厚さにでき、フォトディテクタと光
源を装着することが容易となるので、ＯＰＵの生産性が
向上する。

上述（２）の手段により、配線が簡素化され部品点数が
減少し、さらに素子の全面に電極を設けることができる
ので接触抵抗の低下と高周波に対する良好なアース電位
を確保することが可能なので外界の影響を受けたり発振
したりしない安定な動作を実現できる。

上述（３）の手段により、光源の出力を常に一定に保つ
自動出力制御回路の制御信号が得られるので、光源の出
力が変動しない安定な動作が可能となる。

上述（４）の手段により、配線の長さが短縮されるので
誘導雑音の混入が減少してＳ／Ｎの良い信号が検出でき
、配線の浮遊容量が低下するので出力信号の周波数特性
が改善される。さらに半導体基板」二で配線をプロセス
形成すれば製造工程が簡素化されて生産性の改善と低価
格化が実現できる。また、パッケージの出力端子数も減
少するので小型化も可能となる。

上述（５）の手段により、信号を低インピーダンスで出
力することができるので上述（４）の手段よりもさらに
安定した信号を得ることができる。

また、パッケージの出力端子数もさらに減少するのでさ
らに小型化が可能となる。

上述（６）の手段により光源に波長変動が生じるこ七に
よってホログラム素子からの回折光の回折角が変化して
も、各々のフォトディテクタには一定の回折光が入射し
、極めて安定したＦＥ倍信号びＴＥ倍信号検出が可能と
なる。さらに、光源とフォトディテクタの位置が最適位
置から１００μｍ程度ずれていてもホログラム素子を回
転調整するだけで良好な信号が検出可能なため、光源と
フォトディテクタを同一のパッケージに収納する際、無
調整な機械組立が可能となる。

上述（７）の手段により、光源とフォトディテクタユニ
ットを単一電源で動作させることが可能となるので、駆
動電源系を簡素化することができる。

以上の作用により、本光ピックアップヘッド装置を用い
て構成された光情報装置は、安定したフォーカスサーボ
及びトラッキングサーボが可能なので信頼性が高＜、シ
かも光ピツクアップ装置の構成が簡素化されているので
安価で小型の光情報装置となる。

実施例第１図（ａ）は、本発明の一実施例によるＯＰＵ装置の
概略構成を示す。同図において、■はコヒーレントビー
ムを発する半導体レーザ（例えば波長λ２＝７８０ｎｍ
）、５はフォトディテクタユニット、３は光源１とフォ
トディテクタユニット５を装着しているブロック、２は
光源１とフォトディテクタユニット５とを収納している
パッケージ、１０１はパッケージ２に収納された光源１
及びフォトディテクタユニット５とを外部回路との接続
を可能にする接続端子、８は有限焦点系集光レンズ、９
１はフォーカス制御用のアクチュエータ、９２はトラッ
キング制御用のアクチュエータ、４は光記憶媒体（光デ
ィスク）、であって、光源１から発したビームはレンズ
８でディスク４上に集光される。このとき６は２つの異
なる焦点を有する波面を再生可能なホログラム素子でさ
らにこのホログラム素子の一部分には異なる回折格子が
形成してあり、光源１とレンズ８の間に介在して往路で
はそのＯ次回折光がディスク４上に集光されることにな
る。ディスク４において、４１は基板、４２は保護膜で
ある。ディスク４」二で反射されたビームは復路で再び
レンズ８を通過した後ホログラム素子６に入射して、０
次回折光の他に、軸外にＦＥ倍信号得るための２つの異
なる焦点を持つ回折光波面７１．７２及びＴＥ倍信号得
るための波面７３．７４を生成する。回折光７１と７２
は、ディスク４上に焦点が正しく結ばれているときには
０次回折光の収束点（光源１の発光点１０）を含んでレ
ンズ８の光軸に垂直な面１１１とは前後する位置の２面
に各々直交する方向に焦点を結ぶが、このとき各焦点面
と面１１１との間隔をそれぞれδ２．δ２とすると、δ
、峙δ２と設計する。回折光７１から７４はブロック３
」二に固定されたフォトディテクタユニット５で受光す
る。ブロック３は光源１から発生する熱の放熱体、及び
光源２とフォトディテクタユニット５の位置合わせ基準
となっている。第１図（ｂ）は面１１１に配置されたフ
ォトディテクタユニット５とこのフォトディテクタユニ
ット面上における回折光７１゜７２．７３及び７４の様
子を示したものである。

この図においては、ディスク上に焦点が正しく結ばれて
いる状態に対応した再生像を示している。

フォトディテクタユニット５は複数のフォトディテクタ
５１，５２，５３．５４から構成されており、さらにフ
ォトディテクタ５１はフォトディテクタ５１．１．５１
２及び５１３、フォトディテクタ５２はフォトディテク
タ５２１，５．２２及び５２３で構成されている。各フ
ォトディテクタ５１から５４は短冊形状の１次元アレイ
状に形成することにより、光源１とフォトディテクタユ
ニット５とのブロック３に固定する際の設定位置誤差の
許容範囲を広クシ、組立製造時の無調整化を実現可能に
している。ＦＥ倍信号ＴＥ倍信号ＲＦ倍信号検出方法及
びホログラム素子６の詳細については後述する。

第２図は本発明の別の実施例を示す概念図である。第１
実施例では透過型ホログラム素子を用いているのに対し
、本実施例では反射型ホログラム素子６１を使って光軸
をαα９０°　として折り曲げている。本実施例の構成
によりＯＰＵの厚さを薄くできるので、本発明によるＯ
ＰＵを用いた光情報装置は小型化できる。

第３図は本発明のさらに別の実施例を説明するものであ
り、光源１とフォトディテクタユニット５とを収納した
パッケージ２１の様子を示している。同図（、ａ）は、
パッケージを断面から眺めた様子を示している。４φは
光源１及びフォトディテクタユニット５を外部回路に接
続することを可能にする接続端子１０１と結線している
ボンディングワイヤである。ここでは、ホログラム素子
６２をパッケージ２１に装着している。光源１の発光点
１０を含む面１２０からフォトディテクタユニット５の
受光面を含む面１３０までの距離ｄは、面１２０をブロ
ック３０の端面に一致させたときには、フォトディテク
タユニット５の半導体基板の厚さ（例えば２００μｍ）
と概ね等しくなる。

このｄはホログラム素子６２によって任意の長さに設計
可能である。また、光源の焦点深度の外側にフォトディ
テクタユニットの受光面を設けることができるので、ブ
ロックの形状が簡素化され、位置合わせが簡単に精度良
く行え、生産性も著しく向上する。光源１とフォトディ
テクタユニット５は、それぞれ異種型（ｐ型とｎ型もし
くはｎ型とｐ型）の半導体基板上に作製することによっ
てブロック３０は、金属（例えば銅）で構成することが
可能であり、このときブロック３は共通の電極の役割も
果たすのでボンディングワイヤ４５をボンディングする
工程が簡素化される。また、この光源及びフォトディテ
クタの全面に電極が設けられるので、この電極を零電位
とすれば、光源及びフォトディテクタが発振を起こすこ
となく、さらに周囲環境からの誘導性雑音の影響を受け
にくくなるので、本発明によるＯＰＵの安定な動作が実
現できる。同図（ｂ）はパッケージ２１の上部から眺め
た様子を示している。この構成では回折光７１〜７４の
共役像は光源２を中心としたほぼ点対称な位置に発生す
るので、全く利用しないことになる。もし光の利用効率
を改善したい場合には、共役像を受光するフォトディテ
クタを形成するか、ホログラム素子をブレーズ化して、
フォトディテクタ側への回折光の強度を強めればよい。

さて以上の実施例における信号検出方法を詳しく説明す
る。第４図は、例えば第１図（ｂ）で示したフォトディ
テクタユニット５の各フォトディテクタ領域５１１〜５
１３，５２１〜５２３．５３及び５４で検出される回折
光７１〜７４の関係を模式的にかつ一般的に表している
。第４図（ｂ）はディスク上に合焦点のスポットが形成
された場合であり、第４図（ａ）及び（Ｃ）は各々逆位
相でのデフォーカス状態を示す。ＦＥ倍信号例えばフォ
トディテクタ５１２と５２２の差動出力をとることによ
り得られるが、この検出方式はスポットサイズデイテク
ションと呼ばれており衆知の事実である。また、ここで
例えばフォトディテクタ５１２の出力に５２１，５２３
の出力を、５２２の出力に５１１，５１３の出力をそれ
ぞれ加算することにより差動出力は増大する。一方、Ｔ
Ｅ倍信号フォトディテクタ５３と５４の差動出力をとる
ことにより得られる。また、ＲＦ倍信号各フォー２８＝トディテクタ５１１〜５１３，５２１〜５２３゜５３及
び５４の出力を総和することるこよりｆｉられる。今、
光源の波長λ２が長波長側−δλだ番す変イヒしたとき
には、同図（ｂ）に示すよう番こ、フォトディテクタユ
ニ・シト上の回折光７１〜７４番まそれぞれ７１０，７
２０，７３０，７４０へ移動する。

このとき、各フォトディテクタ５１１〜５２３゜５２１
〜５２３を短冊形状の１次元アレイ１大番こ構成し、回
折光７１．７２が光源１の発光点１０となす角を比較的
小さく設計すれば、回折光＋−ａ　＋Ｚ　＋ｔフォトデ
ィテクタの分割線上ると沿って移動するのでＦＥ倍信号
ＴＥ倍信号ＲＦ倍信号（Ａずれ心こも変化を与えず、安
定した信号検出カイ可ｔとなる。上述の角度は概ね３０
’　以下であれ？ｆ実用上特ゐこ問題とはならない。

第５図は、本発明の更に別の実施例を示す概念図である
。同図（ａ）は、例えば第１図（ａ）ｉこ示したような
ＯＰＵに用いることが可能なホログラム素子６の機能領
域区分を示し、ＦＥイ言号検１：ｌ：１用として２つの
異なる焦点を有する波面を再生可能な領域６４１とＴＥ
信号検出用として格子状パターンを各々他と異なる方向
に記録した領域６４２．６４３及び非ホログラム領域６
４４とからなる。ディスクで反射されたビームに含まれ
るディスクのトラックに関するファーフィールドパター
ン４１１及び４１２を同図（ａ）に示すように、ホログ
ラム素子６に対して入射させることにより、良好なＴＥ
倍信号検出できる。同図（ｂ）は、例えば第１図（ａ）
に示したようなＯＰＵのフォトディテクタユニット５上
におけるホログラム素子６から再生される波面を示して
おり、回折光７１及び７２はホログラム素子６の機能領
域６４１から、回折光７３及び７４はホログラム素子６
の機能領域６４２及び６４３からそれぞれ得られる。

ホログラム素子６において非ホログラム領域６４４を形
成することにより、レンズ８が移動してビームの開口が
制限を受ける場合にもＴＥ倍信号はオフセットが生じに
くくなり安定したトラッキング制御が可能となる。さら
にディスクからの反射ビームに対して本ホログラム素子
をどのような位置に対して挿入してもＦＥ倍信号対して
ＴＥ信号成分が混入するということが生じず、安定した
ＦＥ倍信号検出可能である。また、ビームの強度分布を
均一に保つために非ホログラム領域６４４に疑似の回折
格子を形成することや、ＦＥもしくはＴＥ倍信号検出す
るためのホログラム素子を形成することも可能である。

第６図は、本発明の更に別の実施例を示す概念図である
。同図（ａ）は、ホログラム素子６３の機能領域区分を
示し、ＦＥ及びＴＥ信号検出用として波面を分割可能な
回折格子領域６３１及び６３２とからなる。ディスクで
反射されたビームに含まれるディスクのトラックに関す
るファーフィールドパターン４１１及び４１２を同図（
ａ）に示すように、ホログラム素子６３に対して入射さ
せることにより、ＦＥ及びＴＥ倍信号検出できる。

この信号検出方法はダブルナイフェツジ法という衆知の
事実である。同図（ｂ）は、例えば第１図（ａ）に示し
たようなＯＰＵにホログラム素子６３及びフォトディテ
クタユニット５０を用いた場＝３１＝合に得られるフォトディテクタユニット５０」二におけ
るホログラム素子６３から再生される波面を示しており
、回折光７５及び７６はホログラム素子６３の機能領域
６３１及び６３２からそれぞれ得られる。フォトディテ
クタユニットは複数のフォトディテクタ５０１．．５０
２，５０３及び５０４から構成されており、ＦＥ倍信号
フ１　）ディテクタ５０１と５０４の出力和とフォトデ
ィテクタ５０２と５０３の出力和の差動により、ＴＥ倍
信号フォトディテクタ５０１と５０２の出力和とフォト
ディテクタ５０３と５０４の出力和の差動により、ＲＦ
倍信号検出方法はフォトディテクタ５０１〜５０４の出
力の総和により得られる。本実施例においても、回折光
７５及び７６が光源１の発光点１０となす角を比較的小
さく設計することにより良好な信号が検出可能である。

第７図は、本発明の更に別の実施例を示す概念図である
。ここではフォトディテクタユニット５と光源１とを収
納してるパッケージ２１を示している。このパッケージ
２１は、第１図（ａ）に示したＯＰＵ装置パッケージと
同様である。ここで、フォトディテクタユニット５を構
成する各フォトディテクタ５１１〜５１３，５２１〜５
２３，５３．５４を、パッケージ２１の内部においてあ
らかじめＦＥ倍信号ＴＥ倍信号ＲＦ倍信号得られるよう
に配線４６で結線している。そのため、外部に設ける演
算回路との接続が簡素化でき、パッケージ２１に設けた
接続端子１０１も少なくできる。

パッケージ２１の内部で各フォトディテクタの配線を行
えば配線の長さを短くすることができるので、その結果
、配線に混入する誘導性雑音は減少してＳ／Ｎ比の良好
な信号を得ることができ、さらに配線の浮遊容量も減少
するのでＲＦ倍信号検出する際、周波数特性が改善され
る。また、各フォトディテクタを同一基板上に形成して
さらに基板上にアルミニウム等を用いて配線４６をプロ
セス形成すれば、このフォトディテクタユニットを簡単
にかつ安価に構成することができる。ここでは、１つの
半導体基板上にフォトディテクタを構成しているが、勿
論必要に応じて独立したフォトディテクタを用いて構成
することも何ら問題はない。

第８図は、本発明の更に別の実施例を示す概念図である
。ここでは光源１と、フォトディテクタ５０８１．５０
８２．５０８３，５０８４，５０８５、　５０８Ｂ、　
　５０８７．　５０８８と、　ＦＥ倍信号ＴＥ倍信号Ｒ
Ｆ倍信号得るための演算回路３５１と、光源１とフォト
ディテクタ５０８１〜５０８８と演算回路３５１とを収
納するパッケージ２２とで構成される発光受光素子を示
している。

この発光受光素子は、例えば第１図（ａ）に示したＯＰ
Ｕ装置の光源及びフォトディテクタユニット部に実施す
ることができる。パッケージ２２に設けた端子１０２，
１０３．　１０４．　１０５．　１０８．１０７は、外
部回路との接続端子である。

例えば、ＦＥ倍信号接続端子１０２から、ＴＥ倍信号接
続端子１０３から、ＲＦ倍信号接続端子１０４からそれ
ぞれ得られる。この発光受光素子は演算回路を同一パッ
ケージ内に設けることにより、第７実施例に示した発明
よりもさらに安定な信号検出が可能となる。さらに、こ
の発光受光装置をＯＰＵ装置に用いた光情報装置は構成
を非常に簡素化できる。

第９図は、本発明の更に別の実施例を示す概念図である
。ここでは光源１とフォトディテクタユニット５とを収
納したパッケージに、さらに光源の出力をモニターする
ためのフォトディテクタ５５を内蔵している。フォトデ
ィテクタ５５からの出力は接続端子１０１を通して外部
回路と接続することができ、光源の出力を一定に保つ制
御回路に加えられる。光源の出力を一定に保つ方法につ
いては衆知の技術なのでここでは説明を省略する。

ブロック３１はフォトディテクタ５５からの反射光が光
源１に戻ることを防止するために、光源１の光軸に対し
てフォトディテクタ５５が僅かに傾いて装着されるよう
な形状としている。本発明によるパッケージは、例えば
第１実施例の光源、フォトディテクタユニット及びホロ
グラム素子の部分を置換することができ、本発明による
ＯＰＵを用いた光情報装置は安定した動作が実現できる
。

第１０図は、以上に述べてきたＯＰＵ装置を用いて構成
した光情報装置の一実施例である。光記憶媒体（光ディ
スク４）は駆動機＋１１１１８１によって回転される。

光ピックアップヘッド装置８０はまた光ディスク４との
位置関係に対応する信号を電気回路８３へ送る。電気回
路８３はこの信号を増幅もしくは演算して、ＯＰＵ装置
８０もしくはＯＰＵ装置内の対物レンズ８をアクチュエ
ータ９１及び９２を用いて微動させるための信号を出力
する。８２は光ピックアップヘッド装置の駆動装置、８
４は電源または外部電源との接続部であり、ここから電
気回路８３．光ピックアップヘッド装置の駆動装置８２
．光ディスクの駆動機構８１及び対物レンズ駆動装置８
５へ電気を供給する。なお、電源もしくは外部電源との
接続端子は各駆動回路にそれぞれ設けられていても何ら
問題ない。

発明の効果本発明では光源とフォトディテクタと演算回路とを１つ
のパッケージに収納した発光受光装置と、２つの異なる
焦点を有する波面を再生可能なホロダラム素子の一部分
に異なる回折格子もしくは非ホログラム領域を形成した
ホログラム素子によりフォーカス誤差（ＦＥ）信号およ
びトラッキング誤差（ＴＥ）信号の検出を行うことによ
り以下に示す効果を有する。

（Ｉ）光源に波長変動が生じることによってホログラム
素子からの回折角が変化しても各々のフォトディテクタ
には一定の回折光が入射するので、フォーカス誤差（Ｆ
Ｅ）信号、　トラッキング誤差（ＴＥ）信号、高周波情
報（ＲＦ）信号のいずれも安定に検出することができる
。

（ＩＩ）フォトディテクタの位置調整は無調整となり光
ピックアップヘッド装置における調整はホログラム素子
をわずかに回転させるだけという程度に簡素化される。

（Ｉ）フォトディテクタの受光面を光源の焦点深度の外
側に配置することにより、装着するブロックの形状が簡
素化され、位置合わせが簡単に精度良く行え、生産性も
著しく向上する。

（■）光源とフォトディテクタをそれぞれ異種の半導体
基板上に作製し、それらを１つの金属ブロックに装着す
ることによって電極が共通化でき配線が簡略化できる。

（Ｖ）光源とフォトディテクタとを内蔵した本発明の発
光受光装置において、さらに光源の出力をモニターする
ためのフォトディテクタを内蔵させることにより、本発
明の光ピックアップヘッド装置をさらに安定に動作させ
ることができる。

（ＶＩ）ＦＥ倍信号ＴＥ倍信号しくはさらにＲＦ倍信号
１つの基板上に形成したフォトディテクタで検出できる
ため光学系の構成が容易となり部品点数の減少、低価格
化、小型化等が実現可能となる。

（■）フォトディテクタを受光装置の内部で結線するこ
とにより、外部回路との接続が簡略化できる。

（■）フォトディテクタを受光装置の内部で結線するこ
とによって配線の長さは短くなり、周囲の影響を受けに
くくなるので安定した信号検出が可能となる。

（ＩＸ）同一基板」二もしくは同一パッケージ内にフォ
トディテクタと演算回路を形成することにより、周囲の
影響をさらに受けにくくなるので安定した信号検出が可
能となる。

（Ｘ）同一基板上もしくは同一パッケージ内にフォトデ
ィテクタと演算回路を形成することにより、光情報処理
装置は小型化、軽量化、低コスト化が可能となる。

（ＸＩ）同一基板上もしくは同一パッケージ内にフォト
ディテクタと演算回路を形成し、なおかつその演算回路
の出力を低インピーダンスとすれば、さらに周囲の影響
を受けにくくなるので安定した信号検出が可能となる。

（ＸＩ［）光源の波長変動及びフォトディテクタの位置
調整に対する許容範囲が拡大することにより、本発明の
光ピックアップヘッド装置は半導体レーザを光源に用い
なから、温度変化の極端に激しい環境下においても安定
で信頼性の高い動作が可能となる。

（ＸＩ）本ホログラム素子では、ＦＥ倍信号ＴＥ信号を
独立して検出できるので、安定な信号が得られる。

（ＸＩＶ）本ホログラム素子を用いてＴＥ倍信号検出す
る場合には、集光用のレンズの開口に制限を受けたり、
デフォーカスが生じている場合でも安定した信号を検出
することができる。

（ＸＶ）本光ピックアップヘッド装置を用いて構成され
た光情報装置は、安定にＦＥ倍信号　　ＴＥ倍信号検出
することができるので信頼性の高い光情報装置となる。

（ＸＶＩ）本光ピックアップヘッド装置は部品点数が少
なく安価なので、本光ピックアップヘッド装置を用いて
構成された光情報装置は、安価で小型の光情報装置とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例を示す光ピックアップ
ヘッド装置の概略構成図、同図（ｂ）は同図（ａ）に示
す光ピックアップヘッド装置におけるフォトディテクタ
と回折光の関係図、第２図は本発明の別の実施例を示す
概念図、第３図（ａ）は本発明の別の実施例を示す光ピ
ツクアップへ・ソド装置の発光受光部の概念図、同図（
ｂ）は同図（ａ）におけるフォトディテクタと回折光の
関係図、第４図（ａ　）、（ｂ　Ｌ（ｃ　）は本発明を
説明する一般的原理図、第５図（ａ）は本発明の他の実
施例を説明するホログラム素子の構成図、同図（ｂ）は
同図（ａ）に示すホログラム素子を用いた光ピックアッ
プヘッド装置における回折光とフォトディテクタの関係
図、第６図（ａ）は本発明の他の実施例を説明するホロ
グラム素子の構成図、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すホ
ログラム素子を用いた光ピックアップヘッド装置におけ
る回折光とフォトディテクタの関係図、第７図は本発明
の他の実施例を説明する光ピツクアップへ・ソド装置の
構成図、第８図は本発明の別の実施例を説明する光ピッ
クアップヘッド装置の構成図、第９図は本発明の別の実
施例を説明する光ピックア・ツブへ・ソド装置の構成図
、第１０図は本発明の光ピ・ソファ・ツブヘッド装置を
用いた光情報装置の概略断面図、第１１図は従来の光ピ
ックアップヘッド装置の光学系の非点収差波面検出系の
一例を示す構成図、第１２図（ａ　Ｌ（ｂ　Ｌ（ｃ　）
は従来の光ピックアップヘッド装置の光学系のフォーカ
ス誤差信号検出方法の概念図である。１・拳・半導体レーザもしくは相当のコヒーレント光源
、２ψ・・パッケージ、３・・・ブロック、４・・・光
記憶媒体（光ディスク）、５・・−フォトディテクタユ
ニット、６・・・ホログラム素子、８・・嘩レンズ、１
０１１・・発光点、４１１１・・基板、　４２・・拳保
護膜、　５１〜５４・・・フォトディテクタ、５９・・
・フォトディテクタユニット、６１・・・ホログラム、
６２・・・ホログラム、６６・・・反射型ホログラム、
７０・・・レーザビーム、７１〜７４Ｉ＠Φ１次回折光
、４１１．　４１２・・・ファーフィールドパターン、
６４１・・・ホログラム領域、６４２〜６４３・・・回
折格子、１・６４４・・・非ホログラム領域。代理人の氏名　弁理士　栗野重孝　はか１名＞　　資聡傾　　蓼ａ徳薯４ →ｑ寵１ハｌｒ”ｔ　　Ｉ−ｈ＝Ｄい’Ｉ＞恰口弘 ■ １ト　彎にヤ　ｑ」（コ＄＼Ｏ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）コヒーレントビームもしくは準単色のビームを発
する半導体レーザ光源と、前記光源からのビームを受け
光記憶媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、
光記憶媒体で反射したビームを受け回折光を発生させる
ホログラム素子と、前記ホログラム素子からの回折光を
受光する第１のフォトディテクタユニットとを具備した
光ピックアップヘッド装置において、前記光源と前記第
１のフォトディテクタユニットは同一のパッケージに収
納され、前記パッケージは内部に収納した前記光源と前
記第１のフォトディテクタユニットとを外部回路と接続
可能にする入出力端子を有し、前記第１のフォトディテ
クタユニットは同一の半導体基板上に形成した複数のフ
ォトディテクタで構成され、前記光源の発光点を含んだ
前記光源の光軸とは垂直な第１面よりも前記第１のフォ
トディテクタユニットの受光面を前記光源の焦点深度の
外側の前記ホログラムへ近い位置に配置していることを
特徴とする光ピックアップヘッド装置。
（２）コヒーレントビームもしくは準単色のビームを発
する半導体レーザ光源と、前記光源からのビームを受け
光記憶媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、
光記憶媒体で反射したビームを受け回折光を発生させる
ホログラム素子と、前記ホログラム素子からの回折光を
受光する第１のフォトディテクタユニットとを具備した
光ピックアップヘッド装置において、前記光源と前記第
１のフォトディテクタユニットは同一のパッケージに収
納され、前記パッケージは内部に収納した前記光源と前
記第１のフォトディテクタユニットとを外部回路と接続
可能にする入出力端子を有し、前記第１のフォトディテ
クタユニットは同一の半導体基板上に形成した複数のフ
ォトディテクタで構成され、前記光源と前記第１のフォ
トディテクタユニットとが放熱と電極の２つの役割を有
する同一の金属からなるブロックに配置されていること
を特徴とする光ピックアップヘッド装置。
（３）コヒーレントビームもしくは準単色のビームを発
する半導体レーザ光源と、前記光源からのビームを受け
光記憶媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、
光記憶媒体で反射したビームを受け回折光を発生させる
ホログラム素子と、前記ホログラム素子からの回折光を
受光する第１のフォトディテクタユニットとを具備した
光ピックアップヘッド装置において、さらに、前記光源
から前記光記憶媒体上へビームを出射する前記光源の第
１の出射面とは前記光源を挟んで向かい合った第２の出
射面から出射されるビームを受光する第２のフォトディ
テクタユニットを具備し、前記光源と前記第１のフォト
ディテクタユニットと前記第２のフォトディテクタユニ
ットは同一のパッケージに収納され、前記パッケージは
内部に収納した前記光源と前記第１のフォトディテクタ
ユニットと前記第２のフォトディテクタユニットとを外
部回路と接続可能にする入出力端子を有し、前記第１の
フォトディテクタユニットは同一の半導体基板上に形成
した複数のフォトディテクタで構成され、前記第１の出
射面よりも前記第１のフォトディテクタユニットの受光
面を前記光源の焦点深度の外側の前記ホログラムへ近い
位置に配置していることを特徴とする光ピックアップヘ
ッド装置。
（４）コヒーレントビームもしくは準単色のビームを発
する半導体レーザ光源と、前記光源からのビームを受け
光記憶媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、
光記憶媒体で反射したビームを受け回折光を発生させる
ホログラム素子と、前記ホログラム素子からの回折光を
受光する第１のフォトディテクタユニットとを具備した
光ピックアップヘッド装置において、さらに、前記光源
から前記光記憶媒体上へビームを出射する前記光源の第
１の出射面とは前記光源を挟んで向かい合った第２の出
射面から出射されるビームを受光する第２のフォトディ
テクタユニットを具備し、前記光源と前記第１のフォト
ディテクタユニットと第２のフォトディテクタユニット
は同一のパッケージに収納され、前記パッケージは内部
に収納した前記光源と前記第１のフォトディテクタユニ
ットと前記第２のフォトディテクタユニットとを外部回
路と接続可能にする入出力端子を有し、前記第１のフォ
トディテクタユニットは同一の半導体基板上に形成した
複数のフォトディテクタで構成され、前記光源と前記第
１のフォトディテクタユニットとが放熱と電極の２つの
役割を有する同一の金属からなるブロックに配置されて
いることを特徴とする光ピックアップヘッド装置。
（５）コヒーレントビームもしくは準単色のビームを発
する半導体レーザ光源と、前記光源からのビームを受け
光記憶媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、
光記憶媒体で反射したビームを受け回折光を発生させる
ホログラム素子と、前記ホログラム素子からの回折光を
受光する第１のフォトディテクタユニットと、前記第１
のフォトディテクタユニットから出力される電気信号を
演算してフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号及
び高周波信号を出力する演算回路とを具備した光ピック
アップヘッド装置において、前記光源と前記第１のフォ
トディテクタユニットと前記演算回路は同一のパッケー
ジに収納され、前記パッケージは内部に収納した前記光
源と前記演算回路もしくはさらに前記第１のフォトディ
テクタユニットとを外部回路と接続可能にする入出力端
子を有し、前記第１のフォトディテクタユニットは同一
の半導体基板上に形成した複数のフォトディテクタで構
成され、前記光源の第１出射面よりも前記第１のフォト
ディテクタユニットの受光面は前記光源の焦点深度の外
側の前記ホログラムへ近い位置に配置していることを特
徴とする光ピックアップヘッド装置。
（６）コヒーレントビームもしくは準単色のビームを発
する半導体レーザ光源と、前記光源からのビームを受け
光記憶媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、
光記憶媒体で反射したビームを受け回折光を発生させる
ホログラム素子と、前記ホログラム素子からの回折光を
受光する第１のフォトディテクタユニットと前記第１の
フォトディテクタユニットから出力される電気信号を演
算してフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号及び
高周波信号を出力する演算回路とを具備した光ピックア
ップヘッド装置において、前記光源と前記第１のフォト
ディテクタユニットと前記演算回路とが同一のパッケー
ジに収納され、前記パッケージは内部に収納した前記光
源と前記演算回路もしくはさらに前記第１のフォトディ
テクタユニットとを外部回路と接続可能にする入出力端
子を有し、前記第１のフォトディテクタユニットは同一
の半導体基板上に形成した複数のフォトディテクタで構
成され、前記光源と前記第１のフォトディテクタユニッ
トと前記演算回路とが放熱と電極の２つの役割を有する
同一の金属からなるブロックに配置されていることを特
徴とする光ピックアップヘッド装置。
（７）コヒーレントビームもしくは準単色のビームを発
する半導体レーザ光源と、前記光源からのビームを受け
光記憶媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、
光記憶媒体で反射したビームを受け回折光を発生させる
ホログラム素子と、前記ホログラム素子からの回折光を
受光する第１のフォトディテクタユニットと、前記第１
のフォトディテクタユニットから出力される電気信号を
演算してフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号及
び高周波信号を出力する演算回路とを具備した光ピック
アップヘッド装置において、さらに、前記光源から前記
光記憶媒体上へビームを出射する前記光源の第１の出射
面とは前記光源を挟んで向かい合った第２の出射面から
出射されるビームを受光する第２のフォトディテクタユ
ニットを具備し、前記光源と前記第１のフォトディテク
タユニットと前記第２のフォトディテクタユニットと前
記演算回路は同一のパッケージに収納され、前記パッケ
ージは内部に収納した前記光源と前記演算回路と前記第
２のフォトディテクタユニットともしくはさらに前記第
１のフォトディテクタユニットとを外部回路と接続可能
にする入出力端子を有し、前記第１のフォトディテクタ
ユニットは同一の半導体基板上に形成した複数のフォト
ディテクタで構成され、前記光源の第１の出射面よりも
前記第１のフォトディテクタユニットの受光面を前記光
源の焦点深度の外側の前記ホログラムへ近い位置に配置
していることを特徴とする光ピックアップヘッド装置。
（８）コヒーレントビームもしくは準単色のビームを発
する半導体レーザ光源と、前記光源からのビームを受け
光記憶媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、
光記憶媒体で反射したビームを受け回折光を発生させる
ホログラム素子と、前記ホログラム素子からの回折光を
受光する第１のフォトディテクタユニットと前記第１の
フォトディテクタユニットから出力される電気信号を演
算してフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号及び
高周波信号を出力する演算回路とを具備した光ピックア
ップヘッド装置において、さらに、前記光源から前記光
記憶媒体上へビームを出射する前記光源の第１の出射面
とは前記光源を挟んで向かい合った第２の出射面から出
射されるビームを受光する第２のフォトディテクタユニ
ットを具備し、前記光源と前記第１のフォトディテクタ
ユニットと前記第２のフォトディテクタユニットと前記
演算回路とが同一のパッケージに収納され、前記パッケ
ージは内部に収納した前記光源と前記演算回路と前記第
２のフォトディテクタユニットともしくはさらに前記第
１のフォトディテクタユニットとを外部回路と接続可能
にする入出力端子を有し、前記第１のフォトディテクタ
ユニットは同一の半導体基板上に形成した複数のフォト
ディテクタで構成され、前記光源と前記第１のフォトデ
ィテクタユニットと前記演算回路と前記第２のフォトデ
ィテクタユニットとが放熱と電極の２つの役割を有する
同一の金属からなるブロックに配置されていることを特
徴とする光ピックアップヘッド装置。
（９）ホログラム素子が、パッケージに装着されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第８項のい
ずれかに記載の光ピックアップヘッド装置。
（１０）第１のフォトディテクタユニットを構成する複
数のフォトディテクタが各々短冊形状を成し、さらに前
記複数のフォトディテクタが一次元アレイ状に配置され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第８
項のいずれかに記載の光ピックアップヘッド装置。
（１１）第１のフォトディテクタユニットの受光面が、
概ね光源の第１の出射面よりも前記第１のフォトディテ
クタユニットの半導体基板の厚さだけホログラムに近い
位置に配置されていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項から第８項のいずれかに記載の光ピックアップヘ
ッド装置。
（１２）第１のフォトディテクタユニットを構成する複
数のフォトディテクタは半導体基板上もしくはパッケー
ジ内において結線され、前記第１のフォトディテクタユ
ニットと外部回路との接続を可能にする前記パッケージ
が有する接続端子の数が実質的に前記複数のフォトディ
テクタの数よりも少ないことを特徴とする特許請求の第
１項から第４項のいずれかに記載の光ピックアップヘッ
ド装置。
（１３）第１のフォトディテクタユニットと演算回路と
が同一の半導体基板上に形成されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第５項から第８項のいずれかに記載の
光ピックアップヘッド装置。
（１４）金属からなるブロックが銅もしくはアルミニウ
ムにより構成されていることを特徴とする特許請求の範
囲第２項、第４項、第６項、又は第８項に記載の光ピッ
クアップヘッド装置。
（１５）半導体レーザ光源の第１の出射面よりも第１の
フォトディテクタユニットの受光面を集光光学系の焦点
深度の外側のホログラムへ近い位置に配置していること
を特徴とする特許請求の範囲第２項、第４項、第６項又
は第８項に記載の光ピックアップヘッド装置。
（１６）金属からなるブロックは第１のフォトディテク
タもしくは第２のフォトディテクタもしくは光源を装着
する位置を明確にする基準を有していることを特徴とす
る特許請求の範囲第２項、第４項、第６項又は第８項に
記載の光ピックアップヘッド装置。
（１７）半導体レーザ光源は、ｎ型半導体基板上に形成
され、第１のフォトディテクタユニットもしくは第２の
フォトディテクタユニットはｐ型半導体基板上に形成さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第２項、第４
項、第６項又は第８項に記載の光ピックアップヘッド装
置。
（１８）半導体レーザ光源は、ｐ型半導体基板上に形成
され、第１のフォトディテクタユニットもしくは第２の
フォトディテクタユニットはｎ型半導体基板上に形成さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第２項、第４
項、第６項又は第８項に記載の光ピックアップヘッド装
置。
（１９）ホログラム素子が、異なる焦点を有する２つの
波面を再生することを特徴とする特許請求の範囲第１項
から第１８項のいずれかに記載の光ピックアップヘッド
装置。
（２０）ホログラム素子が、異なる焦点を有する２つの
波面を再生し、さらに前記ホログラム素子の一部分に異
なる回折格子もしくは非ホログラム領域を空間的に独立
もしくは多重形成していることを特徴とする特許請求の
範囲第１項から第１８項のいずれかに記載の光ピックア
ップヘッド装置。
（２１）光ディスクの駆動機構と、特許請求の範囲第１
項〜第２０項のいずれかに記載の光ピックアップヘッド
装置と、前記光ピックアップヘッド装置より得られるフ
ォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号のそれぞれを
用いたフォーカスサーボ機構とトラッキングサーボ機構
と、前記サーボ機構を実現するための電気回路と、電源
または外部電源との接続部とを少なくとも有する光情報
装置。