JPH02265036A

JPH02265036A - 光学ヘッド

Info

Publication number: JPH02265036A
Application number: JP1087219A
Authority: JP
Inventors: Kunio Yamamiya; 国雄山宮
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-04-05
Filing date: 1989-04-05
Publication date: 1990-10-29
Anticipated expiration: 2014-05-31
Also published as: JP2897924B2

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、光学系に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６３−３２７４．３
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１
７２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１７８の一対の回折光は１８８．１９０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
設りられている。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に導りＪ：
うになっている。ぞして、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（）られている。イして、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麿変えるこ
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
モニター−ることが考えられる。この第９図の例では、
半導体レーザー７０から出射された光は、ハーフミラ−
２００に入射し、このハーフミラ−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２００で反０’Ｊ　すれた光は、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
に入射覆る。このホログラムレンズ１７８の一対の回折
光は、各々、前記ハーフミラ−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−２００によっ
て半導体レーザー７０の前方光の一部を分離してモニタ
する場合、半導体レーザー７０及び光検出器１９２．１
９４が配設された基板と、前方モニタ用光検出器２０２
どが離れているため、前方モニタ用光検出器２０２の配
線が面倒である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、光源
の前方光をモニタすることができると共に、組み立てを
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］本発明の光学ヘッドは、記録媒体に照射する光を出射づ
−る光源ど、前記光源から出射された光を集光して前記
記録媒体に導く集光手段と、前記集光手段と前記光源と
の間に設【プられ、前記記録媒体からの戻り光を前記光
源とは異なる方向に導く第１のホログラムと、前記集光
手段と前記光源との間に設けられ、前記光源から出射さ
れる前方光の一部を反射し、前記光源とは異なる方向に
導く第２のホログラムと、前記第１のホログラムによっ
て導かれた光を受光してエラー信号と情報信号とを検出
する第１の光検出器と、前記第２のホログラムによって
導かれた光を受光して前記光源の前方光の売足を検出す
る第２の光検出器とを備え、前記光源と前記第１の光検
出器と前記第２の光検出器とを、一体の基板上に設けた
ものである。

［作用］本発明では、光源から出射された光は、集光手段によっ
て記録媒体に導かれ、この記録媒体からの戻り光は、第
１のホログラムによって第１の光検出器に導かれ、この
第１の光検出器によってエラー信号と情報信号が検出さ
れる。また、光源から出射された前方光の一部は、第２
のホログラムで反則されて第２の光検出器に導かれ、こ
の第２の光検出器によって光源の前方光の出射光重が検
出される。

［実施例］以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

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）は光ピツ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）は光ピツクア
ップの前方光モニタ用の光学系を示づ説明図、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ツクアッ
プの例である。

この光ピツクアップ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、−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の長袖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、半導体レーザー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、前記半導体レーザーは、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γ
上には、中央部に半導体レーザ１の発光部が配置され、
この半導体レーザーの発光部の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ｍｍ１ｌｌ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−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、前方モ二タ用光検出
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（）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
にうになっている。

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、長袖方
向の両端部は反射型ホログラム２２．２２で反射され、
他の部分は回折ホログラム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に入則し、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、Ｕ日次の
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、１へ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Ｊ：っ
て得ることができる。

一方、第１図（ｂ）に示づ−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
るバツクト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上に設り
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、光ピツクアップ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ど反
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、光ピツクアップ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図は光ピツクア
ップの前方光モニタ用の光学系を示す説明図である。

本実施例の光ピツクアップ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
膜がコーディングされている。

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を通過づ−る際に、このホログラムレンズ２
の枠によって長袖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１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１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ど、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、円形の反割型ホログラム
２２を配置さゼている。この反則型ホログラム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４．７８が設けられている。この偏光ホロ
グラム４７では、前記空間４７Ｓの両側の偏光部分４．
７Ｒ，＝１．７Ｒ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７１．７Ｒ，４７Ｌに対応する部分
のみに設（プられ、中央部は、前記空間４７８に対応す
る空間になっている。また、この１／２波長板４６．４
６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２
１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３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４
４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一θ
度回転ずる。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／１．７
Ｒ，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ば回折ホログラム２１の一１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の出力差を差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１つを発生させ、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４６，４６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の一１次光を示している。

尚、前記１／２波長板４６．４６は、見かけ上のｊＪ−
回転角を増大ざぜ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を設りない場合に
は、硝子ブロック４８の端面に、ビームエツヂレグ法ま
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（プ、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ェッジ（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によれば、光源と集光手段の
間に、反射型ホログラムを設け、この反射型ホログラム
で反射された回折光を前方モニタ用光検出器で受光づ゛
ることにより、光源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
きると共に、光源と全ての光検出器を、一体の基板上に
設りたので、光検出器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、光学ヘッドの組み立てが
容易になるという効果がある。

【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）は光ピツ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）は光ピツクア
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図は光ピツクアップの前方光モ
ニタ用の光学系を示づ説明図、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−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・・・光ピツクアップ２１・・・回折ホログラム２２・・・反射型ホログラム ■ 第４！！Ｉ −６図（ａ）第６図（ｂ）手彰にネ１ｇ正響４（自発）特拾庁長官田文毅殿１、事件の表示平成１年特許願第８７２１９号２、発明の名称光学ヘッド３、補正をする者事件との関係

Claims

【特許請求の範囲】記録媒体に照射する光を出射する光源と、前記光源から出射された光を集光して前記記録媒体に導
く集光手段と、前記集光手段と前記光源との間に設けられ、前記記録媒
体からの戻り光を前記光源とは異なる方向に導く第１の
ホログラムと、前記集光手段と前記光源との間に設けられ、前記光源か
ら出射される前方光の一部を反射し、前記光源とは異な
る方向に導く第２のホログラムと、前記第１のホログラ
ムによって導かれた光を受光してエラー信号と情報信号
とを検出する第１の光検出器と、前記第２のホログラムによって導かれた光を受光して前
記光源の前方光の光量を検出する第２の光検出器とを備え、前記光源と前記第１の光検出器と前記第２の光
検出器とを、一体の基板上に設けたことを特徴とする光
学ヘッド。