JPH03125340A - 光学ヘッド - Google Patents

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、ホログラムレンズによってエラー検出用の光
束を分割する光学ヘッドに関する。

［従来の技術］ 近年、情報技術の発展に伴い、大容量記憶装置として光
学的情報記録再生装置が注目されてきた。

この光学的情報記録再生装置に用いられる光学ヘッドに
おけるフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号
の検出方式は種々の方式があるが、検出方式によっては
光束を分離する必要がある。

例えば、特開昭６３−２０７２７号公報には、光束分離
素子上に形成した回折格子によって３ビーム法によるト
ラッキングエラー検出のための３つの光束を分離する技
術が開示されている。前記回折格子で分離された３つの
回折光は、記録媒体面にスポット状に照射される。前記
公報では、その第１図に示されるように、光束分離素子
を公報の第５ページに記載された（２）式の条件で形成
することにより、光束の入射開口と出射開口とを別個の
領域に分離しでいる。これにより、回折格子を２回通る
ことにより生じる不必要な回折が生じないので、正確な
エラー検出が可能となる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記公報に開示された光学ヘッドでは、
次のような問題点がある。すなわち、情報媒体面上で必
要な光量は再生時に約２ｍＷ、記録時で約６〜７ｍＷで
ある。前記公報に開示された光学ヘッドでは、３ビーム
に分割されているため、媒体面に照射されるべく対物レ
ンズから実際に出射される光量は、１ビームの場合に比
べ約１゜５倍程度必敦になる。そのため、この光間を確
保するために、半導体レーザの出力が、再生時で約１０
ｍＷ、記録時で約４０ｍＷ程度となり、半導体レーザに
かかる負担が大きくなり、ひいては半導体レーザの寿命
、信頼性に問題が生じる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ホロ
グラムによってエラー信号検出用に光束を分割するもの
であって、エラー信号が回折の影響を受けることなく、
また、光源の出射光量を増大する必要のない光学ヘッド
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す
る光源と、前記光源の出射光を記録媒体に導く光学系と
、記録媒体からの戻り光を光源から記録媒体に向かう光
路から分離する光路分離手段と、前記光路分離手段を経
た記録媒体からの戻り光を検出する光検出器と、前記記
録媒体からの戻り光の光路中において、前記光路分離手
段と前記光検出器との間に設けられ、フォーカスとトラ
ッキングの少なくと６一方のエラー検出用に光束を分割
するホログラムレンズとを備えたものである。

［作用］ 本発明では、光源から出射された光は、光学系によって
記録媒体に導かれ、この記録媒体からの戻り光は、光路
分離手段によって光源から記録媒体に向かう光路から分
ｉｌｌされ、ホログラムレンズによってフォーカスとト
ラッキングの少なくとも一方のエラー検出用に光束が分
割され、光検出器によって受光される。

［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４図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は光学ヘッドの構成を示す説明図、第２図はホログラ
ムレンズ等が設けられたガラス基板の側面図、第３図は
第２図のガラス基板上の各部材の配置を示す説明図、第
４図は第１ホログラムレンズの作成方法を示す説明図で
ある。

第１図に示すように、光学ヘッド１は、光源としての半
導体レーザ２を備え、この半導体レーザ２の出射光の光
路上には、平行平板のガラス基板４が設けられている。

また、このガラス基板４と記録媒体３の間には、ガラス
基板４側がら順に、１／４波長板５と、対物レンズ６と
が設けられている。前記ガラス基板４は、半導体レーザ
２の出射光に対して所定の角度、例えば４５°傾けられ
て配置されている。このガラス基板４の表面（半導体レ
ーザ２側の端面）には、分割素子１ｏが設けられ、この
分割素子１０上に偏光ビームスプリッタ膜１３が設けら
れている。

第２図及び第３図に示すように、前記分割素子１０は、
図の上側に設けられた第１ホログラムレンズ１１と、下
側に設けられた第２ホログラムレンズ１２とで構成され
ている。また、前記第２ボログラムレンズ１２の下側に
は、分割素子１０のない領域がある。前記第１ホログラ
ムレンズ１１は、フォーカスエラー検出用の光束を分割
するらので、曲率半径を有する両面非球面レンズの機能
を右しでいる。また、第２ホログラムレンズ１２は、ト
ラッキングエラー検出用に光束を２分割するものである
。また、前記偏光ビームスプリッタ膜１３は、前記ホロ
グラムレンズ１１．１２上に誘電多層膜をコーティング
して形成され、例えばＳ偏光に対して１００％反射、Ｐ
偏光に対して０％反射（４５°入射のとき）の特性を有
している。

また、前記ガラス基板４の裏面には、ガラス基板４表面
の分割素子１０のない領域と第２ホログラ１８レンズ１
２に一部重なる位置に、金属反射膜をコーティングして
なる金属反射面１４が形成されている。

前記偏光ビームスプリッタ膜１３を透過した記録媒体３
からの戻り光のうちの略半分の光束は、第１ホログラム
レンズ１１を通過し、ガラス基板４の裏面から出射され
、フォーカス用光検出器７で受光されるようになってい
る。この光検出器７は、図の左右方向に２分割されてい
る。また、残りの略半分の光束は、第２ホログラムレン
ズ１２を通過し、金属反射面１４で反射され、ガラス基
板４の表面の分割素子１０のない領域から屈折して出射
され、トラッキング用光検出器８で受光されるようにな
っている。この光検出器８は、図の紙面垂直方向に２分
割されている。尚、前記トラッキング用光検出器８と半
導体レー’ｆ２は、同一基板９上に設けられている。

次に、本実施例の作用について説明覆る。

半導体レーザ２から出射されたＳ偏光（紙面垂直方向に
振動づる偏光）の直線偏光で楕円形の光束は、ガラス基
板４上の偏光ビームスプリッタ膜１３で反射し、１／４
波長板５で円偏光となり、対物レンズ６によ゛つて記録
媒体３の情報面上に収束される。このとき、対物レンズ
６の間口で、楕円の長軸方向がけられて円形ビームとな
って集光スポットが記録媒体３に照射される。

この記録媒体３で反射された光は、再び対物レンズ６を
通過し、１／４波長板５を通過してＰ偏光（紙面内方向
に振動づる偏光）の直線偏光となる。Ｐ偏光となった円
形ビームは、偏光ビームスリッタ膜１３を透過し、分割
索子１０に入射する。

尚、第３図に、偏光ビームスリッタ膜１３に照射される
半導体レーザ２の出射楕円ビーム１５と、分割素子１０
に入射する戻り光の円形ビーム１６とを示している。前
記分割素子１０に入射した戻り光のうちの略半分の光束
は、第１ホログラムレンズ１１を通過し、フォーカス用
光検出５７上に収束して受光される。本実施例では、フ
ォーカスエラー信号は、金属反射面１４の端部によるナ
イフェツジ効果を利用して検出している。前記光検出器
７は、図の左右方向に２分割されており、合焦時には、
光ビームの収束点が分割線上に位置するように設置され
でいる。そして、フォーカスエラー信号は、光検出器７
の各分割領域の差信号により得られる。また、光検出器
７の各分割領域の和信号により情報信号が得られる。ま
た、前記分割素子１０に入射した戻り光のうちの残りの
略半分の光束は、第２ホログラムレンズ１２を通過して
２分割され、金属反射面１４で反射され、ガラス基板４
の表面の分割素子１０のない領域から屈折して出射され
、トラッキング月光検出？？Ｉ８上に収束して受光され
る。尚、第３図に、ガラス基板４の表面の分割素子１０
のない領域から出射される２分割後の光ビーム１７を示
しでいる。前記光検出器８は、図の紙面垂直方向に２分
割されでおり、各領域に、第２ホログラムレンズ１２′
Ｃ′２分割された各光ビームが入射する。尚、トラック
方向は第１図において左右方向であり、１〜ラツキング
工ラー信号は、プッシュプル法により、光検出器８の各
分割領域の差信号により得られる。

ここで、萌記第１ホログラムレンズ１１の作成方法を、
第４図を用いて説明する。

同一光源からの光ビームを２分割し、ホログラム乾板１
８上に、収束する球面波の参照光と、両面非球面レンズ
１９により収束さけピンホール２０を通した球面波を同
時に照射するこことにより、ホログラム乾板１８に放物
線の干渉縞が形成され、これを現像処理することで第１
ホログラムレンズ１１を作成することができる。

大■生産する場合には、例えば、次のようにして、ホロ
グラムレンズをガラス基板４と一体に成形しても良い。

この成形法としては、ガラス基板４１に金型を設けてフ
ォトポリマーを注入し、これを紫外線硬化させた後、金
型を剥離して成形する。あるいは、ガラス基板４上に反
応性イオンエツチングによりフォトレジスト１ＪＩＩｔ
Ａを記録し、これを現像してパターンを形成した後、Ｃ
ＨＦ３ガスでイオンエツチングを行い、その後、レジス
トを除去して成形することがＣきる。また、ガラス基板
４の代りに透明プラスチック基板を用いた場合には、こ
の基板上に７．ｔ　ｔ−レジス１〜を塗布してレーリ゛
ビームによりパターンを記録し、これを現像した後、レ
ジストパターン上がらＮ１等の金属を電鋳によりメツキ
してスタンパを作成することにより成形することができ
る。

このように、本実施例によれば、記録媒体３　ｂ）らの
反射光ビームを、偏光ビームスプリッタ膜１３によって
、半導体レーザ２から記録媒体３に向かう光路から分離
した後に、分割素子１０によって光ビームを分割して、
フォーカス、ドラッギングの各エラー信号を検出するの
で、検出信号は、不必要な回折の影響を受けることがな
い。また、記録媒体３には、半導体レーザ２からの１ビ
ームが分割されずに照射されるので、半導体レーザ２か
らは、記録や再生に必要な光量と略同程度の光量を出射
すれば良く、半導体レーザ２にかかる負担は小さく、寿
命、信頼性の向−［につながる。

また、本実施例では、）Ａ−カスエラー信号を得る場合
に、両面非球面の効果を持たせた第１ホログラムレンズ
１１を通過させている。単レンズを用いた場合には、ナ
イフェツジ法を用いると球面収差によりオフセットが発
生ずるが１両面非球面の効果を持たせることにより、球
面収差を血え、オフセットが発生しない。また、第１ホ
ログラムレンズ１１によって、単レンズである対物レン
ズで発生Ｊる球面収差を取り除いたり、フォーカス用検
出器７上で集光さぼる場合の焦点距離を調節して短くし
光学ヘッド１を小型化することも可能Ｃある。

第５図は本発明の第２実施例の光学ヘッドの構成を示す
説明図である。

本実施例では、ガラス基板４の表面（半導体レーＦｆ２
側の端面）に、誘電多層膜をコーティングしてなる偏光
ビームスプリッタ膜１３を形成し、裏面に、両面非球面
効果を持たせた第１ホログラムレンズ２１と、金属薄膜
をコーティングした光束２分、す１効果を持たせた第２
ホログラムレンズ２２とを形成している。第１ホログラ
ムレンズ２１は、偏光ビームスプリッタ膜１３を透過し
た光の、Ｌ側の略半分が通過する位置に設け、第２ホロ
グラムレンズ２２は、残りの下側の略半分の光が照射さ
れる位置に設けている。

半導体レーザ２から出射されたＳ偏光の光束は、ガラス
基板４上の偏光ビームスプリッタｒＩＡ１３で反射し、
１／４波長板５で円偏光となり、対物レンズ６によって
記録媒体３の情報面上に収束され、この記録媒体３で反
射された光は、対物レンズ６を通過し、１／４波長板５
を通過してＰ偏光なり、偏光ビームスリッタ膜１３を透
過する。この透過した光のうちの略半分の光束は、第１
ボログラムレンズ２１を通過し、フォーカス用光検出器
７土に収束して受光される。この場合、反射型の第２ホ
ログラムレンズ２２の端部によるナイフェツジ効果を利
用してフォーカスエラー信号が検出される。また、前記
偏光ビームスリッタ膜１３を透過した光のうちの残りの
略半分の光束は、第２ホ【」グラムレンズ２２で反射さ
れると共に２分割され、ガラス基板４の表面の偏光ビー
ムスプリッタ膜１３のない領域から屈折して出射され、
トラッキング用光検出器８上に収束して受光される。

その他の構成９作用及び効果は第１実施例と同様ぐある
。

第６図ないし第８図は本発明の第３実施例に係り、第６
図は光学ヘッドの構成を示す説明図、第７図は反ｔＪＪ
型ホログラムを示１示す説明図、第８図は光検出器の配
昭を示す説明図である。

本実施例の光学ヘッド３１は、半導体レーザ２を備え、
この半２重体レーザ２と記録媒体３との間に、半導体レ
ー）Ｊ″２側から順に、コリメータレンズ３２．偏光ビ
ームスプリッタ３３．１／４波長板３４．対物レンズ３
５が設（）られている。前記コリメータレンズ３２と対
物レンズ３５の間は無限光学系になっている。また、前
記偏光ビームスプリッタ３３は、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏
光を反ａＪする誘電多層膜３３ａを有している。

記録媒体３からの戻り光が前記偏光ビームスプリッタ３
３によって反射される方向の偏光ビームスプリッタ３３
の側面には、１／４波長板の効果を右する誘電多層膜３
６が設けられ、この誘電多層膜３６上に、金属薄膜をコ
ーティングして反射型にしたホログラムによる分割素子
３７が設けられている。この分割素子３７は、第７図に
示すＪ、うに、両面非球面レンズ機能を有する第１ホロ
グラムレンズ４１と、光ビームを２分割する第２ホログ
ラムレンズ４２とで構成されている。第７図は、分割素
子３７を第６図の左側から児た図であり、左側の半分の
領域は両面非球面効果を右づる第１ホログラムレンズ４
１で、右側の半分の領域は、更に上下に２分割され、各
分割領域の格子方向を変えて光ビームを２分割する第２
ホログラムレンズ４２になっている。尚、第７図では、
分り易いよう、分割素子３７で分割された各光ビームを
横方向に取り出して描いている。

前記分割索子３７とは反対側の偏光ビームスプリッタ３
３の側面には、第８図に示すように、分割素子３７で３
分割された光ビームのうら第１ボログラムレンズ４１で
反射されたフォーカス用光ビームを受光−１６フオーカ
ス用光検出器７Ｉ３が中央に配置され、この光検出器４
３の上下に、第２ホログラムレンズ４２で２分割されて
反射されたトラッキング用光ビームを受光づる１−ラッ
キング用光検出器４４．４５が配置されている。

次に、本実施例の作用につい′Ｃ説明する。

半導体レーザ２から出射されたＰ偏光の直線偏光は、偏
光ビームスプリッタ３３の誘電多層膜３３ａを透過し、
１／４波長板３４′Ｃ−円偏光となり、対物レンズ３５
で集束されて記録媒体３に照射される。この記録媒体３
で反射された円偏光は、対物レンズ３５を経て、１／４
波長板３４を透過してＳ偏光となり、偏光ビームスプリ
ッタ３３の誘電多層膜３３ａで反射される。反射された
光は、１／４波長板効果を右する誘電多層膜３６で円偏
光どなり、反射型のホログラムからなる分割素子３７で
、フを一カス用、トラッキング用の光ビームに分割され
る。この分割された各光ビームは、再び００記誘電多層
膜３６を透過してＰ偏光となり、偏光ビームスプリッタ
３３の誘電多層膜３３ａを透過しで、各光検出器４３．
／１４．４５で受光される。

その他の作用及び効果は、第１実施例と同様である。

第９図及び第１０図は本発明の第４実施例に係り、第９
図は光学ヘッドの構成を示？ｌ説明図、第１０図はホロ
グラムを示す説明図である。

第９図に示すように、本実施例の光学ヘッド５１では、
第１実施例と同様に配置されたガラス基板４の表面（半
導体レーザ２側の端面）に、誘電多層膜をコーティング
してなる偏光ビームスプリッタ膜５３を形成し、表面に
、両面非球面効果を持たせ、且つ金属１膜をコーティン
グした反射型の第１ホログラムレンズ６１と、光束２分
割効果を持たせた透過型の第２ホログラムレンズ６２と
を形成している。尚、前記偏光ビームスプリッタ膜５３
は、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過するようになってい
る。

第１０図に示すように、第１ホログラムレンズ６１は、
偏光ビームスプリッタ膜５２を透過した房り光６０の下
側の略半分が照射される位置に設け、第２ホ［１グラム
レンズ６２Ｇよ、残りの上側の略半分の光が通過する位
置に設けている。尚、第１ホログラムレンズ６１と第２
ホログラムレンズ６２の境界は、ガラス基板４の屈折率
の関係で上下にずれることもある。

また、前記第１ホログラムレンズ６１で反射されてガラ
ス基板４の表面から出射された光を受光づる位置に、フ
ォーカス用光検出器５７が設けられ、萌記第２ホログラ
ムレンズ６２を通過した光を受光する位置に、トラッキ
ング用光検出器５８が設けられている。

半導体レーザ２から出射されたＳ偏光の直線偏光は、ガ
ラス基板４上の偏光ビームスプリッタ膜５３で反射され
、１／４波長板５で円偏光となり、対物レンズ６によっ
て記録媒体３上に照射される。

この記録媒体３で反射された光は、対物レンズ６を通過
し、１／４波長板５を通過しでＰ偏光なり、偏光ビーム
スリッタ膜５３を透過し、ガラス基板４の裏面に照射さ
れる。この光のうちの略半分の光は、第１ホログラムレ
ンズ６１で反射され、ガラス基板４の表面で屈折して、
フォーカス用光検出器５７上に収束して受光される。こ
の場合、透過型の第２ホログラムレンズ６２の端部によ
るナイフェツジ効果を利用してフォーカスエラー信号が
検出される。また、前記偏光ビームスリッタ膜５３を透
過した光のうちの残りの略半分の光束は、第２ホログラ
ムレンズ６２で２分割され、トラッキング用光検出器５
８上に収束して受光される。

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
。

尚、本発明は、再生専用型、追記型、書換型のいずれの
光学ヘッドに対しても適用づることができる。

［発明の効果］ 以上説明１したように本発明によれば、記録媒体からの
戻り光を、光源から記録媒体に向かう光路から分離した
後に分割して、フォーカス、トラッキングの各エラー信
号を検出づるので、検出信号が、光ビームを分割するた
めの回折の影響を受けることがなく、また、記録媒体に
は光源からの１ビームが分割されずに照射されるので光
源の出ｑ４光ｕ１を増大する必要がないという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は光学ヘッドの構成を示す説明図、第２図はホログラ
ムレンズ等が設けられたガラス基板の側面図、第３図（
は第２図のガラス基板上の各部月の配置を示り゛説明図
、第４図は第１ホログラムレンズの作成り法を示づ説明
図、第５図番よ本発明の第２実施例の光学ヘッドの構成
を示す説明図、第６図ないし第８図は本発明の第３実施
例に係り、第６図は光学ヘッドの構成を示す説明図、第
７図は反射型ホログラムを示す示づ説明図、第８図は光
検出器の配置を示？ｌ説明図、第０図及び第１０図は本
発明の第４実施例に係り、第９図は光学ヘッドの構成を
示す説明図、第１０図はホログラムを承り説明図である
。 １・・・光学ヘッド　　　２・・・半導体レーザ３・・
・記録媒体　　　　４・・・ガラス基板７・・・）Ａ−
カス用光検出器 ８・・・］ヘラッキング用光検出器 １１・・・第１ホログラムレンズ １２・・・第２ホし１グラムレンズ １３・・・偏光ビームスプリッタ膜 第１図 トラン７方向 第２図 第３図 第４図 ９ 尤荻土岳 第５因 ３ 第６図

Claims (1)

1. 【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、 前記光源の出射光を記録媒体に導く光学系と、記録媒体
   からの戻り光を光源から記録媒体に向かう光路から分離
   する光路分離手段と、 前記光路分離手段を経た記録媒体からの戻り光を検出す
   る光検出器と、 前記記録媒体からの戻り光の光路中において、前記光路
   分離手段と前記光検出器との間に設けられ、フォーカス
   とトラッキングの少なくとも一方のエラー検出用に光束
   を分割するホログラムレンズと を備えたことを特徴とする光学ヘッド。