JPH0352145A - 光ピックアップ - 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、レーザ光を用いて光磁気ディスク等の光記憶
媒体に記憶される情報の記録や読出し及びサーボ信号検
出を行うための光ピックアップに関するものである。

本発明は特に偏光を利用して信号を検出する光学系の簡
略化に有力な手段を提供するものである。

従来の技術 光磁気ディスクのピットにレーザ光を照射すると記録信
号に対応して偏光面が回転して反射される。そこで偏光
ビームスプリツタやヴオランストンプリズム等を用いて
偏光分離を行うことにより信号検出が可能となる。光磁
気ディスクに記憶される情報の読出しをレーザ光を用い
て行ろ従来の光ピックアップの一例を第７図に示す。光
源としての半導体レーザ７１、この半導体レーザから出
射する光を光磁気記憶媒体７４上に収束するためのコリ
メーシーンレンズ７２及び集光レンズ７３、前記光磁気
記憶媒体７４で反射する光のうち光磁気記憶媒体に記憶
された情報に応じて偏光面の回転している光の成分を分
離して受光素子７９１に導くための偏光ビームスブリッ
タ７８、前記光磁気記憶媒体で反射する光の一部を分離
してさらにこの反射光に非点収差等を与え、光磁気ディ
スク上に収束された光の焦点ずれ、トラッキングずれを
検出可能にして受光素子７９０に結像せしめるためのビ
ームスブリッタ７５及びシリンドリカルレンズ７６、及
び四分割の受光素子７９０を含んで構成されている。

この様に、通常の光ピックアップは光磁気ディスクの表
面で反射するレーザ光を受光素子に導くためのビームス
プリツタや反射光に非点収差等を与え、光磁気ディスク
に収束された光の焦点ずれを検出可能にして受光素子に
結像せしめるためのシリンドリカルレンズ等が必要とさ
れるので、光学部品点数が増え光軸合わせが困難となり
製造価格が高価なものとなり、また光ピックアップを小
型化する上で大きな問題となっていた。

一方コンパクトディスク用光ピックアップの光学系を簡
素化するためにビームスプリブタとプリズムを一枚のホ
ログラムで代替えしたホログラムヘッドが提案されてい
る。

このホログラム型の光ピックアップの概略を第８図に示
す。半導体レーザ８１より放射された光は、ホログラム
８２を通過し、対物レンズ８３によりコンパクトディス
ク８４の表面に集光される。

ディスク８４の表面で反射され記録情報に応じて反射光
量の変調されて広がる光は、再度対物レンズ８３により
収束され一部は半導体レーザ８１に戻るが、一部は二つ
の領域（ＲｌとＲ２）に分割されたホログラム素子（レ
ンズ）８２により二方向に分割され、四分割の受光素子
８５に結像され、ナイフエッジ法により焦点エラー信号
、またプッシュプル法によりトラッキングサーボ信号が
検出されるとともに、前記コンパクトディスクの信号が
検出される。

発明が解決しようとする課題 ところがこのようなホログラムを用いて光磁気ディスク
用のホログラム型光ピックアップを実現するためには偏
光分離比機能を有するホログラム素子が必要であり、特
に往復光路型の小型の光ピ，クアップヘッドを実現する
ことは困難であった。

本発明はかかる問題を克服し小型軽量の特に往復光路型
の光磁気ディスク用ホログラム型光ピックアップを提供
するものである。

課題を解決するための手段 本発明は、偏光を放射するレーザと、前記レーザから出
射する光を光記憶媒体上に収束するための光学レンズと
、前記光記憶媒体によって反射される光の光路中に配置
され、前記反射光のうち前記光記録媒体に記録されてい
る情報に応じて偏光面の回転している光のうちの直交成
分のみを分離して回折する第一の回折素子と、反射光に
所定波面を生成する第二の回折素子、前記第一及び第二
の回折素子で回折される光を検出するための受光素子を
含んで構成される光ピックアップを提供するものである
。さらに、本発明は上記光ピックアップに次の手段を提
供するものである。

（１）前記第一の回折素子が偏光異方性を有するホログ
ラム素子であり、且つ第二の回折素子が偏光等方性を有
するホログラム素子である。

（２）前記第一及び第二の回折素子が同一基板上に形成
されている。

（３）前記基板がＸ方位カットもしくはｙ方位カットの
リチウムニオベート基板であり第一の回折素子が基板表
面近傍にイオン交換法により形成されたホログラム素子
であり、かつ第二の回折素子が前記第一の回折格子の形
成された表面と同一もしくは異なる基板表面に形成され
た凹凸構造のホログラム素子である。

（４）前記第一の回折素子が二枚の透明基板に挟まれた
液晶で形成されており、また第二の回折素子が液晶を挟
む基板の表面に形成されている。

（５）前記第一及び第二の回折素子がレーザからの放射
光が光磁気記録媒体に向かう光路中に配置されている。

作用 本発明は記録信号を読み出ナための偏光異方性を有する
ホログラムとサーボ信号を読み出すための偏光等方性ホ
ログラムの二種類のホログラムを用いることにより、小
型軽量の特に往復光路型の光磁気ディスク用ホログラム
型光ピックアップを可能ならしめるものである。

実施例 本発明の詳細を実施例を用いて説明する。

本発明の光ピックアップの第１の実施例の概略を第１図
に示す。一定方向に偏光を有する半導体レーザ１１から
放射された光は偏光異方性ホログラム素子１２、及び偏
光等方性ホログラム素子１３を通過し、集光レンズ１４
によりその表面に所定のトラックｌ５に沿って信号の記
録されたビットｌ６を有する光磁気ディスク１７の一つ
のビットの近傍に集光されて照射される。そのレーザ光
は表面で反射され、再度集光レンズ１４を通過し、偏光
異方性ホログラム素子１２及び偏光等方性ホログラム素
子１３の方向に向かつ。そして光磁気ディスクに信号が
記憶されているピットにレーザ光が照射されている場合
にはレーザ光の偏光面が記録されていないピットからの
反射光の偏光面に対して回転されて反射される。また集
光レンズによる集光点が光磁気ディスク上のビット上に
存在しないときには、即ちフォーカスずれやトラッキン
グずれが生じる時には、反射光の波面や強度分布に乱れ
が生ずる。そこでまず等方性のホログラム素子１３で回
折される光は非点収差を発生するよう波面変換され、四
分割のサーボ信号用受光素子１９に到達する。ここで　
フォーカスずれやトラッキングずれが生じている場合に
は四分割の受光素子１９上の光強度分布が一様でなくな
り、それらを検出することによりフォーカスエラー信号
、トラッキングエラー信号を得ることができ、逆にこれ
らをサーボ信号として利用することにより記録信号の読
出しをスムーズに行うことを可能にすることができる。

一方記憶信号に応じて偏光方向の回転している反射光の
うちの直交した成分の光は等方性ホログラムをＯ次回折
光として通過した後、偏光異方性ホログラム素子１２に
より回折と波面変換を受け記録信号検出用受光素子１８
に集光され記憶信号が検出される。

このよつに、第ｌ図からも明らかなごとく、極めて小型
でかつ正確に信号検出の可能な高性能光ピックアップが
実現できる。

本実施例に用いた偏光異方性ホログラム素子１２の概略
を第２図に示す。ホログラム素子はＸ方位カットのリチ
ウムニオベート基板２１の表面ににほぼ周期的にプロト
ン交換を施すことにより形成されている。リチウムニオ
ベートにプロトン交換を施された領域２２ではプロトン
交換されない領域２３に比較して、常光線（偏光方向が
Ｙ方向の光線）に対しては屈折率がほとんど変化せず、
また異常光線（偏光方向がＺ方向の光線）に対しては屈
折率が増加する。その結果、常光線と異常光線に対して
回折効率が異なり偏光分離作用を有することになり、従
って光磁気ディスクの情報の記録されていないピットか
らの反射光の偏光方向を常光線となるように設定するこ
とにより、光磁気ディスクにより反射されしかも記録情
報に応じて偏光方向が回転されたその直交成分だけを回
折光として検出することができる。この場合回折効率は
必ずしも１００％である必要はなく偏光異方性ホログラ
ムの作製は比較的容易である。

また以上の第一の実施例に用いた等方性ホログラム１３
の概略を第３図に示す。ガラス基板３１の表面にフォト
リングラフィイと化学エッチングにより凹凸構造３２を
形成したものである。このホログラムは偏光異方性は有
せず、即ち等方性ホログラムであり、光磁気ディスクに
記録された情報には無関係に一定の効率で光磁気ディス
クからの反射光を回折する。従ってこの光ピックアップ
ではサーボ信号検出用の回折光光強度、即ち等方性ホロ
グラムからの一次回折光強度が光磁気ディスクに記録さ
れた信号に依存しないので記録信号がサーボ信号に影響
を与えることはなく高性能な光磁気ディスク用のピック
アップを実現することが可能である。

第１の実施例では偏光異方性ホログラム素子と等方性ホ
ログラム素子が異なる基板を用いた場合を示したが、同
一基板上に形成することも可能である。次に偏光異方性
ホログラム素子と等方性ホログラム素子が同一基板上に
形成した場合の第２の実施例を述べる。

第２の実施例に用いるホログラム素子の概略を第４図に
示す。Ｘ方位カットのリチウムニオベート基板４１を用
い第１の実施例における異方性ホログラム素子１２は、
第一の実施例と同様に基板の第一の表面４２ににほぼ周
期的にプロトン交換領域４５を形成することにより作製
されている。

同様に、常光ａ（偏光方向がＹ方向の光線）に対しては
屈折率がほとんど変化せず、また異常光線（偏光方向が
Ｚ方向の光線）に対しては屈折率が増加するので、常光
線と異常光線に対して回折効率が異なり偏光分離作用を
有することになり、従って光磁気ディスクの情報の記録
されていないピットからの反射光の偏光方向を常光線と
なるように設定することにより、光磁気ディスクにより
反射されしかも記録情報に応じて偏光方向が回転された
その直交成分だけを回折光として検出することができる
。

また第１の実施例における等方性ホログラム素子１３は
、このリチウムニオベート基板４１のブロトン交換され
た基板の表面とは異なるもう一方の表面４３に酸化シリ
コン等の誘電体薄８４４を形成し、フォトリングラフィ
イとエッチングにより凹凸構造を形成したものである。

このホログラム素子は既に説明したように、偏光異方性
のホログラムと偏光等方性のホログラムが同一基板上に
形成されている。したがって、光ピックアップのより一
層の小型化、薄型化が可能となる。

本発明の光ピックアップの第２の実施例全体を第５図に
示す。一定方向に偏光を有する半導体レーザ１１から放
射された光はホログラム素子５０を通過し、集光レンズ
５１によりその表面に所定のトラックに沿って信号の記
録されたビットを有する光磁気ディスク１７の一つのピ
ットの近傍に集光されて照射される。素子５０はたとえ
ば第４図に示したものである。素子５０を通過したレー
ザ光はピット表面で反射され、再度集光レンズ５０を通
過し、ホログラム素子の方向に向かう。そして光磁気デ
ィスクからの反射光には第一の実施例で示した如く記憶
情報及びフォーカスずれやトラッキングずれの情報が含
まれている。そこでまず誘電体の等方性ホログラム素子
で回折される光は非点収差を発生するよう波面変換され
四分割の受光素子１９に到達する。ここでフォーカスず
れやトラッキングずれが生じている場合には四分割の受
光素子上の光強度分布が一様でなくなり、それらを検出
することによりフォーカスエラー信号、トラッキングエ
ラー信号を得ることができ、逆にこれらをサーボ信号と
して利用することにより記録信号の読出しをスムーズに
行うことが可能である事は第一の実施例と全く同様であ
る。

また記憶信号に応じて偏光方向の回転している反射光の
うちの直交成分の光は偏光異方性ホログラム素子により
回折と波面変換を受け受光素子に集光され記憶信号が検
出される。

第５図の実施例は、ホログラム素子５０がさらにコンパ
クト化され、より一層の小型化が可能となる。

この第２の実施例では、リチウムニオベート基板を用い
異方性ホログラム素子と等方性ホログラム素子が異なる
面に形成されている場合を示しているが、必ずしもこれ
に限られるものではない。

すなわちリチウムニオベート基板の片一方の面にプロト
ン交換を施すことにより偏光異方性ホログラムを作製し
さらにその上に誘電体薄膜で凹凸構造を形成して等方性
ホログラムを形成するか、もしくは基板表面の一部にプ
ロトン交換を施し異方性ホログラム素子を形成し、残り
の一部分の表面に凹凸構造を形成して等方性ホログラム
を形成することも可能である。

第１及び第２の実施例においでは、Ｘ方位のリチウムニ
オベート基板を用いているがＹ方位であってもかまわな
い、この場合　常光線は偏光方向がＸ方向の光線となり
プロトン交換された領域は常光線に対して屈折率がほと
んど変化せず、また異常光線は偏光方向が２方向の光線
であり屈折率が増加する。その結果、同様に常光線と異
常光線に対して回折効率が異なり偏光分離作用を有する
ことになる。従って光磁気ディスクの情報の記録されて
いないピットからの反射光の偏光方向を常光線となるよ
うに設定することにより、光磁気ディスクにより反射さ
れしかも記録情報に応じて偏光方向が回転されたその直
交成分だけを回折光として検出することができることは
第１の実施例と全く同様である。

また第１及び第２の実施例においては、リチウムニオベ
ート基板を用いて偏光異方性ホログラムを作製している
が、他の一軸性の結晶例えば液晶を用いても実現できる
。第６図に正の誘電異方性を有するネマチック液晶を用
いた場合のホログラム素子の例を示す。

Ｅ１１．６２はガラス基板、６３、６４はほぼ周期的な
構造を有する透明電極である。また６５、６６は配向膜
であり６７のネマチック液晶はその分子の長袖がＡ方向
にホモジニアス配向している。

透明電極８３と６４の間に電圧を印加することにより電
圧の印加された液晶層６８は液晶分子の長袖が基板に垂
直方向に再配列する。その結果Ａ方向に偏光方向を有す
る光に対してのみ周期的な屈折率分布が生じ、即ち液晶
分子の長袖が基板に垂直方向に再配列した領域はＡ方向
に偏光方向を有するする光に対して屈折率が減少するの
で、偏光異方性を有するホログラムが形成される。また
６９は基板表面に形成された酸化シリコン膜の凹凸構造
であり、第２の実施例の第５図の場合の素子５０と同様
に偏光等方性ホログラムを形成している。第８図では、
正の誘電異方性を有しホモジニアス配向された液晶層を
用いたホログラム素子を示したが、負の誘電異方性を有
しホメオト口ピック配向された液晶を用いることも可能
である。

また以上の実施例では、フォーカスサーボ信号の検出方
式として非点収差法を用い非点収差を与える等方性ホロ
グラムを形成したが、非点収差法に限らずナイフエッジ
法やスポットサイズ検出法等を用いることも可能である
。

更に前記実施例の光ピックアップでは半導体レーザ、受
光素子及びホログラムを独立分離して記載しているが、
これらの素子が同一のマウントに一体化して形成するこ
とも可能である。この場合には光学系のアラインメント
がきわめて容易となり、より一層の小型化、低コストの
光ピックアップの製造が可能となる。

発明の効果 以上に示したように本発明は従来の光磁気ディスク用の
ピックアップの課題を克服し、従来に比べ大幅に小型軽
量の光磁気ディスク用ホログラム型光ピックアップを提
供することが可能となり、高性能な小型光ピックアップ
の実現に大きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光ピックアップの第１の実施例の概略
図、第２図は第１の実施例に用いた偏光異方性ホログラ
ムの概略図、第３図は第１の実施例に用いた偏光等方性
ホログラムの概略図、第４図は第２の実施例に用いたホ
ログラム素子の概略図、第５図は本発明の光ピックアッ
プの第２の実施例の概略図、第６図は第２の実施例に用
いる液晶を用いたホログラム素子の概略図、第７図は従
来の光磁気ディスク用光ピックアップの概略図、第８図
は提案されている光磁気ディスク用ホログラムヘッドの
概略図である。 １１●●●半導体レーザ、１２●●●偏光異方性ホログ
ラム、１３●●●等方性ホログラム、１４●●●集光レ
ンズ、１７●●●光磁気ディスク、１８，１９●●●受
光素子。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）偏光を放射するレーザと、前記レーザから出射す
   る光を光記憶媒体上に収束するための光学レンズと、前
   記光記憶媒体によって反射される光の光路中に配置され
   、前記反射光のうち前記光記録媒体に記録されている情
   報に応じて偏光面の回転している光のうちの直交成分の
   みを分離して回折する第一の回折素子と、反射光を受け
   てに所定波面を生成する第二の回折素子、前記第一及び
   第二の回折素子で回折される光を検出するための受光素
   子を含んで構成される光ピックアップ。
2. （２）第一の回折素子が偏光異方性を有するホログラム
   素子であり、且つ第二の回折素子が偏光等方性を有する
   ホログラム素子であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の光ピックアップ。
3. （３）第一及び第二の回折素子が同一基板上に形成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光
   ピックアップ。
4. （４）基板がＸ方位カットもしくはｙ方位カットのリチ
   ウムニオベート基板であり第一の回折素子が基板表面近
   傍にイオン交換法により形成されたホログラム素子であ
   り、かつ第二の回折素子が前記第一の回折格子の形成さ
   れた表面と同一もしくは異なる基板表面に形成された凹
   凸構造のホログラム素子であることを特徴とする特許請
   求の範囲第３項記載の光ピックアップ。
5. （５）第一の回折素子が二枚の透明基板に挟まれた液晶
   で形成されており、また第二の回折素子が液晶を挟む基
   板の表面に形成されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第３項記載の光ピックアップ。
6. （６）第一及び第二の回折素子がレーザからの放射光の
   光記録媒体に向かう光路中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項記載の光ピックアップ。