JPH06300921A - ホログラム素子及び光ヘッド装置 - Google Patents

ホログラム素子及び光ヘッド装置

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JPH06300921A
JPH06300921A JP5089018A JP8901893A JPH06300921A JP H06300921 A JPH06300921 A JP H06300921A JP 5089018 A JP5089018 A JP 5089018A JP 8901893 A JP8901893 A JP 8901893A JP H06300921 A JPH06300921 A JP H06300921A
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JP
Japan
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light
hologram element
substrate
light source
optical head
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Pending
Application number
JP5089018A
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English (en)
Inventor
Akitomo Oba
昭知 大場
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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  • Polarising Elements (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホログラム素子を用いて光利用率の高い光ヘ
ッド装置の小型化を図る。 【構成】 本発明の光ヘッド装置では、反射型の格子層
3の裏面に偏光ビームスプリッタ層1を有するホログラ
ム素子17を用い、モジュール60内に光源である半導
体レーザチップ25とエラー信号及び記録信号検出用の
光検出素子群26とを一体化して、光ヘッド装置の光学
系を非常に簡素化及び小型化している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はビデオディスクや追記
型光ディスク及び書き替え型の相変化光ディスク用光ヘ
ッド装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ビデオディスクや追記型光ディスク及び
書き替え型の相変化光ディスク用光ヘッド装置では、光
利用率を高めるためプリズムタイプの偏光ビームスプリ
ッタや偏光性を有するホログラム素子が用いられてい
る。後者の例として特開平3−29129号公報記載の
偏光子機能を持つホログラム素子を利用した方法があ
る。
【0003】図5はそのホログラム素子の偏光子機能を
説明するための素子断面図である。基板として複屈折結
晶であるニオブ酸リチウム基板27を用いてプロトン交
換領域29と誘電体の位相補償膜28により格子層を形
成しており、基板結晶の常光は回折させずに素通りさ
せ、異常光は完全に回折させる偏光子機能を有してい
る。
【0004】格子パターンは光ヘッドの焦点誤差信号、
トラック誤差信号を検出するために図6(a)に示すよ
うに回折方向が異なる複数の格子領域から形成されてい
る。同様な格子パターンとして図6(b)のように格子
領域が分割されたパターンもある。
【0005】図7(a)はそのホログラム素子を用いた
光ヘッド装置の光学系を説明するための図である。半導
体レーザ10から出射した光は、ホログラム素子20に
常光として入射し回折されずに透過して、コリメーティ
ングレンズ11、1/4波長板13、対物レンズ12を
通過後、光ディスク14上に集光される。光ディスク1
4からの戻り光は逆の経路を通り、ホログラム素子20
に再入射する。この戻り光はその偏光面が1/4波長板
13により元の偏光に対して90度回転しており、ホロ
グラム素子20に対して異常光として入射するため完全
に回折される。そして、+1次回折光50及び−1次回
折光51が第1光検出器30と第2光検出器31で受光
される。
【0006】図7(b)は光検出器に集光した回折光の
状態を示す図である。図6(a)のホログラム上の領域
A5と領域B6からの回折光は図7(b)に示す収束点
40と41に収束する。焦点誤差信号は図6(a)のホ
ログラムパターン上の分割線9がナイフエッヂとして働
き、これらの回折光よりダブルナイフエッヂ法で検出さ
れる。トラック誤差信号は図7(b)の収束点42、4
3に収束する領域C7と領域D8からの回折光の光量差
からプッシュプル法で検出される。記録信号は第1光検
出器30及び第2光検出器31で受光した光量の和より
検出される。さらに、高次の回折光を受光することによ
り一層信号量を大きくすることができる。
【0007】図8はプリズムタイプの偏光ビームスプリ
ッタ18とホログラム素子21を用いた例である。偏光
ビームスプリッタ18はP偏光は透過し、S偏光は反射
する偏光特性をもつ。半導体レーザ10より出射した光
は偏光ビームスプリッタ18へP偏光として入射するよ
うに設定され、透過後コリメーティングレンズ11、1
/4波長板13、対物レンズ12を通り光ディスク14
に集光される。戻り光は逆の光路を通り1/4波長板1
3によって偏光方向がS偏光に変換されるため偏光ビー
ムスプリッタ18によって全て反射される。その反射光
はホログラム素子21により回折され第1光検出器30
と第2光検出器31で受光される。
【0008】このホログラム素子21は特に偏光性を必
要とせず、通常の等方性の基板に図6の格子パターンを
形成したものでよい。記録信号及び誤差信号の検出方法
は上に述べた図7の例と同じである。
【0009】また、特開平3−125340号公報にホ
ログラムレンズに偏光ビームスプリッタを形成した素子
を用いた光ヘッドが記載されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の光ヘッド
装置に小型化を図るために用いられていた偏光性を有す
るホログラム素子は複屈折結晶基板を用い、また格子形
成方法としてプロトン交換法が必要であったため、基板
材料のコストが高く、製造方法も複雑であった。また、
プリズムタイプの偏光ビームスプリッタを用いた場合
は、光ヘッド装置の小型化が困難であった。
【0011】本発明の目的は、安価なガラス基板でも偏
光性機能が得られ作製が容易なホログラム素子及びそれ
を利用した小型化が可能な光ヘッド装置を提供すること
にある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明のホログラム素子は、基板と前記基板表面
の全面に設けられた光ビームスプリッタ層と前記基板裏
面の全面に形成された格子層から少なくとも構成される
ことを特徴とする。
【0013】(2)本発明の光ヘッド装置は、光源と、
前記光源からの光を記録媒体上に絞り込む結像レンズ系
と、前記記録媒体からの戻り光の偏光を前記光源からの
光の偏光と直交するように変換する4分の1波長板と、
前記光源からの光を前記結像レンズ系へ回折せずに反射
し前記戻り光を回折するホログラム素子と、前記の回折
された光を受光する光検出器から少なくとも構成され、
前記ホログラム素子は(1)に記載のホログラム素子で
あることを特徴とする。
【0014】(3)本発明のホログラム素子は、基板と
前記基板表面全面に設けられた偏光ビームスプリッタ層
と前記基板裏面の全面に形成された格子層と前記格子層
上の全面に形成された全反射膜から少なくとも構成され
ることを特徴とする。
【0015】(4)本発明の光ヘッド装置は、光源と、
前記光源からの光を記録媒体上に絞り込む結像レンズ系
と、前記記録媒体からの戻り光の偏光を前記光源からの
光の偏光と直交するように変換する4分の1波長板と、
前記光源からの光を前記結像レンズ系へ回折せずに反射
し前記戻り光を回折するホログラム素子と、前記回折さ
れた光を受光する光検出器から少なくとも構成され、前
記ホログラム素子は(3)に記載のホログラム素子であ
ることを特徴とする。
【0016】
【作用】本発明のホログラム素子は図1に示すように偏
光性を特に持たない格子層2と反対側の面に偏光ビーム
スプリッタ層1を設けることにより光ヘッドの小型化を
実現する。つまり偏光ビームスプリッタ層1は従来の技
術で述べた偏光ビームスプリッタ18と同じく光ディス
クへ向かう光と光ディスクからの戻り光の光路の分離を
行ない、偏光ビームスプリッタ層1を透過してきた戻り
光を反対面の格子層2によって回折しながら受光面に導
き誤差信号及び記録信号の検出をおこなう。
【0017】
【実施例】図1は本発明の透過型のホログラム素子の第
1の実施例の断面図である。この素子の偏光ビームスプ
リッタ層1は特定の偏光を全て反射し、それに直交する
偏光は全て透過させる偏光分離特性をもち、誘電体多層
膜で実現できる。格子層2はガラス等の誘電体やプラス
チックの基板に図1に示すような凹凸を形成しており、
基板を侵食して凹部分を形成するか、誘電体やフォトレ
ジスト等の新たな物質を堆積して凸部分を形成してい
る。或は、基板表面に光硬化性樹脂を塗布し、格子パタ
ーンを持った凹凸形状の金型を押し付けながら光で硬化
させて形成したり、熱等で軟化したプラスチック基板に
金型を押し付けて転写して格子層2を形成することもで
きる。また、凹凸形状でなく屈折率の高低で対応させて
もよく、その方法としてガラス等の誘電体に対してはイ
オン交換法などがある。
【0018】図10は透過型のホログラム素子の第2の
実施例の断面図である。偏光ビームスプリッタ層のみを
有する偏光ビームスプリッタ板55を格子基板56に張
り付けることによっても構成が可能である。
【0019】図2(a)は透過型ホログラム素子を用い
た本発明の光ヘッド装置の実施例の図である。ホログラ
ム素子16は上で述べた構造となっており、その格子パ
ターンはエラー信号検出用に従来の技術で述べた図6に
示すパターンとなっている。光源の半導体レーザ10か
らの光はホログラム素子16にこの偏光ビームスプリッ
タ層1で全反射される偏光で入射する。その反射光はコ
リメーティングレンズ11でコリーメートされ、1/4
波長板13、対物レンズ12を通過後、光ディスク14
上に集光される。光ディスク14で反射された戻り光は
逆の光路をとおりホログラム素子16に再入射する。こ
の時の偏光は1/4波長板13の往復の通過により元の
偏光方向から90度回転しているためホログラム素子1
6の偏光ビームスプリッタ層1を透過後、裏面の格子層
2により回折され、その回折光は第1及び第2光検出器
30、31で受光される。
【0020】図2(b)は各光検出器での回折光の状態
を示しており、従来の技術で述べた方法と同様にして焦
点、トラック誤差信号及び記録信号が検出される。
【0021】図3は本発明の反射型のホログラム素子の
第1の実施例の断面図である。偏光ビームスプリッタ層
1は図1の透過型と同じ特性をもっており、全反射膜4
は金属膜或は、誘電体膜で形成する。
【0022】図11は反射型のホログラム素子の第2の
実施例の断面図である。偏光ビームスプリッタ層のみを
有する偏光ビームスプリッタ板55を全反射膜を有する
格子基板57に張り付けることによっても構成が可能で
ある。
【0023】図4は反射型のホログラム素子を用いた本
発明の光ヘッド装置の第1の実施例の図である。ホログ
ラム素子17は上で述べた構造となっており、その格子
パターンはエラー信号検出用に従来の技術で述べた図6
に示すパターンとなっている。光源の半導体レーザ10
からの光はホログラム素子17にこの偏光ビームスプリ
ッタ層1で反射される偏光で入射する。その反射光はコ
リメーティングレンズ11でコリーメートされ、1/4
波長板13、対物レンズ12を通過後、光ディスク14
上に集光される。
【0024】光ディスク14で反射された戻り光は逆の
光路のとおりホログラム素子17に再入射する。この時
の偏光は1/4波長板13の往復の通過により元の偏光
方向から90度回転しているためホログラム素子17の
偏光ビームスプリッタ層1を透過後、裏面に全反射膜4
が形成された格子層3により回折され、その回折光は第
1及び第2光検出器30、31で受光される。この回折
光は偏光ビームスプリッタ層1を通過できる偏光のため
損失なく光検出器へ向かう。
【0025】図4(b)は各光検出器での回折光の状態
を示しており、従来の技術で述べた方法と同様にして焦
点、トラック誤差信号及び記録信号が検出される。
【0026】図9(a)は反射型のホログラム素子を用
いた本発明の光ヘッド装置の第2の実施例の図で、上記
の第1の実施例の半導体レーザと光検出器をモジュール
60内に一体化している。図9(b)はそのモジュール
60の図である。半導体レーザチップ25から出射した
光は立ち上げミラー24で反射されホログラム素子17
へ向かう。また、ホログラム素子17からの戻り光は光
検出素子群26に入射して従来の技術で述べたように誤
差信号及び記録信号が検出される。
【0027】上で述べた光ヘッド装置の記録信号検出に
は、+1次回折光と−1次回折光のみを用いているが、
+1次回折光、−1次回折光以外に0次回折光及び高次
の回折光それぞれ又は、それらの光量和よりも検出する
ことができる。
【0028】上で述べたホログラム素子の格子パターン
は図6に示す分割されたパターン以外にも種々のものが
可能で、特に光ヘッド装置構成は格子パターンに制限さ
れない。例えば、非点収差法によるフォーカス信号検出
用に、非点収差を有する回折光を発生する格子パターン
などがあり、それに応じて光検出器の受光面パターンの
みを変えればよい。
【0029】
【発明の効果】本発明のホログラム素子は通常の製造が
簡単な偏光性を持たない格子基板の裏面に偏光ビームス
プリッタ層を設けるだけで構成でき、これにより光利用
率が高く、小型な光ヘッド装置を構成することができ
る。また、ホログラム素子を反射型にすることにより、
光源と光検出器をモジュール化することも可能となり、
光ヘッド装置の一層の小型化及び、薄型化が実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の透過型のホログラム素子の第1の実施
例を示す断面図である。
【図2】本発明の透過型のホログラム素子を用いた光ヘ
ッド装置の実施例を説明する図である。
【図3】本発明の反射型ホログラム素子の第1の実施例
を示す断面図である。
【図4】本発明の反射型のホログラム素子を用いた光ヘ
ッド装置の第1の実施例を説明する図である。
【図5】従来のホログラム素子の断面図である。
【図6】従来のホログラム素子の格子パターンを示す図
である。
【図7】従来の光ヘッド装置を説明する図である。
【図8】従来の光ヘッド装置を説明する図である。
【図9】本発明の反射型のホログラム素子を用いた光ヘ
ッド装置の第2の実施例を説明する図である。
【図10】本発明の透過型のホログラム素子の第2の実
施例を示す断面図である。
【図11】本発明の反射型のホログラム素子の第2の実
施例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 偏光ビームスプリッタ層 2、3 格子層 4 全反射膜 5 領域A 6 領域B 7 領域C 8 領域D 9 分割線 10 半導体レーザ 11 コリメーティングレンズ 12 対物レンズ 13 1/4波長板 14 光ディスク 16、17、20、21 ホログラム素子 18 偏光ビームスプリッタ 19 レンズ 24 立ち上げミラー 25 半導体 レーザチップ 26 光検出素子群 27 ニオブ酸リチウム基板 28 位相補償膜 29 プロトン交換領域 30 第1光検出器 31 第2光検出器 40、41、42、43 収束点 50 +1次回折光 51 −1次回折光 55 偏光ビームスプリッタ板 56、57 格子基板 60 モジュール

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板と前記基板表面の全面に設けられた
    偏光ビームスプリッタ層と前記基板裏面全面に形成され
    た格子層から構成されることを特徴とするホログラム素
    子。
  2. 【請求項2】 光源と、前記光源からの光を記録媒体上
    に絞り込む結像レンズ系と、前記記録媒体からの戻り光
    を前記光源からの光の偏光と直交する偏光に変換する4
    分の1波長板と、前記光源からの光を前記結像レンズ系
    へ回折せずに反射し前記戻り光を回折するホログラム素
    子と、前記の回折された光を受光する光検出器から構成
    され、前記ホログラム素子は請求項1に記載のホログラ
    ム素子であることを特徴とする光ヘッド装置。
  3. 【請求項3】 基板と前記基板表面の全面に設けられた
    偏光ビームスプリッタ層と前記基板裏面全面に形成され
    た格子層と前記格子層上の全面に形成された全反射膜か
    ら構成されることを特徴とするホログラム素子。
  4. 【請求項4】 光源と、前記光源からの光を記録媒体上
    に絞り込む結像レンズ系と、前記記録媒体からの戻り光
    を前記光源からの光の偏光と直交する偏光に変換する4
    分の1波長板と、前記光源からの光を前記結像レンズ系
    へ回折せずに反射し前記戻り光を回折するホログラム素
    子と、前記の回折された光を受光する光検出器から構成
    され、前記ホログラム素子は請求項3に記載のホログラ
    ム素子であることを特徴とする光ヘッド装置。
JP5089018A 1993-04-16 1993-04-16 ホログラム素子及び光ヘッド装置 Pending JPH06300921A (ja)

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Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0954972A (ja) * 1995-08-15 1997-02-25 Nec Corp 光ヘッド装置
NL1006614C2 (nl) * 1996-07-30 2000-07-13 Samsung Electronics Co Ltd Optische pick-up.
KR100403597B1 (ko) * 2001-08-30 2003-10-30 삼성전자주식회사 홀로그램이 형성된 빔스프리터를 구비하는 광픽업장치 및이를 이용한 광축보정방법

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19960326