JPH0630165B2 - 光ピツクアツプ - Google Patents

光ピツクアツプ

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JPH0630165B2
JPH0630165B2 JP60288225A JP28822585A JPH0630165B2 JP H0630165 B2 JPH0630165 B2 JP H0630165B2 JP 60288225 A JP60288225 A JP 60288225A JP 28822585 A JP28822585 A JP 28822585A JP H0630165 B2 JPH0630165 B2 JP H0630165B2
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文雄 山岸
雅之 加藤
信也 長谷川
弘之 池田
雄史 稲垣
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
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    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/43Arrangements comprising a plurality of opto-electronic elements and associated optical interconnections

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体レーザ→記録媒体への照射部→光検知部の光路
を、透明な導光部材で構成し、照射部と光源および検検
知部との間を離して配置可能とし、かつ光学素子をホロ
グラムで作成し、直接導光部材に設置することで、小型
・軽量化を図る。
〔産業上の利用分野〕 レーザディスク装置において、ディスク媒体から情報を
光学的に読取る場合に、光ピックアップ用の光学系を高
速移動させて読取りが行なわれる。したがって光ピック
アップとしては、アクセス時間を短縮したり、装置を小
型化するために、小型軽量であることが必要である。こ
のような要求に応え、かつ低価格化を図るために、従来
のレンズ等の代わりにホログラムを用いることが研究さ
れている。本発明は、このようなホログラムを利用した
光ピックアップに関する。
〔従来の技術〕
第9図は従来の光学レンズを用いた光ピックアップの側
面図である。半導体レーザLDから出射した光は、コリメ
ートレンズ1で平行光に変換された後、真円補正プリズ
ム2→偏光ビームスプリッタ3→ 1/4波長板4の光路を
経て、対物レンズ5で絞られ、ディスク媒体6に照射さ
れる。そして情報を読取った反射光は、対物レンズ5→
1/4波長板4→偏光ビームスプリッタ3→集光レンズ7
→光検知器8の光路を通り、光検知器8によって、電気
信号に変換される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このように従来の光ピックアップでは、多数の群レンズ
などを使用しなければならず、光ピックアップが大形
で、かつ重量が大きいために、高速駆動に支障を来して
いる。また多数の光学レンズを空間的に位置調整して配
置しなければならないので、組立てが困難である。
そこで、光の回折効果を利用した軽量・小型のホログラ
ムレンズの研究がなされているが、本発明は、このよう
な長所をもつホログラムレンズを使用して、光ピックア
ップを実現するものであり、特に光ピックアップの小型
軽量化を図り、高速駆動に適した光ピックアップを提供
すると共に、組立て調整の簡便化を可能にすることにあ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
第1図は本発明による光ピックアップの基本原理を説明
する側面図である。9はガラスやプラスチックなどのよ
うな透明の導光部材であり、各光学素子の搭載機能と光
のガイド機能を兼ねている。LDは半導体レーザ、10はコ
リメート用ホログラム、11は偏光分離ホログラムであ
り、半導体レーザLDから導光部材9に入射した光は、コ
リメート用ホログラム10に導かれて反射すると同時にコ
リメートされ、導光部材9中を全反射して偏光分離ホロ
グラム11に導かれるように、それぞれの光学素子が配置
され、導光部材9上に設けられている。また偏光分離ホ
ログラム11上には、 1/4波長板12が重ねられ、該 1/4波
長板12上に収束用対物ホログラム13が重ねられている。
対物ホログラム13で記録媒体6上にビームが照射され、
その反射光は、偏光分離ホログラム11を介して導光部材
9中に導かれる。この検知信号光は、導光部材9中を全
反射するが、この全反射光が入射できる位置に検知用収
束ホログラム14が配置され、検知用収束ホログラム14で
収束された光を検知できるように、該ホログラム14に対
向する位置に光検知器15が配設されている。
〔作用〕
半導体レーザLDから出射した発散光は、対向位置にある
コリメート用ホログラム10でコリメートされ、かつ導光
部材9中に全反射される。そして導光部材9中で全反射
を繰り返して、偏光分離ホログラム11位置に到達し、該
偏光分離ホログラム11に入射する。そして 1/4波長板12
で円偏光に変換された後、対物ホログラム13で収束さ
れ、記録媒体6に照射される。記録媒体6から反射した
信号光は、対物ホログラム13→ 1/4波長板12→偏光分離
ホログラム11の経路で導かれ、偏光分離ホログラム11を
介して導光部材9中に入射する。そして導光部材9で全
反射を繰り返して検知用収束ホログラム14に到達し、対
向位置の光検知器15に収束されて、電気信号に変換され
る。
このように半導体レーザLD位置や光検知部と記録媒体へ
の照射部との間は、導光部材9を介して光が伝播するの
で、両者間を充分離して配置できる。その結果、半導体
レーザLDや光検知部側は固定にして、記録媒体6への照
射部24のみを微小移動させ、読取り位置の微調やフォ
ーカシングを行なうこともできる。
〔実施例〕
次に本発明による光ピックアップが実際上どのように具
体化されるかを実施例で説明する。第2図は本発明によ
る光ピックアップの実施例を示す部分断面側面図であ
る。導光部材9は、例えば板状ないし角棒状をなし、光
ピックアップの光路となるものである。導光部材9と空
気との境界面における全反射を利用し、半導体レーザLD
からの光が導光部材9内を通って、光ディスク6位置に
ガイドされ、光ディスク6上への収束ビームとして照射
され、、更に光ディスクからの反射光が光検知部に導か
れる。材質はアクリル等のプラススチック、BK7等のガ
ラスのように、半導体レーザ光に対し透明なものが使用
される。
全反射角θTは、sin θT=1/n(n=屈折率) n=1.5でθT=41.8゜となり、全反射角θTがこの角
度以上となるように、図の如く光路を設定する。その結
果、コリメート用ホログラム10で反射された光は、実線
で示す光路16を通して偏光分離ホログラム11に到達し、
更に導光部材9中に入射した反射信号光は、破線で示す
光路17を通して検知用収束ホログラム14に到達する。こ
の導光部材9は、全反射角がθ以上の散乱光を除去する
機能も持つ。
導光部材9に搭載される半導体レーザLDは、数百μm角
の発散光を出射するもので、導光部材9に直接、接着剤
を介して接合するか、第3図に示すように、放熱用のブ
ロック18を介して取付けてもよい。
コリメート用ホログラム10は、半導体レーザLDから出射
した発散光を平行光に直すためのものであるが、平行光
を導光部材9中に全反射させるため、反射型ホログラム
である。位相型ホログラムを用いる場合は、第4図のよ
うに、発散光19と斜めの平行光を、ホログラム記録媒体
21に、両側から照射することで作成される。また第5図
のように、導光部材9に直接レリーフを形成し、この上
に反射膜22をアルミニウム蒸着等で形成し、反射ホログ
ラムを得てもよい。なお、コリメート用ホログラム10で
コリメートされる光は、必ずしも正確な平行光である必
要はなく、徐々に発散する光でもよい。
偏光分離ホログラム11は、表面レリーフ型ホログラムで
は、S偏光を回折し、P偏光は透過させる機能を持つ。
第6図はこの偏光分離ホログラム11の作用を示す側面図
である。(イ)はP偏光を使用した例であり、コリメー
ト用ホログラム10から伝播して来たP偏光は、偏光分離
ホログラム11を透過して、次の 1/4波長板12で円偏光に
変換される。また記録媒体6からの反射信号光は、 1/4
波長板12によりS偏光となって入射し、導光部材9中に
回折される。S偏光を使用した場合は、(ロ)のように
コリメート用ホログラム10から伝播して来たS偏光は、
偏光分離ホログラム11により、次の 1/4波長板12中に回
折される。また記録媒体6からの反射信号元は、 1/4波
長板12でP偏光となって入射し、かつそのまま導光部材
9中に透過される。なお第1図および第2図では、P偏
光の場合を仮定して示されている。
1/4波長板12は、偏光分離ホログラム11から入射する光
を円偏光に変換して、対物ホログラム13に入射し、また
記録媒体6で反射された円偏光をP偏光またはS偏光に
変換するものである。対物ホログラム13は、平行光を収
束し、光ディスク6上に1μm程度のビームに絞るもの
であり、位相ホログラムのようにいかなる偏光も収束で
きる等方的なホログラムを用いる。なお、表面レリーフ
ホログラムでも等方的なホログラムが可能であり、これ
を用いてもよい。
検知用収束ホログラム14は、導光部材9中を破線で示す
経路で伝播して来た平行光を、光検知器15に反射・集光
するもので、一般的には収差を持った光を発生させるよ
うにするとよい。作成法は、第4図、第5図で説明した
方法と同じであるが、球面波か平行波の一方に収差を持
たせることにより、フォーカシング及びトラッキングサ
ーボに必要な光を得ることが出来る。
光検知器15は、ディスク面で反射し導光部材9中を伝播
して来た信号光を検知して電気信号に変換し、トラッキ
ング及びフォーカシングサーボ信号を得るもので、四分
割検知器が用いられる。
なお各ホログラムは、導光部材9上に積層するのが良
い。
本発明の光ピックアップを光ディスクの読取り用として
具体化した例を第7図、第8図に示す。第7図は、導光
部材がアーム91になっており、その回転軸23寄りの位置
に、半導体レーザLDと光検知器15が配設されている。そ
して先端に、第2図の偏光分離ホログラム11、 1/4波長
板12および対物ホログラム13から成る照射部24が設設け
られている。半導体レーザLDから出射した光が、アーム
式導光部材91中を伝播して照射部24の偏光分離ホログラ
ムに至る光路、照射部24で検知した反射信号光が、偏光
分離ホログラムからアーム式導光部材91中を伝播して光
検知器15に至る光路は、第2図で説明したとおりであ
る。
(ロ)は照射部24の拡大図でり、照射部24の周囲にはフ
ォーカシング方向用コイル25が装備され、側面にトラッ
キング方向用コイル26が装備されている。また照射部24
の付近には、間隔をおいて永久磁石27、27が配設され、
トラッキング用コイル26に対向して、永久磁石28が配設
されている。そのためフォーカシング方向コイル25に通
電すると、永久磁石27、27との間に作用する磁力で、照
射部24が光ディスク方向に変位し、フォーカシングが行
なわれる。また、トラッキング方向コイル26に通電する
と、永久磁石28との間に作用する磁力で、照射部24がト
ラッキング方向に移動し、トラッキング方向の微調が行
なわれる。
アーム式導光部材91は、その回転軸23側が固定状態であ
っても、アーム91は多少撓み得るため、上記のようにコ
イル25、26への通電によって、照射部24を敏速に微小変
位させ、フォーカシングおよびトラッキングを行なうこ
とができる。
第8図はアーム式導光部材91に代えて、導光部材を円板
92にした例である。したがって円板92に半導体レーザL
D、光検知器15および照射部24が搭載されている。そし
て半導体レーザLD→照射部24→光検知器15の光路が、透
明円板92により形成される。なおフォーカシングは、円
板92の回転軸29が上下動することにより、トラッキング
は、円板92が回転軸29の回りに回動することで行なわれ
る。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、読取りビームの発生か
ら、記録媒体への照射、反射信号光の検知に至る各素子
が、1つの導光部材に搭載され、かつコリメートや収
束、偏光などのための素子は、ホログラムで構成されて
いるので、光ピックアップが全体として、小型・軽量化
され、高速アクセスに適している。また薄型形状となる
ため、狭い個所に実装するのに適しており、各部品を導
光部材上に設けるので、多数の光学レンズを三次元的に
位置調整しながら組立てるのに比べると、製造が極めて
容易になる。半導体レーザおよび光検知部から離れた位
置に記録媒体への照射部を配置し、導光部材で光学的に
接続できるため、先端の照射部のみを高速に微動させる
ことで、高速にフォーカシングおよびトラッキング方向
の微調が行なえる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による光ピックアップの基本原理を説明
する側面図、第2図は本発明による光ピックアップの実
施例を示す部分断面側面図、第3図は半導体レーザの取
付け部の別案、第4図は位相型ホログラムの作成方法を
例示する側面図、第5図はレリーフ式コリメート用ホロ
グラムの作成方法を例示する断面図、第6図は偏光分離
ホログラムの偏光分離作用を示す側面図、第7図は導光
部材がアーム式の実施例を示す全容図と照射部拡大図、
第8図は導光部材が回転板式の実施例を示す斜視図と縦
断面図、第9図は従来の光ピックアップを示す側面図で
ある。 図において、LDは半導体レーザ、6は記録媒体(光ディ
スク)、9は導光部材、91はアーム式導光部材、92は円
板式導光部材、10はコリメート用ホログラム、11は偏光
分離ホログラム、12は 1/4波長板、13は対物ホログラ
ム、14は検知用収束ホログラム、15は光検知器をそれぞ
れ示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 弘之 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 稲垣 雄史 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体レーザ光をコリメートするコリメー
    ト用ホログラム(10)、 該コリメート用ホログラム(10)でコリメートされた光を
    偏光分離するための偏光分離ホログラム(11)、 反射信号光を光検知器(15)に収束させるための検知用収
    束ホログラム(14)、 のそれぞれを導光部材(9)の表面に配設すると共に、 該導光部材(9)で、半導体レーザ(LD)→コリメート用ホ
    ログラム(10)→偏光分離ホログラム(11)、偏光分離ホロ
    グラム(11)→検知用収束ホログラム(14)→光検知器(1
    5)、の光路を形成せしめ、 偏光分離ホログラム(11)上に、偏光分離光を円偏光にす
    るための 1/4波長板(12)を重ね、該 1/4波長板(12)上に
    円偏光光を収束するための対物収束ホログラム(13)を重
    ね、 半導体レーザ(LD)から出射した光が、半導体レーザ(LD)
    →コリメート用ホログラム(10)→偏光分離ホログラム(1
    1)の順に導かれ、記録媒体(6)からの反射信号光が偏光
    分離ホログラム(11)→検知用収束ホログラム(14)→光検
    知器(15)の順に導かれるように、それぞれの素子を配置
    したことを特徴とする光ピックアップ。
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