JPH07121922A - 光ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高性能で小型の安価な光ヘッドを得る。 【構成】 斜め台１にシリコン基板２をのせ、そのシリ
コン基板２上に半導体レーザ３をマウントすると共に光
検出器８と光検出部を形成し、光回折素子５と一体的に
構成しパケージ化する。半導体レーザ３はシリコン基板
２と平行な方向に光を出射させ、偏光分離素子４のハー
フミラー面４ａで反射させた後、光回折素子５及び対物
レンズ６を経て光磁気記録媒体７に照射され、反射光は
対物レンズ６及び光回折素子５を経て、光回折素子５か
らの０次回折光は光磁気信号検出用の光として光検出器
８で受光し、光回折素子５からの±ｌ次回折光は光検出
部で受光される。光回折素子５には、１本のメインビー
ムと２本のサブビームに出射光を分離するグレーティン
グ５ａと、±ｌ次回折光に互いに逆方向のパワーをもた
せるホログラム５ｂを形成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光磁気記録媒体に対し
て情報の記録、再生を行う光ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光ヘッドの小型化として、半導体
レーザ素子と光検出器を同一基板上に配置し、半導体レ
ーザ素子と光検出器とホログラムと偏光分離素子とを一
体パケージ化した集積型光磁気ピックアップが提案され
ている。

【０００３】本出願人は、例えば特願平４ー１６５９２
７号において、図８及び図９に示す光磁気ピックアップ
を提案している。この関連技術としての光磁気ピックア
ップは、図８に示すように、半導体レーザ素子４１から
基板４０と平行の方向に光が出射され、分離プリズム４
２に形成された外部反射面４２ａによって反射されて基
板４０の上面と直交した方向、すなわち図中上方に向か
う。

【０００４】外部反射面４２ａには、グレーティング４
３が形成されていて、反射光は１本のメインビームと２
本のサブビームに分離され、回折素子４４、コリメータ
レンズ４５、対物レンズ４６を経て、光磁気記録媒体４
７に照射される。光磁気記録媒体４７で反射された戻り
光は、対物レンズ４６、コリメータレンズ４５を経て、
回折素子４４に入射し、±（＋or−）１次回折光を信号
検出用の光として使用し、０次透過光は使用しない。

【０００５】回折素子４４からの回折光は、４５°ロー
テータ４８を透過したことで、４５°ローテータ４８に
入射した回折光に対して偏光方向が４５°光軸回りに回
転し、偏光プリズム４２に入射する。そして、偏光プリ
ズム４２に入射した光は、接合面４２ｂに形成された偏
光膜の作用によりＰ偏光成分はそのまま透過され光検出
器４９に入射し、Ｓ偏光成分は反射後さらにもう１度折
り返しの反射を受けて光検出器４９に入射する。

【０００６】光検出器４９は、図９に示すように、メイ
ンビームを受光する領域４９Ｂと２本のサブビームを受
光する領域４９Ａ，４９Ｃの３分割にされており、さら
に中央の検出領域４９Ｂが、領域４９ａ，４９ｂ，４９
ｃの３分割になっている。光検出器５０に関しても同様
である。フォーカスエラー信号の検出には、受光領域４
９Ｂ，５０Ｂを用いてビームサイズ法で行い、トラック
エラー信号の検出には、受光領域４９Ａ，４９Ｃ，５０
Ａ，５０Ｃを用いて３ビーム法で行う。また、光磁気信
号は、受光領域４９Ｂ，５０Ｂを用いて検出する。

【０００７】また、特開平４ー３０１２２８号公報の光
ヘッドは、図１０に示すように、半導体レーザ素子６１
から出射した光が、コリメータレンズ６２、ビームスプ
リッタ６３、対物レンズ６４を経て、光磁気記録媒体６
５に照射される。光磁気記録媒体６５からの反射光は、
対物レンズ６４を経て、ホログラム６６で０次回折光と
±１次回折光に分離される。そして、これらの光は、集
光レンズ６７、１／２波長板６８を経て、０次回折光
は、偏光ビームスプリッタ６９に入射し、接合面６９ａ
の偏光膜の作用により、Ｐ偏光成分は透過して光検出器
７０の受光領域７０Ａで受光され、Ｓ偏光成分は反射し
て光検出器７０の受光領域７０Ｂで受光される。一方、
ホログラム６６で回折された±１次回折光は、それぞれ
光検出器７１、７２で受光される。

【０００８】光検出器７０は、図１１に示すように、３
分割の受光領域７０Ａ〜７０Ｃよりなり、さらに受光領
域７０Ａ〜７０Ｃはそれぞれ３分割の受光領域７０ａ〜
７０ｃ，７０ｄ〜７０ｆ，７０ｇ〜７０ｉより構成され
ている。光検出器７１、７２も同様に３分割の受光領域
７１Ａ〜７１Ｃ７２Ａ〜７２Ｃより構成されている。

【０００９】そして、フォーカスエラー信号検出には、
光検出器７０の受光領域７０Ａ，７０Ｂを用いてビーム
サイズ法で検出し、トラックエラー信号検出には、受光
領域７０Ａを用いてプッシュプル法で検出する。また、
光磁気信号検出には、光検出器７０の受光領域７０Ａ，
７０Ｂを用いて検出する。光検出器７１、７２は、トラ
ッキングエラー信号のオフセットの補正として用いられ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】特願平４ー１６５９２
７号の集積型光磁気ピックアップにおいては、小型化は
可能であるが、半導体レーザ素子から出射された光は、
回折素子を０次回折光で透過した後、対物レンズで光磁
気記録媒体に集光される。したがって、対物レンズから
光磁気記録媒体へ照射する光の光量を確保するために、
回折素子の０次回折効率が高い効率を要求される。しか
し、光磁気記録媒体からの反射光を光磁気信号検出用の
光として分離するのに回折素子からの±１次回折光を用
いるため、回折素子の０次解説の効率を高くすると光磁
気検出用の光量が低下し、Ｃ／Ｎ劣化の原因となる。

【００１１】一方、特開平４ー３０１２２８号公報で
は、回折素子の０次回折光で光磁気記録信号を得ている
ため、前記の特願平４ー１６５９２７号のような光量不
足に伴う問題は生じないが、このような構成では、光路
が折り曲げられているので、折り曲げられた光路の長さ
分だけ光磁気ピックアップが大きくなり、小型化に限界
が生じる。さらに、光源と検出系とが空間的に離れてし
まうので、耐環境性が保ち難いという問題が生じる。

【００１２】また、上記の２つの光ピックアップの構成
では、偏光分離素子を用いて光磁気信号検出用の光検出
器と制御用の光検出器を共用しているため、偏光分離素
子または光検出器を精密に位置調整をするといった困難
な作業が必要となる。

【００１３】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、高性能で小型の安価な光ヘッドを提供すること
を目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の光ヘッ
ドは、光を発生する半導体レーザと、前記半導体レーザ
からの光を光磁気記録媒体に集光する集光手段と、前記
半導体レーザと前記集光手段との間に配置され、前記光
磁気記録媒体で反射された戻り光を回折する回折手段
と、前記回折手段により回折された光を偏光方向に応じ
て分離する偏光分離手段と、前記回折手段の回折光に基
づいて制御信号を生成し、前記回折手段からの０次回折
光より光磁気再生信号を生成するために、前記偏光分離
手段により分離された光を検出する光検出手段とを備
え、前記半導体レーザと前記光検出手段とを同一基板上
に形成すると共に、同一基板上に形成された前記半導体
レーザ及び前記光検出手段と、前記回折手段と、前記偏
光分離手段とを一体的に構成することで、前記偏光分離
手段または前記光検出手段を精密に位置調整をするとい
った困難な作業を必要とせず、高性能で小型の安価な光
ヘッドの実現を可能とする。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて述べる。

【００１６】図１ないし図３は本発明の第１実施例に係
わり、図１は光ヘッドの構成を示す構成図、図２は図１
の光回折素子をｙ方向からみた透視図、図３は図１のシ
リコン基板上の光検出部の構成を示す構成図である。

【００１７】この第１実施例の光ヘッドでは、図１に示
すように、斜め台１にシリコン基板２をのせ、そのシリ
コン基板２上に半導体レーザ３をマウントすると共に、
光検出器８と第１〜第２の検出部９、１０（図２参照）
を形成し、光回折素子５と一体的に構成しパケージ化す
る。半導体レーザ３からは、シリコン基板２と平行な方
向に光を出射させ、これをハーフミラー面４ａを兼ね備
えた偏光分離素子４のハーフミラー面４ａで反射させた
後、光回折素子５及び対物レンズ６を経て光磁気記録媒
体７に照射する。

【００１８】尚、図１ないし図３では、光磁気記録媒体
７の情報トラックと平行な方向をｙ、それと直交するト
ラッキング方向をｘ方向とする。

【００１９】光磁気記録媒体７での反射光（戻り光）
は、対物レンズ６及び光回折素子５を経て、光回折素子
５からの０次回折光は光磁気信号検出用の光として光検
出器８で受光し、光回折素子５からの±ｌ次回折光は光
検出部９、１０で受光される。光回折素子５には、シリ
コン基板２に面する表面に、１本のメインビームと２本
のサブビームに出射光を分離するグレーティング５ａを
形成し、反対側の表面には、±ｌ次回折光に互いに逆方
向のパワーをもたせるレンズ作用を有するホログラム５
ｂを形成している。

【００２０】上記構成において、半導体レーザ３から出
射された光は、偏光分離素子４のハーフミラー面４ａで
Ｚ方向に反射されて光回折素子５に入射し、グレーティ
ング５ａでｌ本のメインビーム（０次回折光）と２本の
サブビーム（±ｌ次回折光）に分離した後、ホログラム
５ｂを０次回折光で透過して対物レンズ６で光磁気記録
媒体７にグレーティング５ａで分離された３本のビーム
を光磁気記録媒体７の情報トラックに対して、わずかな
角度をもって集光させるようにする。

【００２１】ここで、半導体レーザ３からの出射光は、
ｘ方向に直線偏光しているが、光磁気記録媒体７での反
射光は、カー効果により光磁気記録媒体７に記録された
磁化の方向に応じて偏光方向がｘ方向よりカー回転角だ
け回転される。グレーティング５ａで分離されたメイン
ビームの光磁気記録媒体７からの戻り光は、対物レンズ
６を通って、再び光回折素子５に入射し、ホログラム５
ｂで０次回折光およびｘ方向に±ｌ次回折光に分離さ
れ、０次回折光は、偏光分離素子４にハーフミラー面４
ａを透過して入射する。

【００２２】この偏光分離素子４は、Ｐ偏光成分は１０
０％透過、Ｓ偏光成分は１００％反射の作用をもつ、誘
電体多層膜がコーティングされた面４ｂを有している。
そして面４ｂの法線は、面４ｂに入射してくる光に対し
て、誘電体多層膜の作用によって、透過するＰ偏向成分
と反射するＳ偏向成分の光旦比率がほぼ５０％になるよ
うに、Ｘ方向に傾いている為、ハーフミラー面４ａを透
過した光は、面４ｂの誘電体多層膜の作用により、入射
光に対して、Ｐ偏向成分とＳ偏向成分の光量比率がほぼ
５０％として、Ｐ偏光成分は透過して、光検出器８の受
光領域８ａで受光され、Ｓ偏光成分は反射して、光検出
器８の受光領域８ｂで受光される。

【００２３】そして、受光領域８ａ、８ｂの出力をそれ
ぞれＩａ、Ｉｂとすると、光磁気信号Ｓは、 Ｓ＝Ｉａ−Ｉｂ より得られる。

【００２４】制御信号検出には、図２のように、＋１次
回折光は、光検出部９で受光され、−１次回折光は光検
出部１０で受光される。この光検出部９、１０は、図３
に示すように、複数の光検出器９Ａ，９Ｅ，９Ｆ，１０
Ａ，１０Ｅ，１０Ｆより構成され、さらに光検出器９Ａ
は受光領域９ａ、９ｂ、９ｃ、光検出器１０Ａは受光領
域１０ａ、１０ｂ、１０ｃにそれぞれ分割されている。

【００２５】グレーティング５ａで分離された１本のメ
インビームの光磁気記録媒体７からの反射光は、回折素
子５のホログラム５ｂによって±１次回折光に回折さ
れ、＋１次回折光は光検出器９Ａで受光され、−１次回
折光は光検出器１０Ａで受光される。また、グレーティ
ング５ａで分離された２本のサブビームの光磁気記録媒
体７からの反射光も、同様に光回折素子５のホログラム
５ｂによって±１次回折光に分離され、＋１次回折光は
光検出器９Ｅ、９Ｆで受光される。−１次回折光も光検
出器１０Ｅ、１０Ｆで受光される。

【００２６】ホログラム５ｂでの十１次回折光は、ホロ
グラム５ｂのレンズ作用により光検出部９の後側で焦点
を結び、−１次回折光は、光検出部１０の前方で焦点を
拮ぶ。また、光検出部９、光検出部１０上に形成される
±１次回折光のスポットの大きさは、対物レンズ６が光
磁気記録媒体７に対して合焦位置にあるとき等しい大き
さとなり、対物レンズ６が光磁気記録媒体７に対して近
づいたり、遠ざかったりすると、±１次回折光でその大
きさが逆方向に変化する。

【００２７】従って、光検出器９Ａの３分割された受光
領域９ａ、９ｂ、９ｃの出力、及び光検出器１０Ａの３
分割された受光領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃの出力をそ
れぞれＩ9a、Ｉ9b、Ｉ9c、Ｉ10a、Ｉ10b、Ｉ10cとし、
また、光検出器９Ｅ、９Ｆ、光検出器１０Ｅ、１０Ｆの
出力をＩ9B、Ｉ9F、Ｉ10E、Ｉ10Fとすると、フォーカス
エラー信号ＦＥは、ビームサイズ法により、 ＦＥ＝（Ｉ9a＋Ｉ10b＋Ｉ9c）−（Ｉ10a＋Ｉ9b＋Ｉ10
c） で得ることができる。

【００２８】また、トラッキングエラー信号ＴＥは、３
ビーム法により、 ＴＥ＝（Ｉ9E−Ｉ9F）＋（Ｉ10E−Ｉ10F） で得ることができる。

【００２９】このように本実施例の光ヘッドによれば、
半導体レーザ３をマウントし、光検出器８と第１〜第２
の検出部９、１０とを形成したシリコン基板２と、偏光
分離素子４と回折素子５とをパケージ化すると共に、±
１次回折光を用いてフォーカスエラー信号ＦＥ及びトラ
ッキングエラー信号ＴＥを生成することを可能としてい
るので、偏光分離素子または光検出素子を精密に位置調
整をする作業を必要とせず、高性能で小型の光ヘッドを
安価に実現できる。

【００３０】次に第２実施例について説明する。図４な
いし図７は本発明の第２実施例に係わり、図４は偏光分
離素子の構成を示すｘ方向から見た透視図、図５は図４
の偏光分離素子の構成を示すｙ方向から見た透視図、図
６は図４の偏光分離素子の構成を示すｚ方向から見た透
視図、図７は図４のホログラムの構成を示すｚ方向から
見た透視図である。

【００３１】この第２実施例では、偏光分離素子の形状
が変化しているだけで、光磁気信号検出方法、フォーカ
スエラー信号の検出方法に関しては、第１実施例と同様
で検出でき、トラッキングエラー信号の検出をプッシュ
プル法を用いた構成になっている。

【００３２】図４及び図５に示すように、第２実施例で
は、回折素子１４の偏光分離素子１３は２枚の平行平面
板の張り合わせで構成せれており、接合面１３ｂにはＰ
偏光成分が１００％透過、Ｓ偏光成分が１００％反射の
作用をもつ、誘電体多層膜が形成され、面１３ａにはハ
ーフミラーが形成されている。さらに、この２枚の平行
平面板の厚さを、偏光素子１３に入射した光が面１３ｂ
で反射及び透過して、反射光及び透過光ともに面１３ｃ
で焦点を結ぶように最適化することで、受光領域１５
ａ、１５ｂを備えた光検出器１５を面１６にはりつけて
構成することが可能となる。

【００３３】この様な偏光分離素子１３を用いること
で、偏光分離素子１３のコストの低減が可能となる。こ
の偏光分離素子１３の固定法であるが、この実施例で
は、シリコン基板１１に、エッチングをすると面１６
は、４５°の面、面１７は、６２°の面になり、面１６
に検出器１５をはりつけた面１３ｃをあてつけ、空いて
いるスペース２４に紫外線硬化樹脂を流しこみ、面１３
ｂの法線が、面１３ｂに形成された誘電体多層膜の作用
によって、面１３ｂに入射してくる光に対して、透過す
るＰ偏光成分と反射するＳ偏光成分の光量比率がほぼ５
０％になるように、Ｘ方向に傾かせ、抑え治具で固定
し、紫外線を照射して、完全固定をする。

【００３４】上記構成により、第１実施例と同様に、光
磁気信号検出には、検出器１５の受光領域１５ａ、１５
ｂを用いて差動検出で行い、フォーカスエラー信号検出
には、回折素子１４のホログラム１４Ａの領域１４ａを
用いて、第１実施例と同様に、ビームサイズ法を用いて
行う。

【００３５】トラッキングエラー信号については、図７
に示すように、回折素子１４のホログラム１４Ａをｘ方
向に１４ａ、１４ｂと２分割して、ホログラム１４ａと
１４ｂで回折角が異なるように形成しているので、ホロ
グラム１４ａ、１４ｂでの±１次回折光を用いて、図６
に示すようにｘ方向に配置された光検出器１８、１９、
２３、２５より、それぞれの出力をＩ18、Ｉ19、Ｉ23、
Ｉ25とすると、トラッキングエラー信号ＴＥは、プッシ
ュプル法より、 ＴＥ＝（Ｉ18＋Ｉ19）−（Ｉ23＋Ｉ25） で検出することができる。

【００３６】その他の構成、作用、効果は第１実施例と
同じである。

【００３７】尚、第１実施例では、３ビーム法を用いて
トラッキングエラー信号を検出しているが、第２実施例
と同様な回折素子を用いることでプッシュプル信号でト
ラッキングエラー信号を検出することは可能で、同様に
第２実施例のトラッキングエラー信号を３ビーム法で検
出することも可能である。

【００３８】また、対物レンズ６と光回折素子の間にコ
リメータレンズを配置して上記実施例を構成してもかま
わない。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の光ヘッドに
よれば、半導体レーザと光検出手段とを同一基板上に形
成すると共に、同一基板上に形成された半導体レーザ及
び光検出手段と、回折手段と、偏光分離手段とを一体的
に構成すると共に、前記回折手段からの回折光を用いて
制御信号を生成することを可能としているので、偏光分
離手段または光検出手段を精密に位置調整をするといっ
た困難な作業を必要とせず、高性能で小型の安価な光ヘ
ッドが実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ヘッドの第１実施例の構成を示す構
成図。

【図２】図１の光回折素子をｙ方向からみた透視図。

【図３】図１のシリコン基板上の光検出部の構成を示す
構成図。

【図４】本発明の第２実施例の偏光分離素子の構成を示
すｘ方向から見た透視図。

【図５】図４の偏光分離素子の構成を示すｙ方向から見
た透視図。

【図６】図４の偏光分離素子の構成を示すｚ方向から見
た透視図。

【図７】図４のホログラムの構成を示すｚ方向から見た
透視図。

【図８】関連技術としての光磁気ピックアップの構成を
示す構成図。

【図９】図８の基板の構成を示す構成図。

【図１０】従来技術としての光ヘッドの構成を示す構成
図。

【図１１】図１０の光検出器の構成を示す構成図。

【符号の説明】

１…斜め台 ２…シリコン基板 ３…半導体レーザ ４…偏光分離素子 ５…光回折素子 ６…対物レンズ ７…光磁気記録媒体 ８…光検出器 ９、１０…光検出部

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【手続補正書】

【提出日】平成６年１月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を発生する半導体レーザと、 前記半導体レーザからの光を光磁気記録媒体に集光する
   集光手段と、 前記半導体レーザと前記集光手段との間に配置され、前
   記光磁気記録媒体で反射された戻り光を回折する回折手
   段と、 前記回折手段により回折された光を偏光方向に応じて分
   離する偏光分離手段と、 前記回折手段の回折光に基づいて制御信号を生成し、前
   記回折手段からの０次回折光より光磁気再生信号を生成
   するために、前記偏光分離手段により分離された光を検
   出する光検出手段とを備え、 前記半導体レーザと前記光検出手段とを同一基板上に形
   成すると共に、 同一基板上に形成された前記半導体レーザ及び前記光検
   出手段と、前記回折手段と、前記偏光分離手段とを一体
   的に構成したことを特徴とする光ヘッド。