JPH09288249A - ホログラム素子の光軸調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ホログラム素子の光軸調整を一般的な集積型
光ピックアップのシリコン基板上に取り付ける前に行
う。 【解決手段】 半導体レーザ１５から出射されたレーザ
光を集光レンズ１４を介してステージ１１上に載置され
たホログラム素子７の上面７ａに形成した第１のホログ
ラム面７ａ_１に入射させ、このレーザ光を第１のホログ
ラム面７ａ_１で直進する０次光と、０次光に対して左右
に回折される±１次光とに夫々分光し、且つ、０次光を
中央の光検出器１６Ｂで検出する一方、±１次光を左右
の光検出器１６Ａ，１６Ｃで検出すると共に、３つの光
検出器１６Ａ〜１６Ｃの夫々の光入射面１６ａ〜１６ｃ
の中心位置に各次光のスポット像が略一致するようにス
テージ１１を移動させてホログラム素子７の光軸調整を
行っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホログラム素子の
光軸調整装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクに対して情報の記録，再生を
行うための光ピックアップとして、小型軽量化，性能の
安定化，組立の容易性，コストの削減などを図るために
近年各社より集積型光ピックアップが提案されている。

【０００３】この種の集積型光ピックアップの一般的な
構造形態について、図１を用いて説明する。図１はホロ
グラム素子を用いた一般的な集積型光ピックアップを示
した斜視図である。

【０００４】図１に示した一般的な集積型光ピックアッ
プ１において、シリコン基板２上には載置台３に取り付
けた半導体レーザ４と、この半導体レーザ３と互いに対
向して４５゜の反射面５ａを有する立ち上げミラー５と
がシリコン基板２の略中央部に搭載されている。また、
シリコン基板２上の左右には、フォトディテクタ・アレ
イ６Ａ，６Ｂがシリコン基板２と一体に複数直接的に形
成されている。

【０００５】また、半導体レーザ４及び立ち上げミラー
５並びにフォトディテクタ・アレイ６Ａ，６Ｂの上方に
は、透明な樹脂材を用いて上下面７ａ，７ｂに第１，第
２のホログラム面７ａ_１，７ｂ_１を互いに対向して一体
的に形成したホログラム素子７と、対物レンズ８とが設
けられている。ここでは、ホログラム素子７を略直方体
に形成し、且つ、上面７ａに形成した第１のホログラム
面７ａ_１の凹凸状のパターンと下面７ｂに形成した第２
のホログラム面７ｂ_１の凹凸状のパターンとの向きを略
直交させていると共に、ホログラム素子７の下面７ｂよ
り下方の内部を中空にすることにより、内部に半導体レ
ーザ４及び立ち上げミラー５並びにフォトディテクタ・
アレイ６Ａ，６Ｂを蜜閉状態で収納して、ホログラム素
子７をシリコン基板２上に接着材などを用いて固着して
集積化を図っている。尚、対物レンズ８は別な固定手段
によりホログラム素子７の上方に固定している。

【０００６】そして、半導体レーザ４からシリコン基板
２と平行な方向にレーザ光を出射させ、このレーザ光を
立ち上げミラー５で直角に上方に向かって反射させた
後、ホログラム素子７に形成した第２のホログラム面７
ｂ_１によりレーザ光を３ビームに分割して対物レンズ８
を経て光ディスク９に照射している。

【０００７】その後、光ディスク９からの戻り光は、対
物レンズ８を経てホログラム素子７に形成した第１のホ
ログラム面７ａ_１により直進する０次光と、０次光に対
して左右に回折される±１次光とに夫々分光されてい
る。このうち０次光は立ち上げミラー５を介して半導体
レーザ４側に戻るものの、この０次光は半導体レーザ４
に対してノイズとなるものであるから半導体レーザ４の
駆動回路でノイズが発生しないように適宜電気的に処理
されている。一方、０次光に対して左右に回折された±
１次光は、フォトディテクタ・アレイ６Ａ，６Ｂで夫々
受光され、これらの出力に基づいてフォーカスエラー信
号及びトラッキングエラー信号を検出している。この
際、第１のホログラム面７ａ_１により左右に回折された
±１次光が第２のホログラム面７ｂ_１を避けるように第
２のホログラム面７ｂ_１を下面７ｂに設けているもので
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した構
造形態の一般的な集積型光ピックアップ１では、ホログ
ラム素子７をシリコン基板２上に接着材などを用いて固
着して集積化を図る際に、ホログラム素子７のフォトデ
ィテクタ・アレイ６Ａ，６Ｂへの光軸調整を行う必要が
あり、シリコン基板２上でホログラム素子７の光軸調整
していると組立作業効率が悪く、集積型光ピックアップ
１の量産化が困難となってしまう。

【０００９】そこで、ホログラム素子７のシリコン基板
２上への光軸調整を予め別な手段で調整し、光軸調整を
終了したホログラム素子７を自動的にシリコン基板２上
に取り付けることができるホログラム素子の光軸調整装
置が望まれている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
てなされたものであり、固定設置したレーザ光源と、前
記レーザ光源と光軸を合わせて固定設置され、且つ、該
レーザ光源から出射したレーザ光をホログラム素子に形
成したホログラム面に集光して入射させる集光レンズ
と、前記ホログラム素子を着脱自在に載置する基準面を
有し、この基準面上に位置決めして載置した前記ホログ
ラム素子を前記基準面を含む平面内で移動させるステー
ジと、前記ホログラム面に入射したレーザ光を該ホログ
ラム面で直進する０次光と、この０次光に対して回折さ
れる±１次光に夫々分光した状態で、前記０次光及び前
記±１次光を夫々スポット状に結像する夫々の光入射面
を前記ステージの基準面と略平行で夫々所定の位置に固
定設置した３つの光検出器とを具備してなり、前記３つ
の光検出器の夫々の光入射面の中心位置に各次光のスポ
ット像が略一致するように前記ステージを移動させて前
記ホログラム素子の光軸調整を行うことを特徴とするホ
ログラム素子の光軸調整装置を提供するものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係わるホログラム
素子の光軸調整装置の一実施例を図２を参照して詳細に
説明する。

【００１２】図２は本発明に係わるホログラム素子の光
軸調整装置を説明するための構成図である。尚、説明の
便宜上、先に説明した構成部材と同一構成部材に対して
は同一の符号を付して適宜説明し、且つ、新たな構成部
材に新たな符号を付して説明する。

【００１３】図２に示した本発明に係わるホログラム素
子の光軸調整装置１０は、先に図１を用いて説明したホ
ログラム素子７を一般的な集積型光ピックアップ１のシ
リコン基板２上に取り付ける前に、ホログラム素子７の
光軸調整を後述のステージ１１上で予め行うように構成
したことを特徴とするものである。

【００１４】即ち、略直方体に形成したホログラム素子
７は、ＸＹステージ１２と回転ステージ１３とを上下に
組み合わせて構成した移動自在なステージ１１上に位置
決めして載置されている。尚、ＸＹステージ１２と回転
ステージ１３とは上下を逆に構成しても良いが、この実
施例では上側にＸＹステージ１２，下側に回転ステージ
１３を配置して以下説明する。

【００１５】ここで、上記ＸＹステージ１２は、互いに
直交するＸ軸方向とＹ軸方向に平面内を直線移動できる
ように設けられている。また、ＸＹステージ１２の上面
１２ａ側にはホログラム素子７の底面７ｃと略同一の大
きさで位置決め凹部１２ｂが凹状に形成されており、且
つ、この位置決め凹部１２ｂ内にホログラム素子７が着
脱自在に載置できるようになっている。また、ＸＹステ
ージ１２の位置決め凹部１２ｂ内には、ホログラム素子
７の取り付け基準面となる底面７ｃを載置する平坦な基
準面１２ｂ_１が平坦な底面７ｃに合わせて形成されてい
る。更に、ＸＹステージ１２の位置決め凹部１２ｂの下
方には位置決め凹部１２ｂより一回り小さい逃げ孔１２
ｃが貫通して穿設されており、この逃げ孔１２ｃは光通
過用として機能している。

【００１６】一方、ＸＹステージ１２を搭載した下方の
回転ステージ１３は、ＸＹステージ１２と一体に平面内
を時計方向又は反時計方向に回転できるように設けられ
ている。また、回転ステージ１３にも光通過用の逃げ孔
１３ａが貫通して穿設されている。

【００１７】従って、ＸＹステージ１２と回転ステージ
１３と組み合わせて構成したステージ１１は、ＸＹステ
ージ１２に形成した基準面１２ｂ_１上に位置決めして載
置したホログラム素子７を基準面１２ｂ_１を含む平面内
で移動させることができる。

【００１８】この際、ステージ１１上に載置したホログ
ラム素子７の底面７ｃは、先に図１を用いて説明した集
積型光ピックアップ１のシリコン基板２への取り付け基
準面となっているので、ホログラム素子７の底面７ｃを
載置するＸＹステージ１２に形成した基準面１２ｂ
_１は、後述する３つの光検出器１６Ａ〜１６Ｃの光入射
面１６ａ〜１６ｃに対しても略平行となるように予め調
整されているものとする。尚、ＸＹステージ１２の基準
面１２ｂ_１を３つの光検出器１６Ａ〜１６Ｃに対して平
行度を出すために、必要に応じてＸ軸とＹ軸とで形成さ
れるＸＹ軸面と直交するＺ軸面に対して所定の角度傾斜
させるステージ（図示せず）を更に組み合わせてステー
ジ１１を構成しても良い。

【００１９】次に、透明な樹脂材を用いて上下面７ａ，
７ｂに第１，第２のホログラム面７ａ_１，７ｂ_１を互い
に対向して一体的に形成したホログラム素子７の上方に
は、第１のホログラム面７ａ_１と対向して凸状の集光レ
ンズ１４が固定設置され、更に、集光レンズ１４の上方
にはレーザ光源（以下、半導体レーザと記す）１５が集
光レンズ１４と光軸を合わせて固定設置されている。

【００２０】また、回転ステージ１３の下方には、３つ
の光検出器１６Ａ〜１６ＣがＸＹステージ１２の基準面
１２ｂ_１と略平行な載置台１７上に所定の間隔を隔てて
夫々所定の位置に固定して載置されている。上記載置台
１７は、移動自在なステージ１１に対して高さ方向に所
定の間隔を隔てて固定されている。そして、上記３つの
光検出器１６Ａ〜１６Ｃは、周知のフォトディテクタと
か、ＣＣＤなどの撮像素子を用いている。

【００２１】この際、３つの光検出器１６Ａ〜１６Ｃの
うちで光検出器１６Ｂは、後述するようにホログラム素
子７の上面７ａに形成した第１のホログラム面７ａ_１に
より直進する０次光を検出するために中央に固定設置さ
れ、且つ、光検出器１６Ｂの光入射面１６ａの中心位置
が先に図２を用いて説明したシリコン基板２上の立ち上
げミラー５の反射面５ａの中心位置と対応するように予
め位置決めされている。また、光検出器１６Ａ，１６Ｃ
は、後述するようにホログラム素子７の上面７ａに形成
した第１のホログラム面７ａ_１により０次光に対して左
右に回折される±１次光を検出するために中央の光検出
器１６Ｂに対して左右に固定設置され、且つ、光検出器
１６Ａ，１６Ｃの光入射面１６ａ，１６ｃの中心位置が
先に説明したシリコン基板２上に形成した左右のフォト
ディテクタ・アレイ６Ａ，６Ｂの中心位置と対応するよ
うに予め位置決めされていると共に、入射面１６ａ，１
６ｃの中心位置は後述する３台のモニタＴＶ１９Ａ〜１
９Ｃの中心位置Ｏａ〜Ｏｃとも対応している。

【００２２】次に、３つの光検出器１６Ａ〜１６Ｃの出
力は画像処理部１８Ａ〜１８Ｃを経て３台のモニタＴＶ
１９Ａ〜１９Ｃに接続されていると共に、画像処理部１
８Ａ〜１８Ｃの出力はステージ移動制御部２０にも接続
されている。また、ステージ移動制御部２０の出力はＸ
Ｙステージ１２と回転ステージ１３とに接続されて両ス
テージ１２，１３を制御すると共に、ホログラム素子搬
送制御部２１にも接続されている。更に、ホログラム素
子搬送制御部２１の出力は、ホログラム素子７をシリコ
ン基板２上まで移動するキャッチャ２２に接続されてこ
のキャッチャ２２を制御している。

【００２３】ここで、上記のように構成した本発明に係
わるホログラム素子の光軸調整装置１０の動作について
説明する。

【００２４】まず、半導体レーザ１５から出射されたレ
ーザ光は、集光レンズ１４で絞り込まれて、ステージ１
１上に載置されたホログラム素子７の上面７ａに形成し
た第１のホログラム面７ａ_１に集光して入射される。

【００２５】そして、第１のホログラム面７ａ_１に入射
したレーザ光は、第１のホログラム面７ａ_１により直進
する０次光と、０次光に対して左右に回折される±１次
光とに夫々分光されている。このうち０次光は、そのま
ま直進してホログラム素子７の下面７ｂに形成した第２
のホログラム面７ｂ_１を透過して、更に、ＸＹステージ
１２の逃げ孔１２ｃ及び回転ステージ１３の逃げ孔１２
ｃを通過して中央の光検出器１６Ｂの光入射面１６ａに
入射されて、スポット状に結像される。一方、０次光に
対して左右に回折された±１次光は、第２のホログラム
面７ｂ_１２を避けて直進して、更に、ＸＹステージ１２
の逃げ孔１２ｃ及び回転ステージ１３の逃げ孔１２ｃを
通過して左右の光検出器１６Ａ，１６Ｃの光入射面１６
ａ，１６ｃに入射されて、スポット状に結像される。

【００２６】この後、光検出器１６Ａ〜１６Ｃの光入射
面１６ａ〜１６ｃにスポット状に結像された各次光のス
ポット像（図示せず）は画像処理部１８Ａ〜１８Ｃで適
宜信号処理されて、光入射面１６ａ〜１６ｃ上の各スポ
ット像の位置情報に基づいて３台のモニタＴＶ１９Ａ〜
１９Ｃ上に表示すると共に、各スポット像の位置情報を
ステージ移動制御部２０に出力している。

【００２７】ここで、中央のモニタＴＶ１９Ｂに０次光
によるスポット像Ｓｂが表示され、左右のモニタＴＶ１
９Ａ，１９Ｃに±１次光によるスポット像Ｓａ，Ｓｃが
表示されている状態で、０次光によるスポット像Ｓｂが
中央のモニタＴＶ１９Ｂの中心位置Ｏｂに略一致するよ
うにステージ移動制御部２０を介してＸＹステージ１２
を自動的に最適な方向に直線移動させる。そして、０次
光によるスポット像ＳｂがモニタＴＶ１９Ｂの中心位置
Ｏｂに一致した時に、±１次光によるスポット像Ｓａ，
ＳｃがモニタＴＶ１９Ａ，１９Ｃの中心位置Ｏａ，Ｏｂ
に対して所定の範囲以内に入るか否かで±１次光の回折
角の判定を行い、且つ、±１次光によるスポット像Ｓ
ａ，Ｓｃの大きさで±１次光の焦点位置を確認して光強
度を測定することにより、±１次光の回折効率を確認し
ている。

【００２８】一方、０次光によるスポット像Ｓｂが中央
のモニタＴＶ１９Ｂの中心位置Ｏｂに略一致した状態
で、±１次光によるスポット像Ｓａ，Ｓｃが左右のモニ
タＴＶ１９Ａ，１９Ｃの中心位置Ｏａ，Ｏｃに略一致す
るようにステージ移動制御部２０を介して回転ステージ
１３を自動的に最適な方向に回転させている。

【００２９】この際、ステージ移動制御部２０は、３つ
の光検出器１６Ａ〜１６Ｃの夫々の光入射面１６ａ〜１
６ｃの中心位置（図示せず）の位置情報が予め記憶され
ており、この記憶された各位置情報と画像処理部１８Ａ
〜１８Ｃからの各スポット像の位置情報とを比較して、
ＸＹステージ１２，回転ステージ１３を最適な方向に自
動的に制御している。尚、ＸＹステージ１２，回転ステ
ージ１３を自動的に制御することなく、モニタＴＶ１９
Ａ〜１９Ｃを見ながらＸＹステージ１２，回転ステージ
１３を手動で最適な方向に直線移動，回転させても良
い。

【００３０】そして、モニタＴＶ１９Ａ〜１９Ｃの中心
位置Ｏａ〜Ｏｃに各次光のスポット像Ｓａ〜Ｓｃが略一
致した状態、言い換えると、３つの光検出器１６Ａ〜１
６Ｃの夫々の光入射面１６ａ〜１６ｃの中心位置に各次
光のスポット像が略一致した状態がホログラム素子７の
光軸調整をステージ１１上で終了した状態となる。この
後、ステージ移動制御部２０からホログラム素子７の光
軸調整終了信号をホログラム素子搬送制御部２１に出力
すると、キャッチャ２２が光軸調整を終了したホログラ
ム素子７を掴んで予め位置決めされているシリコン基板
２（図１）上に搬送し、ホログラム素子７をフォトディ
テクタ・アレイ６Ａ，６Ｂへの光軸に合致させた状態で
載置し、接着材などを用いて固定している。

【００３１】尚、実施例で説明したホログラム素子７
は、略直方体に形成した上下面７ａ，７ｂに第１，第２
のホログラム面７ａ_１，７ｂ_１を互いに対向して一体的
に形成し且つ内部を中空状に形成して説明したが、これ
に限ることなく、ホログラム素子７はいかなる形状でも
良く、例えば平板状に形成し且ついずれか一方の面にホ
ログラム面を形成しても良い。従って、本発明に係わる
ホログラム素子の光軸調整装置は、各種の機器，装置に
採用されるホログラム素子の光軸調整を組立前に行うこ
とができるものである。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述した本発明に係わるホログラム
素子の光軸調整装置によると、半導体レーザから出射さ
れたレーザ光を集光レンズを介してステージ上に載置さ
れたホログラム素子に形成したホログラム面に入射さ
せ、このレーザ光をホログラム面で直進する０次光と、
０次光に対して回折される±１次光とに夫々分光し、且
つ、０次光及び±１次光をステージの基準面と略平行で
夫々所定の位置に固定設置した３つの光検出器で検出す
ると共に、３つの光検出器の夫々の光入射面の中心位置
に各次光のスポット像が略一致するようにステージを移
動させてホログラム素子の光軸調整を行っているので、
ホログラム素子を例えば一般的な集積型光ピックアップ
のシリコン基板上に取り付ける前に、ホログラム素子の
シリコン基板への光軸調整をステージ上で終了でき、ホ
ログラム素子をシリコン基板上に光軸調整しないまま載
置できるのでホログラム素子のシリコン基板への組立作
業効率が向上すると共に、集積型光ピックアップの量産
化も可能となるなどの利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はホログラム素子を用いた一般的な集積型
光ピックアップを示した斜視図である。

【図２】図２は本発明に係わるホログラム素子の光軸調
整装置を説明するための構成図である。

【符号の説明】

１…集積型光ピックアップ、２…シリコン基板、７…ホ
ログラム素子、７ａ…上面、７ａ_１…第１のホログラム
面、７ｂ…下面、７ｂ_１…第２のホログラム面、１０…
ホログラム素子の光軸調整装置、１１…ステージ、１２
…ＸＹステージ、１２ｂ…位置決め凹部、１２ｂ_１…基
準面、１３…回転ステージ、１４…集光レンズ、１５…
レーザ光源（半導体レーザ）、１６Ａ〜１６Ｃ…３つの
光検出器、１６ａ〜１６ｃ…光入射面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定設置したレーザ光源と、 前記レーザ光源と光軸を合わせて固定設置され、且つ、
   該レーザ光源から出射したレーザ光をホログラム素子に
   形成したホログラム面に集光して入射させる集光レンズ
   と、 前記ホログラム素子を着脱自在に載置する基準面を有
   し、この基準面上に位置決めして載置した前記ホログラ
   ム素子を前記基準面を含む平面内で移動させるステージ
   と、 前記ホログラム面に入射したレーザ光を該ホログラム面
   で直進する０次光と、この０次光に対して回折される±
   １次光に夫々分光した状態で、前記０次光及び前記±１
   次光を夫々スポット状に結像する夫々の光入射面を前記
   ステージの基準面と略平行で夫々所定の位置に固定設置
   した３つの光検出器とを具備してなり、 前記３つの光検出器の夫々の光入射面の中心位置に各次
   光のスポット像が略一致するように前記ステージを移動
   させて前記ホログラム素子の光軸調整を行うことを特徴
   とするホログラム素子の光軸調整装置。