JPH10241199A - 光ピックアップ - Google Patents

光ピックアップ

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JPH10241199A
JPH10241199A JP9040517A JP4051797A JPH10241199A JP H10241199 A JPH10241199 A JP H10241199A JP 9040517 A JP9040517 A JP 9040517A JP 4051797 A JP4051797 A JP 4051797A JP H10241199 A JPH10241199 A JP H10241199A
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JP
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light
optical
beam splitter
reflected
optical waveguide
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JP9040517A
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Yoshio Yoshida
圭男 吉田
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Original Assignee
Sharp Corp
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    • G11B7/135Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 調整が容易であり、小型,低コスト,かつ、
信頼性の高い光ピックアップを提供する。 【解決手段】 ホログラム7とグレーティング6との間
の光路上に、ディスクからの反射光の一部を反射する第
1の反射面8と、第1の反射面8と平行に配置された第
2の反射面9を有するビームスプリッタ13が配置され
ている。ディスクで反射されホログラム7を通過した光
の一部は第1の反射面8で反射され、さらに第2の反射
面9で反射されて光導波路素子11に導かれ光磁気信号
を検出する。ホログラム7を透過し第1の反射面8を透
過した光はフォトダイオード10に導かれサーボエラー
信号を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光磁気ディスクのよ
うな光記録媒体の記録再生を行なう光学的記録再生装置
において使用される光ピックアップの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】光ピックアップで光磁気ディスクからの
信号を検出するとき、一般に半導体レーザからの光を光
磁気ディスクに反射させ、その反射光をサーボエラー信
号検出用の光と光磁気信号検出用の光とに分離して、そ
れぞれの目的に使用する。このとき光を分離するために
ビームスプリッタが使用される。図7はその一例であっ
て、特開平8−171747に開示された光導波路を用
いた光磁気ディスク用の光ピックアップの平面図であ
る。パッケージ118上に設けられた半導体レーザ10
1から出射された光102は、光分波手段である回折格
子によるグレーティング103によりメインビームとト
ラッキングビームに分波され、ホログラム104を透過
し、平板ガラス113とプリズム114とを張り合わせ
たビームスプリッタ105に入射される。その入射光は
平板ガラス113とプリズム114との境界面(a面)
にあるミラーで反射され、コリメートレンズ106を透
過し、立上げミラー107で図面に垂直に上方に反射さ
れて対物レンズ108により光記憶媒体としての光磁気
ディスク(図示されない)上に集光される。
【0003】光磁気ディスクで反射された光は、対物レ
ンズ108,立上げミラー107およびコリメートレン
ズ106を通って、ビームスプリッタ105に入射し、
ここでサーボエラー信号検出光109と光磁気信号検出
光110とに2分割される。サーボエラー信号検出光1
09はビームスプリッタ105からホログラム104に
入射し、ここで回折され、フォトダイオード111に導
かれてサーボエラー信号として検出される。一方、光磁
気信号検出光110は、ビームスプリッタ105を構成
する平板ガラス裏面(b面)のミラー面で反射されてホ
ログラム104を透過せず光導波路素子112のカプラ
部分に導かれる。このカプラ部分で光導波路に結合した
光は、光導波路内でTE波とTM波に偏光分離され、光
検出器に導かれて光磁気信号として検出される。
【0004】光導波路素子112のカプラ部分につい
て、その側面図(図8)およびその平面図(図9)に基
づき説明する。カプラ部分はプリズム121とマイクロ
レンズ122とよりなる。ビームスプリッタ105のb
面で反射された光磁気信号検出光110は、ホログラム
104の右側方を透過しパッケージ118内に導かれ、
一旦収束した後発散光となり、マイクロレンズ122を
経由してプリズム121に導かれる。プリズム121上
に設けられたマイクロレンズ122によりその発散光は
平行光に変換され、所定の入射角で光導波路123に結
合する。前述のカプラから光導波路123に導かれた光
は、偏光分離素子129により、各偏光成分この場合は
TE波とTM波に分離され、フォトダイオード124で
光磁気信号が検出される。
【0005】図7の光学系では、半導体レーザ101と
光導波路素子112をパッケージ118内に取付けた
後、パッケージ118にビームスプリッタ105を取付
けるので、光導波路素子112の取付位置のずれや、ビ
ームスプリッタ105の平板ガラス113の作成誤差に
よって発生する光磁気ディスクからの反射光と光導波路
素子112の相対位置のずれは、ビームスプリッタ10
5の姿勢調整で補償する必要がある。
【0006】図10はビームスプリッタ105の姿勢調
整による調整原理を示す図である。今、光導波路素子1
12がY方向にずれて配置されており、半導体レーザ1
01からの光L101は、プリズム114の背面で反射
されL102となり、ディスクから反射されたL102
は平板ガラス113の背面で反射されL103となり、
光導波路素子112の方に向かう。このときディスクか
らの反射光L103と光導波路素子112の相対位置が
ずれているとする。この場合、ビームスプリッタ105
をX軸まわりにθだけ回転させると、ディスクからの反
射光は光路L102′→L103′を通るようになり、
光導波路素子112に正しく入射する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述の光ピックアップ
では、ビームスプリッタ105はコリメートレンズ10
6とホログラム104の間に配置されるため、光源から
の距離が遠くなり、必要有効径(ビームスプリッタ内の
光の通過する範囲)が大きくなり、結果として光磁気信
号検出光110の収束点が、グレーティング103が形
成される部材の下面の間近となり、直接光導波路123
に結合させることができず、発散光となった光磁気信号
検出光110を平行光に変換するマイクロレンズを必要
とした。マイクロレンズの焦点距離は1mm程度であ
り、このように強いレンズをカプラのプリズム上に作成
するのは容易でない。
【0008】また、ビームスプリッタ105の回転調整
によりa面が傾くため、半導体レーザ101からの光L
101は当初の光路L102から2θずれた光路L10
2′に沿って進む。このため、半導体レーザ101の出
射光の中心とコリメートレンズ106の中心がずれた
り、コリメートレンズ106から出射される平行光が斜
めに進行する等の問題が生じ、矯正が困難であった。
【0009】また、図7の光学系では、ディスク上のト
ラックとメインビームとトラッキングビームの3つの光
スポットの方位を合わせるため、ビームスプリッタ10
5と半導体レーザ101を含むパッケージ118をコリ
メートレンズ106の光軸(CL)まわりに回転させる
ための別途回転機構が必要であった。
【0010】また、半導体レーザ101から出射されa
面を透過しb面で反射された光が、ディスクで反射され
て光検出器で検出されて信号品質が劣化するのを避ける
ため、b面の半導体レーザ101に対向する部分に部分
的に反射防止膜116を形成する必要があり、ビームス
プリッタ105の量産性が損なわれる問題もあった。
【0011】また、光導波路素子112はパッケージ1
18に直接配置されており、高さを含む3次元の位置調
整は困難であった。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の光ピックアップ
は、光源と、光源から放射される光束を光記録媒体上に
集光する集光手段と、光源から集光手段に至る光路上に
配置された光源からの光束を分波する光分波手段と、光
分波手段の集光手段側の光路の途中に配置された光記録
媒体からの反射光の一部を回折させる回折手段と、光分
波手段と回折手段との間に配置されたビームスプリッタ
と、ビームスプリッタを通過してきた回折された記録媒
体からの反射光を検出する光検出手段と、ビームスプリ
ッタを通過してきた記録媒体からの反射光の偏光面の回
転を検出する偏光検出手段とを有し、ビームスプリッタ
は、光源からの光束を透過させ、かつ回折手段を通過し
た記録媒体からの反射光の一部を光分波手段と干渉しな
い方向に透過させ、回折手段を通過した反射光の他の部
分を反射させる第1の反射面と、第1の反射面からの反
射光を偏光検出手段の方向に反射させる第2の反射面と
を有している。
【0013】本発明に使用されるビームスプリッタは、
断面が平行四辺形状の部材と、これを挟む台形状の部材
からなり、その第1の反射面と第2の反射面は、断面が
平行四辺形状の部材の相対する2面で形成されている。
【0014】偏光検出手段としては光導波路素子を用い
る。光源と、光検出器と、偏光検出手段が、同一のパッ
ケージ内に配置され気密封止されている。
【0015】偏光検出手段が光導波路素子であって、光
導波路素子は光透過性の材料からなるくさび状のブロッ
クを介してパッケージに接着固定されている。
【0016】ビームスプリッタは円柱状部材を介して、
光路に対する角度を変更できるように光分波手段の壁面
に接触される。
【0017】
【発明の実施の形態】図1は本発明に基づく光ピックア
ップの平面図であり、図2はその側面図である。
【0018】これらの図に示されるように、本発明の光
ピックアップは、光源である半導体レーザ1と、半導体
レーザ1から放射される光束を光磁気記録媒体であるデ
ィスク5上に集光する集光手段としてのコリメートレン
ズ2および対物レンズ4と、半導体レーザ1からコリメ
ートレンズ2に至る光路上に配置され半導体レーザ1か
らの光束をメインビームとトラッキングビームよりなる
少なくとも3つの光束に分割する光分波手段である回折
格子よりなるグレーティング6と、グレーティング6か
らコリメートレンズ2に至る光路上に配置され前記ディ
スク5からの反射光の一部を回折させる回折手段である
ホログラム7と、ホログラム7で回折されたディスク5
からの反射光の一部の強度を検出する光検出手段である
フォトダイオード10と、ホログラム7からグレーティ
ング6に至る光路上に配置されホログラム7で回折され
なかった前記ディスク5からの反射光の一部を反射する
第1の反射面8と、第1の反射面8と平行に配置され反
射面8からの反射光を再度反射させる第2の反射面9を
有するビームスプリッタ13と、半導体レーザ1ととも
に同一のパッケージ18内に配置され前記ビームスプリ
ッタ13で分岐された光束の偏光面の回転を検出する偏
光検出手段である光導波路素子11によって構成されて
いる。45°ミラー3は、コリメートレンズ2からの光
を90°方向を変えるように配置されている。
【0019】パッケージ18は、ステム15,キャップ
16,カバーガラス17からなり、半導体レーザ1とフ
ォトダイオード10はステム15に直接配置され、光導
波路素子11はくさび状ブロック12を介してステム1
5上に配置されている。光導波路素子11を高さを含む
3次元で位置調整し、くさび状ブロック12を光導波路
素子11の裏面とステム15に押し当てて接着すること
により、容易に光導波路素子11を高さを含む3次元で
位置調整および固定が実現できる。くさび状ブロック1
2の形状は、ディスク5からの反射光が所定の入射角で
後述の光導波路層24に結合されるように決定される。
【0020】偏光検出手段としては、光学結晶を用いた
プリズムやポラロイドフィルムのような吸収型検光子も
利用できるが、後述するようにフォトダイオードが集積
化できる点から光導波路素子が好ましい。
【0021】半導体レーザ1から放射された光束は、グ
レーティング6によって3つの光束に分割され、コリメ
ートレンズ2と対物レンズ4によりディスク5上に2つ
のトラッキングビームスポットと1つのメインビームス
ポットを形成する。ディスク5で反射された光は再び対
物レンズ4,コリメートレンズ2を通過しホログラム7
によりその一部が回折され第1の反射面8を透過し、グ
レーティング6の右方を通過し、フォトダイオード10
でサーボエラー信号が検出される。ホログラム7とフォ
トダイオード10の形状は従来のものと同様でありサー
ボ信号の検出原理も従来と同じである。
【0022】ホログラム7で回折されなかった光束は、
ビームスプリッタ13の第1の反射面8でその一部が反
射され、さらに第2の反射面9でほぼ全光束が反射され
る。このようにして分離された第2の反射面9からの光
は、グレーティング6の左側部を透過して光導波路素子
11に結合される。
【0023】光導波路素子11としては、たとえば特願
平8−179705に示されるものが利用できる。その
斜視図を図6に示す。光導波路素子11は、フォトダイ
オード26,26や図示しない電子回路などを形成した
Si基板22上に、バッファ層23および光導波路層2
4を積層し、さらにカプラプリズム25を接着して作製
される。ビームスプリッタ13で分岐された光はカプラ
プリズム25のコーナーに焦点を結び光導波路層24に
結合する。光導波路内に導かれた光は、偏光分離素子2
1により、各偏光成分、すなわちTE光とTM光に分離
され、フォトダイオード26,26で光磁気信号が検出
される。
【0024】図1に戻り、ビームスプリッタ13の第1
の反射面8で反射され、さらに第2の反射面9で反射さ
れ、光導波路素子11に結合されるディスクからの反射
光の収束点が、カバーガラス17から離れるようにする
方が、光導波路素子11の配置に自由度が増し好まし
い。本発明に基づく光ピックアップでは、ホログラム7
と光源である半導体レーザ1の間に第1の反射面を含む
ビームスプリッタ13が配置されているので、ビームス
プリッタ13の必要有効径を小さくでき、結果としてデ
ィスク5からの反射光をマイクロレンズを介さずに光導
波路素子11に結合させることが可能となる。
【0025】また、ディスク5で反射された光が再度グ
レーティング6を通過すると、トラッキング用ビームと
メインビームが重なり合い、正しく情報が再生できなく
なるので、ビームスプリッタ13はグレーティング6と
ディスクの間に配置する必要がある。したがって、ホロ
グラム7とグレーティング6の間にビームスプリッタ1
3を配置するのが最も望ましい。
【0026】ここで本発明による光ピックアップの調整
法について、図3に基づき述べる。今、光導波路素子1
1がY方向にずれて配置され、光路L1→L2→L3を
通るディスク5からの反射光と、光導波路素子11の相
対位置がずれているとする。この場合、ビームスプリッ
タ13をX軸まわりにθだけ回転させると、ディスクか
らの反射光は、光路L1→L2′→L3′を通るように
なり、光導波路素子11に正しく入射するようになる。
この際、半導体レーザ1からの光は、第1の反射面8を
透過してコリメートレンズ2に至るようにされているの
で、ビームスプリッタ13が回転してもその影響を受け
ず、光路L1を通ってコリメートレンズ2に入射する。
したがって、本発明による光ピックアップでは、ビーム
スプリッタ13の姿勢調整により光路が変化せず、従来
のように光路が変化して調整が困難になることはない。
また、図1の光学系では、半導体レーザ1とコリメート
レンズ2が一直線上に配置されているので、パッケージ
の外形を光軸CLを中心とする円とし、パッケージを光
軸CL中心に回転させることにより、容易にディスク上
のトラックと3つの光スポットとの方位を合わせること
ができる。
【0027】本構成によれば、ビームスプリッタ13内
で生じた不要な反射光がディスク5で反射されてフォト
ダイオード10で検出されて、信号品質が劣化すること
はないから、ビームスプリッタ13に部分的に反射防止
膜を形成する必要がない。したがって、ビームスプリッ
タ13の量産性が改善される。
【0028】ビームスプリッタ13は、断面が平行四辺
形状の部材Aを2つの台形状の部材B,Cで挟んだ形状
となっている。このような形状とすることにより、研磨
時の部材Aの欠けが抑制でき、歩留りが向上する。ま
た、第1および第2の反射面が組立時に汚染されて光学
特性が劣化することがない。さらに、グレーティング6
やホログラム7と積層させやすい。
【0029】ビームスプリッタ13の反射面8の反射特
性に偏光特性を付加することにより、カー回転角を見か
け上増倍することができる。たとえば、P偏光の反射率
を30%、S偏光の反射率を100%とすれば、カー回
転角は見かけ上1.8倍される。
【0030】光導波路素子11は、ステムにくさび状の
ブロック12を介して接着固定されているが、好ましく
は、ブロック12の材質は、ガラスあるいは透明樹脂な
どの光透過性のある材質にするのが良い。ブロック12
の材質を光透過性とすることで、ブロック12と光導波
路素子11の接着に光硬化性接着剤が使用でき、光導波
路素子11に熱的なストレスをかけずに済む上、嫌気性
接着剤を用いたときのような素子の位置調整時間の制約
はない。また、ガラスを用いた場合には、光導波路素子
11を半導体レーザ1やフォトダイオード10から電気
的に絶縁できるので、ピックアップに接続する電気回路
の設計の自由度が大きくなり、同時に他の回路の影響を
受けにくくなるので、SN比の良い再生情報信号が得ら
れる。
【0031】光硬化性接着剤は吸湿により膨潤すること
があるので、パッケージ18は好ましくは気密封止され
る。気密封止によりパッケージ内が乾燥した状態に保た
れるので、接着剤が膨潤することなく、光導波路素子1
1と半導体レーザ1の相対的位置が安定に保たれる。
【0032】図4は、光導波路素子11,半導体レーザ
1およびフォトダイオード10の配置例を示す平面図で
ある。半導体レーザ1からの出射光の偏光方向はY軸に
平行である。一方ディスク5からの反射光はカー効果に
より偏光面が1〜2°回転されている。しかし、その回
転量は微小であるため、ディスク5に集光される光の偏
光に対して、±45°の偏光方位となる偏光成分を検出
し、その差動信号を検出するのが好ましい。
【0033】したがって、図4に示すように光導波路素
子11をY軸に対して45°傾けて配置すると、光導波
路素子11のTE光およびTM光は、半導体レーザ1か
ら出射される光の偏光方位に対して±45°の方位の偏
光成分に対応するようになり、SN比の高い再生信号が
得られる。
【0034】本発明による光ピックアップでは、図1に
示されるように、ステム15に半導体レーザ1,フォト
ダイオード10,光導波路素子11を所定の位置に固定
し、キャップ16を被せた後、グレーティング6,ビー
ムスプリッタ13,ホログラム7を順次位置調整し固定
する。この際、図3に示すように、ビームスプリッタ1
3のX軸まわりおよびZ軸まわりに回転させて、ディス
クからの反射光と光導波路素子11の位置を合わせる
が、X軸まわりには支点がないので調整軸や手順が複雑
になる。そこで、図5に示すように、ビームスプリッタ
13を円柱状部材を介してグレーティング6の壁面に接
触させれば、X軸まわりに容易に回転できるようにな
る。円柱状部材としては、たとえば、真円度が高く安価
な光ファイバなどが良い。
【0035】
【発明の効果】ホログラムと光源との間に第1の反射面
を配置することにより、パッケージ内での光導波路素子
の配置の自由度が高まり、マイクロレンズなしでディス
クからの反射光を光導波路素子に導くことが可能にな
る。
【0036】第2の反射面を、第1の反射面と平行に配
置し、ディスクからの反射光を偏光検出手段に導く構成
とすることにより、調整が容易な光ピックアップを提供
することができる。
【0037】偏光検出手段として、光導波路素子を用い
ることにより、光学系の一部と電子回路が集積でき、ピ
ックアップの小型,軽量化と低価格化が可能になる。
【0038】ビームスプリッタを平行四辺形状の部材を
台形状の部材で挟む構成とすることにより、ビームスプ
リッタが効率良く作製できる。また、グレーティングお
よびホログラムとを容易に積み重ねて組立てることがで
きる。さらに第1および第2の反射面が台形状の部材で
保護されているので、組立あるいは使用時において反射
面が汚染され光学特性が劣化することがない。
【0039】光源とホログラムの間に、光源からの光束
を少なくとも3つの光束に分解する光分波手段を配置す
ることにより、トレース性の安定な3ビーム法でトラッ
キング信号を検出できるようになる。また、光分波手段
を、光源からの光束と、トラッキング用ビームとメイン
ビームの反射光が重なり合わないように、光源と第1の
反射面との間にグレーティングを配置することができ
る。
【0040】光導波路素子をくさび状ブロックを介して
ステムに接着固定する構造とすることにより、光導波路
素子の3次元の位置調整が容易に行なえる。また、くさ
び状ブロックを光透過性の材質とすることにより、光硬
化性接着剤の使用が可能となり、調整時間の確保と光導
波路素子への熱的ダメージの回避が両立できる。また、
材質をガラスあるいは樹脂とすることにより光導波路素
子を光源や光検出手段から電気的に絶縁できるので、ピ
ックアップに接続する電気回路の設計の自由度が大きく
なり、同時に他の回路の影響を受けにくくなるので、S
N比の良い再生情報信号が得られる。
【0041】パッケージを気密封止することにより、光
導波路素子を固定する接着剤が吸湿,膨潤して光導波路
素子とディスクからの反射光の相対位置が変化し、出力
が低下することを抑制できる。光分波手段とビームスプ
リッタの間に円柱状の部材を配置することにより、ビー
ムスプリッタの傾き調整が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による光ピックアップの実施の形態の一
例を示す平面図である。
【図2】本発明による光ピックアップの実施の形態の一
例を示す側面図である。
【図3】本発明による光ピックアップの調整法の説明図
である。
【図4】本発明による光ピックアップの実施の形態の一
例のパッケージ内を示す平面図である。
【図5】本発明による光ピックアップの他の実施の形態
の一例を示す平面図である。
【図6】本発明による光ピックアップの実施の形態の一
例に適用される光導波路素子の斜視図である。
【図7】従来の光ピックアップを示す平面図である。
【図8】従来の光ピックアップに適用される光導波路素
子の一例の側面図である。
【図9】従来の光ピックアップに適用される光導波路素
子の一例の平面図である。
【図10】従来の光ピックアップによる光学調整法の説
明図である。
【符号の説明】
1 半導体レーザ 2 コリメートレンズ 3 45°ミラー 4 対物レンズ 5 ディスク 6 グレーティング 7 ホログラム 8 第1の反射面 9 第2の反射面 10 光検出器 11 光導波路素子 12 ブロック 13 ビームスプリッタ 18 パッケージ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源と、 光源から放射される光束を光記録媒体上に集光する集光
    手段と、 光源から集光手段に至る光路上に配置された光源からの
    光束を分波する光分波手段と、 光分波手段の集光手段側の光路の途中に配置された光記
    録媒体からの反射光の一部を回折させる回折手段と、 光分波手段と回折手段との間に配置されたビームスプリ
    ッタと、 ビームスプリッタを通過してきた回折された反射光を検
    出する光検出手段と、 ビームスプリッタを通過してきた記録媒体からの反射光
    の偏光面の回転を検出する偏光検出手段とを有し、 ビームスプリッタは、光源からの光束を透過させ、か
    つ、回折手段を通過した記録媒体からの反射光の一部を
    光分波手段と干渉しない方向に透過させ、回折手段を通
    過した反射光の他の部分を反射させる第1の反射面と、
    第1の反射面からの反射光を偏光検出手段の方向に反射
    させる第2の反射面とを有することを特徴とする光ピッ
    クアップ。
  2. 【請求項2】 ビームスプリッタは、断面が平行四辺形
    状の部材と、これを挟む台形状の部材からなり、第1の
    反射面と第2の反射面は断面が平行四辺形状の部材の相
    対する2面で形成されていることを特徴とする請求項1
    記載の光ピックアップ。
  3. 【請求項3】 偏光検出手段が光導波路素子であること
    を特徴とする請求項1記載の光ピックアップ。
  4. 【請求項4】 光源と、光検出器と、偏光検出手段が、
    同一のパッケージ内に配置され気密封止されていること
    を特徴とする請求項1記載の光ピックアップ。
  5. 【請求項5】 偏光検出手段が光導波路素子であって、
    該光導波路素子は光透過性の材料からなるくさび状のブ
    ロックを介してパッケージに接着固定されていることを
    特徴とする請求項4記載の光ピックアップ。
  6. 【請求項6】 ビームスプリッタは円柱状部材を介して
    光路に対する角度を変更できるように光分波手段の壁面
    に接触させることを特徴とする請求項1記載の光ピック
    アップ。
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DE69830015T2 (de) 2006-02-23
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