JPS62208440A - 光ピツクアツプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は２例えば光デイスクメモリやディジタルオー
ディオディスク等の光デイスク装置において情報記録媒
体（以Ｆ、ディスクと呼ぶ）に情報を記録あるいは再生
するだめの光ピックアップに関するものである。

〔従来の技術〕

第６図は特開昭６０−２８０４４号公報に示された従来
の光ピックアップの構成例を示す図である。

図において、（１）は半導体レーザ、（２）は射出光、
（３）は第１のガラス基板、（４）はコリメート用オフ
ァクシスゲレーティングレンズ、（５）は平行光束、（
６）は第２のガラス基板、（７）は収束用オアアク７ス
グＶ−テイングレ／ズ、（８）は１次回折光、（９）は
デイスり、（１１は情報記録面、Ｕυは光軸、α２は零
次透過光。

α邊は非点収差用グレーティングレンズ、　１１４１は
４象限光検出器である。

次に動作について説明する。

半導体Ｖ−ザ（１）からの射出光（２）は、第１のガラ
ス基板（３）の一部に形成されたコリメート用オファク
シスゲレーティングレンズ（４）で集められ、この第１
のガラス基板（３）面の法線に対して数１０°の角度を
なす平行光束（５）となり第２のガラス基板（６）の一
部に形成された収束用オフアクシスグレーディングレン
ズ（７）へ入射する。

この平行光束（５）のオファクシスゲレーティングレン
ズ（７）による１次回折光ｔｅｌはディスク（９）中の
情報記録面ｕ（Ｉ上に焦点を結ぶ。この場合、１次回折
光（８）の光軸が情報記録面ｉｌｌに対して垂直となる
ようにオファクシスゲレーティングレンズ（７）が形成
されている。

焦点におかれたビットの情報を含んだ１次回折光（８）
の反射光は再び収束用のオファクシスゲレーティングレ
ンズ（７）に同うが、この反射光のうちの零次透過光ｕ
３は単に透過光として後方へ進み、収束用オファクシス
ゲレーティングレンズ（７）への入射光である平行光束
（５）の光軸と異なる光軸Ｕυを有することとなる。

従って半導体レーザｉｌ＋からの射出光（２）あるいは
平行光束（５）と情報記録１ｆｉｕｌからのビット情報
を含んだ零次透過光ｕｚとを分離することができる。こ
のようにして得られた零次透過光ＵＺからなる反射光か
ら第１のガラス基板（３）の一部に形成された。

例えば非点収差光学用グレーティングレンズ（Ｉ３と。

例えば４象限光検出６ｕ４からなる受光部光学系により
記録情報信号、フォーカス誤差信号、トラッキング誤差
信号を検出する。

〔発明が解決しようとする問題点１ 以上述べた従来のこの種光ピックアップでは以下のよう
な問題点がある。

まず、第１に透過形のオファクシスゲレーティングレン
ズを２枚と透過形のインライン形グレーティングＶンズ
を用いているため光の利用効率が非常に低いという問題
点がある。たとえば、上記コリメータ用オファクシスゲ
レーティングレンズ（４）の１次回折光の回折効率は開
口数が０．１程度であるので比較的高くなるが、それで
も高々３０チであり、収束用オファクシスゲレーティン
グレンズ（７）では文献１）に示姑れているように１次
回折光の回折効率は２１％しかない。また、上記非点収
差光学用グレーティングレンズ（１３の１次回折光の回
折効率は上記文献１）に示されているように３０チしか
ない。したがって、上記収束用オファクシスゲレーティ
ングレンズ（７）の零次回折光の回折効率を５０多、上
記ディスクの反射率ｔ−１ｏｏ％とじても上記コリメー
タ用オフアクシスグレーティ／グ（４）から非点収差光
学用グレーティングレンズａ３に至るまでの効率は０．
９５％にしかならない。

さらに、第２に収束用オファクシスゲレーティングレン
ズ（７）においては、ディスク（９）の情報記録面ｕ１
に記録されているビット情報を読み出すためには射出側
の開口数としてＮ、Ａ　＝　０．４５〜０．５必要であ
り、入射光である上記平行光束（５）は上記収束用オフ
ァクシスゲレーティングレンズの射出側光軸αυに対し
て３０°程度傾いているので等測的な回折角度の最大値
は５１°にも達し、波長がλ＝７８０ｎｍの半導体レー
ザ光に対する最小格子間隔は０．８２μｍ程度となシ、
矩形形状の回折格子としたときの格子幅は０．４１μｍ
程度となり、サブミクロンの加工精度が要求ちれると言
う問題点がある。さらに回折効率を上げるためには格子
形状をブレーズ化しなければならないが、格子間隔０．
８２μｍで格子形状を三角形状にするのは容易ではない
という問題点がある。

第３に、半導体レーザ（」）、第１のガラス基板（３）
。

第２のガラス基板（６）および４分割光検出器Ｉは一つ
の筐体−に組込まれているが、第６図に示された構成で
は寸法か大きくなるとともにオートフォーカス、オート
トラッキングを実現するためには上記筐体リラ全体を一
体１駆動しなければならず、第６図には図示されていな
いが、アクチュエータの駆動Ｎ盪が大きくなるという欠
点がある。

さらに、第４に情報記録面ｄＩのビット情報を読み出す
回折限界の集光スポットを潜るために上記収束用オファ
クシスゲレーティングレンズ（７）の１次回折光を用い
ているが、このレンズの開口数は前記のようにＮ、Ａ　
＝　０．４５〜０．５　　というものになっておりその
最小格子間隔は０．８２μｍ程度になっており、このよ
うな高開口数の夛レーティングレンズでは光源である半
導体レーザの波長の変化に対して敏感であり、レンズの
焦点距離や回折角度が大きく変化するという欠点がある
。

最後に、第５の欠点として構成要素も多く互いの位置関
係を精度よく合せなければならないという組立上の問題
点も有している。

この発明は上記欠点を除去し２部品点数を減じた簡単な
構成で薄形化がｏＴ能でしかも製造および調整が容易で
あり、したがって１産に適し、しかも特性の良好な光ピ
ックアップを得ることを目的としている。

〔問題点を解決するだめの手段Ｊ この発明に係る元ピックアップは、上記コリメータ用オ
ファクシスゲレーティングレンズ（４１ト収束用オファ
クシスゲレーティングレンズ（７）の作用を単玉の対物
レンズに持たせ、収束用オファクシスゲレーティングレ
ンズ（７）の入射光と反射の分離作用と非点収差光学用
グレーティングレンズａ３の作用を１枚の反射形回折格
子レンズに持たせるとともに１反射形回折格子レンズに
光路を折シ曲げる反射鏡の作用を追加して持たせること
により。

光の集光効率が低く２回折格子のアスペクト比が大きく
製造が容易でないという従来装置の第１及び第２の欠点
を改善し、さらに１部品点数が多く低価格化が容易でな
くかつ大形になるという従来装置の第３及び第５の欠点
を改善し、さらに、上述の機能分担により照射光路の回
折角度変更要素を反射光路用同変更要素から分離して被
駆動物体を単玉の対物レンズに限定することを可能にし
。

従来装置の第３の欠点を改善し、さらに、ディスク（９
）への照射光が上記反射形回折格子レンズにおける０次
回折となるようにして、半導体レーザ（１）の波長変動
に伴う従来装置の第４の欠点を改善した点に特徴を有す
るものである。

〔作用〕

この発明においては、単玉の対物レンズを用いることに
より、従来装置で必要であったコリメータ用オファクシ
スゲレーティングレンズ（４）と収束用オフアクシスグ
レーティングレンズ（７）の作用を１つの単玉の対物レ
ンズで行なわせるようにしたものであり、姑らに９反射
形回折格子レンズを用いることにより、収束用オファク
シスゲレーティングレンズ（７）の入射光と反射光の分
離作用を行なわせるとともに、従来装置で必要であった
非点収差用インライン形グレーティングレンズα階の作
用を１つの反射形回折格子ンンズで行なわせるようにす
るとともに反射鏡の作用も兼ねさせ光軸を曲げるように
し、光ピックアップの寸法を小さくし薄形化を計ること
ができる。

しかも、ここで用いる反射形回折格子レンズの最小格子
間隔は以下で述べるように２．６μｍ程度あり９通常の
ＬＳＩ等の製造で用いられる微細加工技術を応用したプ
ロセスで容易に得られるもので。

高精度のものを犬ｉｔＫかつ安価に作製することができ
、ｉｔ産に適したものになっている。また、対物レンズ
もプラスチック等を用いた非球面レンズとすることによ
り、単玉のレンズとすることができ、このレンズも射出
成形等により大量生産が可能である。

〔実施例Ｊ 以下１図面を用いて、この発明の一実施例を説明する。

！ｉｇ１図はこの発明の一実施例を示す鳥かん図であり
、第２図は第１図に示したこの発明の一実施例を示す平
面図と側面図である。図示のように。

半導体レーザ（１１と対物レンズｔｔＳに至る光路の途
中に反射形回折格子しンズ四を配設する。

本発明による光ピックアップは以上の構成を有するもの
であるから、半導体レーザ（１１からの発散射出光（２
）は直接反射形回折格子しンズ四に入射し。

その表面にきざまれた反射形の回折格子で回折されない
０次回折光が対物レンズα梯に入射する。上記対物レン
ズα尋は半導体レーザ（１）の元光点を物点とし、ディ
スク面上の点を１象点するように設計ぢれているので、
上記発散球面波αηは上記対物レンズα秒により上記デ
ィスク（９）上の情報記録面θ値にほぼ回折限界の集光
スポットで集光される。情報記録面ｉｌｌからのピット
情報を有する反射光は再び上記対物レンズａ８に入射し
上記対物ＶンズＱＦｊにより上記半導体レーザ（１１の
発光点を集光点とする収束光に変換され、上記反射形回
折格子レンズｕｅに入射する。上記反射形回折格子レン
ズＵＳに入射した収束光のうち、上記反射形回折格子し
ンズ四によって発生する零次回折光は光路を曲げられた
のち上記発数収束光（２）を逆進する形で上記半導体レ
ーザ（１）上に集光されるが、上記反射形回折格子レン
ズの１次回折光は上記４象限光検出器Ｉに集光する光束
ｕ９に変換される。第２図Ｌｂｌに示すように。

上記光束ｑ優は上記発散射出光（２）の光路とは重なら
ず、上記半導体レーザｆｌ）から上記反射形回折格子レ
ンズ１１０に至る光軸（ハ）と角度０をなしているので
。

入射光と情報記録面四のビット情報を有する反射光のみ
を４ｗＪ、眼光検出器１４１に導くことができる。

上記反射形回折格子レンズｌｌ［９に刻まれた格子パタ
ーンは半導体レーザ（１）と４象限光検出器Ｉと上記反
射形回折格子レンズｕｅの配役位置関係と上記半導体レ
ーザ（１１の射出光の波長および収束光＋１！＋に付加
する収差によって決まるもので、正確には第（１）式で
定義される位相差がπの偶数倍あるいは奇数倍となる等
位相曲線として表現される。

Δψ＝ΦＬＤ−ΦＰＤ＋ΣＣｇＸ’Ｙ１（ｕ≦１．Ｊ≦
１０）　　（１１１＋Ｊ 第（１）式において、ΦＬＤは上記半導体レーザ（１）
を波源としたときの上記反射形回折格子しンズｄｆ９面
上での位相、ΦＰＤは上記４象限光検出器Ｉを波源とす
る上記反射形回折格子レンズー面上での位相。

（ｘ、ｙ）は第１図に示す、上記反射形回折格子レンズ
（Ｉ［９面上にとった座標でるる。第（１）式において
第３項の係数Ｃ工、の値と次数１．Ｊを選択することに
より種々の収差を発生することができる。たとえば、　
　Ｃ０２＝−２Ｘ１０　　、　ＣＨ＝−２Ｘ１０　　と
してその他の係数を零とすると第３図に示すような格子
パターンが得られる。第３図において２図化の都合上、
＃！！子パターンは６６本おきのもののみを描いである
。このように、第３図に示したような格子パターンをも
つ上記反射形回折格子レンズＵＳに第１図に示す構成で
光が入射したとき、収束光饅は第１の焦線■、第２の焦
線＠および最小錯乱円Ｑυを有する非点光束とすること
ができる。第１図において、上記４象限光検出器α４は
上記収束先住９の最小錯乱円Ｑυの位置に設置するとオ
ートフォーカス誤差信号を得ることができる。第４図に
は、上記対物レンズ０樽とディスク（９）との距離が変
化したときの上記４象限光検出器ｕ４面上のスポットダ
イアグラムの一例が示されている。このように４象限党
検出器α乃の面上でパターンが変化するので。

第５図に示すような上記４象限光検出器Ｉの出力端に接
続された差動増幅器（至）の出力として得ることができ
る。また、トラッキング誤差信号はいわゆるプッシュプ
ル方式によシ谷易に得ることができ、情報信号は上記４
象限光検出器Ｉのそれぞれの出力を加算することによυ
得ることができる。

本発明に係わる元ピックアップにおいて用いる反射形回
折格子レンズα１は１例えばＰＭＭＡ等の電子線レジス
トを塗布したガラス板に電子ビームで直接格子パターン
を描画し後処理を施し、その表面にＡ１等の金属をメッ
キもしくは蒸着することにより製作することができる。

量産のためには。

上記反射形回折格子から電鋳等によυ金型を作製し、こ
れをマスターとして射出成形等によりレプリカを作製し
、所要の反射形回折格子レンズを作製するのがよい。

また本発明に係わる光ビックアンプでは反射形回折格子
レンズと対物レンズの２つの光学素子しか用いていない
ので、第６図に示した従来装置にくらべて光の利用効率
が尚いという利点を有している。たとえば、上記反射形
回折格子レンズの格子断面形状を矩形とした場合でも零
次回折光の効率は５０％、１次回折光の回折効率は２０
．３％ある。

したがって上記ディスク（９）の反射率を１００％、上
記対物レンズの透過率を９５チとした場合、上記反射形
回折格子レンズσｅから対物レンズα［相］、ディスク
（９）を経て再び対物レンズα樽から反射形回折俗子レ
ンズｌ１１１に至るまでの効率は９．２％あり、従来装
置の約１０倍の効率を有している。

さらに、オートフォーカス、オートトラッキングのため
には、上記対物レンズ側のみを駆動すればよく、第１図
には図示していないが、アクチュエータの駆動重量が軽
くなるという利点がある。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、半導体レーザと対物レ
ンズとの間に反射形回折格子レンズを配設し、この反射
形回折格子レンズに、入出力光の分離作用、来光スポッ
トを常に情報記録面上に照射するだめの信号ｔｊａ生さ
せるためのセンナ光学系の作用および装置を薄形化する
ために必要な光路の折り曲げの作用を同時に持たせるこ
とによシ部品点数を低減できるとともに２反射形回折格
子レンズは射出成形と金属膜の蒸着等により扁梢度でか
つ大量生産がＯＴ　面であシ、安価な光ピックアップを
提供することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

７＠１図はこの発明の一実施例を示す鳥かん図。 第２図は第１図に示したこの発明の一実施例を示す平面
図と側面図、第３図は格子パターンの例を示す図、第４
図は４″Ｊ、眼光検出器面上でのスポットダイアグラム
の変化例を示す図、第５図はフォ−カス誤差信号を得る
方法を示す図、第１図は従来の光ピックアップを示す図
である。 図において、（１）は半纏体レーザ、（２）は射出光。 （３）は第１のガラス基板、（４）はコリメート用オフ
ァクシスゲレーティングレンズ、（５）は平行光束、（
６）は第２のガラス板、（７）は収束用オファクシスゲ
レーティングレンズ、（８）は１次回折光、（９）はデ
ィスク、　ｔｌｌは情報記録面、Ｕυは光軸、　１１２
は零次透過光。 ０は非点収差用グレーティングレンズ、α４は４象限光
検出器、住９は筐体、叫は反射形回折格子レンズ、Ｕη
は発散光、α秒は対物レンズ、　（１９は収束光。 ■は第１の焦線、　ｃａｌｌは最小錯乱円、（イ）は第
２の焦線、（ハ）は光軸、　ＣＪ４１は差動増幅器であ
る。 なお２％図中、同一符号は同一もしくは相当部分を示す
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体レーザと、前記半導体レーザからの射出光
   を光学式情報記録媒体上に集光させるための対物レンズ
   と、上記半導体レーザから上記対物レンズに至る光路中
   に上記半導体レーザよりの射出光を反射して上記対物レ
   ンズに入射させるとともに上記光学式情報記録媒体より
   の情報を含んだ反射光を上記半導体レーザの設置位置と
   は異なる位置に導きかつ上記反射光を非点光束とするた
   めの反射形回折格子レンズと、上記反射形回折格子レン
   ズにより分離された上記反射光を検出する４分割光検出
   器とを備えたことを特徴とする光ピックアップ。
2. （２）上記光学式情報記録媒体上に集光させる光は、上
   記反射形回折格子レンズにおける０次回折光であること
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の光ピック
   アップ。
3. （３）上記光学式情報記録媒体で反射され上記反射形回
   折格子レンズで回折され上記４分割光検出器に入射する
   光は、上記反射形回折格子における１次回折光であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の光ピッ
   クアップ。