JP2552202Y2 - ホログラム光ヘッド - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、レーザダイオードと
光検出器とホログラム素子とを一体化し、温度変化に起
因する戻り光の移動に対する余裕をもたせたホログラム
光ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光ヘッドの一例を図７に示す。レ
ーザダイオード１を出射したレーザ光は、回折格子２で
３つの光ビームに分離され、ハーフミラー３で直角方向
に反射され、コリメータレンズ４で平行光にされ、立ち
上げミラー５でディスク７側に直角に反射され、対物レ
ンズ６で集光されてディスク７の信号面に焦点を結ぶ。
ディスク７で反射した戻り光は、同じ経路で効物レンズ
６を透過し、立ち上げミラー５で直角方向に反射され、
コリメータレンズ４で集光され、ハーフミラー３を透過
し、さらに平板状のガラスであるこのハーフミラー３を
透過したことに伴う光軸のずれを元に戻すためのガラス
板８を透過し、平凹レンズ９を透過して、光検出器１０
を照射する。光検出器１０は、図示は省略するが、４分
割光センサの両側にそれぞれエレメントを持つ６分割光
センサであり、フォーカシングエラー検出は平板状のハ
ーフミラー３およびガラス板８を透過することに伴う非
点収差を利用した非点収差法で行い、トラッキングエラ
ー検出は３ビームの中の２つのビームを用いて行う。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】上記従来の光ヘッド
は、部品点数が多く、かつそれらが独立して配置されて
いるので、小形化が容易でなく、各光学部品の組立工数
を多く必要とし、かつそれらの調整工数を多く必要とす
る。また、各光学部品は接着剤で固定する場合が多い
が、接着剤は温度の影響を受け易いので、温度変動によ
り光学部品に位置ずれが発生するおそれがあり、光学部
品が多いと接着剤を用いる箇所が多くなるので、信号検
出の信頼性が低下するという問題もある。また、特開平
１−１７７５０４号「反射型格子レンズおよび光ヘッド
装置」には、ホログラム素子で構成した複数領域からな
る格子基板と、複数に分割された受光面を有する光検出
器とを備えた光ヘッド装置が開示されている。しかしな
がら、このものは、レーザダイオードから照射されるレ
ーザ光の照射光軸に対し、光検出器に至るレーザ光の復
路光軸をビームスプリッタにより途中分岐させる構成で
ある。このため、レーザダイオードやホログラム素子や
光検出器といったユニット化が可能な光学素子を、すべ
て同軸配置する構成と比較したときに、分岐光軸を有す
る分だけレーザ光の照射光軸周りにユニット構成が肥大
化しやすく、光検出原理に基づく構造的な特質から装置
のコンパクト化に一定の限界があるといった課題を抱え
るものであった。また、ホログラム素子を斜交二軸によ
って４領域に分割し、各領域ごとに異なる回折格子パタ
ーンをもたせた格子レンズが開示されているが、このも
のは回折格子パターンを区画する４領域が一対の鈍角領
域と一対の鋭角領域からなり、特に鋭角領域の回折格子
パターンについては温度 変化に起因するレーザ光の波長
変動に伴う回折角度の変化に対する許容範囲が鈍角領域
に比べて狭いため、許容温度変化が制限される等の課題
があった。 また、本考案の出願後に公開された特開平２
−２５３６７８号「光半導体装置」や特開平３−７６０
３５号「ホログラム式光ピックアップ装置」或いは特開
平３−２６９８３５号「光ピックアップ装置」には、レ
ーザダイオードのレーザ光照射光軸上にホログラム素子
を配設し、ホログラム素子にて回折されて戻るレーザ光
を、受光素子を直線配列した光検出器で受光する構成の
ホログラムレーザユニットが開示されている。しかしな
がら、いずれのホログラムレーザユニットも、光検出器
を構成する受光素子が直線配列されており、このため温
度変化に起因するレーザ光の波長変動に伴う回折角度の
変化に対する受光素子上の受光点の変動が均一ではな
く、受光点の変動を許容できる受光面積の設定が受光素
子によって異なるため、光検出器の設計が容易でない等
の課題を抱えるものであった。

【０００４】本考案は上記事情に鑑みてなされたもの
で、光ヘッドの部品点数を少なくし、各光学部品を集積
化して小形化を図るとともに、組立工数、調整工数を削
減し、さらに温度変動の影響を受けることの少ないホロ
グラム光ヘッドを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本考案のホログラム光ヘッドは、ディスクに向けて
レーザ光を照射するレーザダイオードと、該レーザダイ
オードの照射光軸上に同軸配設され、該照射光軸に直交
する平面を該照射光軸上で交差する直交二軸が分割する
４領域について領域ごとに異なるパターンの回折格子を
設けた４分割ホログラム素子と、前記レーザダイオード
の周辺に等角分散配設され、前記ディスクで反射された
レーザ光のうち前記４分割ホログラム素子の各領域を透
過して戻るときに回折させられたレーザ光を、該各領域
ごとに受光する４個の受光素子からなり、相対する一組
の受光素子が２分割されている光検出器とを具備するこ
とを特徴とするものである。

【０００６】また、前記４分割ホログラム素子が、前記
４領域を分割する直交二軸のうちの一方の軸がジッタ方
向に平行であり、前記光検出器は、前記ジッタ方向に対
し４５°回転させた位置に第１の受光素子を配設し、該
第１の受光素子に対して順次９０°ずつ異ならしめた位
置に第２、第３、第４の受光素子を配設してなることを
特徴とするものである。

【０００７】

【作用】上記のホログラム光ヘッドにおいて、ディスク
で反射した戻り光は、ホログラム素子の４つの領域によ
りそれぞれ回折されて４つの光ビームに分離され、光検
出器の４つの受光素子を個別に照射する。この場合、ト
ラッキングエラー検出は、４つの領域からなるホログラ
ム素子の２つの領域と他の２つの領域とにそれぞれ対応
する受光素子の出力の差により、すなわちプッシュプル
法により検出することができる。フォーカシングエラー
検出は、２つの領域にそれぞれ対応する２つの２分割受
光素子の出力に基づき、いわゆるダブルナイフエッジ法
により検出することができる。

【０００８】請求項２のホログラム光ヘッドによれば、
４分割ホログラム素子の各領域を通過した戻り光を、定
常状態においてそれぞれ第１〜第４の受光素子のほぼ中
央で受光させることができ、従って例えば温度変化に伴
いレーザ光の波長が変動し、ホログラム素子における回
折角度が変化し、第１〜第４の受光素子が受光する戻り
光の受光点が円周方向に移動しても、４分割ホログラム
素子を構成する４領域が受光点の移動を均等にかつそれ
ぞれが最大限吸収することができる。

【０００９】

【実施例】以下、本考案の実施例を図１〜図６を参照し
て説明する。図１は、本考案のホログラム光ヘッドの一
実施例を示す光学系構成図、図２は、図１に示したホロ
グラムレーザユニットの拡大断面図、図３は、図２のホ
ログラム素子の格子パターンを示す図、図４は、図２に
示した光検出器の受光素子の平面図、図５は、ホログラ
ム素子の他の格子パターンの参考例を示す図、図６は、
図５に示したホログ ラム面の格子パターンによる場合の
受光素子の平面図である。なお、図４及び図６中に使用
した記号Ｂ、Ｄに付した添え字は、以下の説明では半角
記号で記してある。図１において、符号１１は、詳細は
後述するが、レーザ光を出射し戻り光を受光するホログ
ラムレーザユニット、符号１２は、ホログラムレーザユ
ニット１１から出射されたレーザ光をディスク１４側に
立ち上げ戻り光をホログラムレーザユニット１１に向け
て反射する立ち上げミラー、符号１３は、ディスク１４
の信号面にレーザ光を収束する対物レンズである。

【００１０】前記ホログラムレーザユニット１１の詳細
を図２に示す。このホログラムレーザユニット１１は、
ベース１５にステム１６を介してレーザダイオード１７
および光検出器１８を取り付け、これらをケース１９内
に収容し、ケース１９にあけたレーザ光出射窓１９ａに
内面側にホログラム面すなわちホログラム素子２０を形
成したカバーガラス２１を固定している。

【００１１】ホログラム素子２０は、図３に示すように
円を等分に４分割しそれぞれに異なる格子パターンを形
成した４つの領域ａ、ｂ、ｃ、ｄからなっている。図示
例の格子パターンは、格子ピッチについてはａとｄが等
ピッチ、ｂとｃが前記ａ、ｄより間隔の広い等ピッチで
あり、格子方向についてはａとｃが同方向、ｂとｄが前
記ａ、ｄと直角で同方向である。前記光検出器１８は、
図４に示すようにＸ−Ｙ方向に対してそれぞれ４５゜の
角度をなす位置に第１ないし第４の受光素子Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄを備えている。受光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞ
れホログラム素子２０の４つの領域ａ、ｂ、ｃ、ｄを透
過した光ビームを受光するものであり、受光素子ＡとＣ
は単独のエレメントからなる受光素子であり、受光素子
ＢとＤはそれぞれＢ1、Ｂ2またはＤ1、Ｄ2の２つのエレ
メントからなる２分割受光素子である。また、受光素子
ＡとＤはホログラム素子２０の狭い等ピッチの領域ａ、
ｄに対応して光軸Ｚから等距離の位置にあり、受光素子
Ｂ、Ｃは広い等ピッチの領域ｂ、ｃに対応して前記受光
素子Ａ、Ｄの位置より光軸Ｚに近い等距離の位置にあ
る。

【００１２】次に上記ホログラム光ヘッドによる信号検
出について説明する。ホログラムレーザユニット１１内
のレーザダイオード１７を出射したレーザ光は、ホログ
ラム素子２０を透過し、立ち上げミラー１２において直
角に反射され、対物レンズ１７により収束されてディス
ク１４の信号面に焦点を結び、ディスク１４で反射した
戻り光は、同じ経路をたどって対物レンズ１３を透過
し、立ち上げミラー１２で再び直角方向に反射し、ホロ
グラムレーザユニット１１のカバーガラス２１を透過す
るが、このカバーガラス２１のホログラム素子２０を透
過する際に、このホログラム素子２０の格子パターンの
異なる４つの領域ａ、ｂ、ｃ、ｄを通過することで４つ
の回折光（例えば＋１次回折光のみを用いる）が得られ
る。ホログラム素子２０の領域ａ、ｂ、ｃ、ｄをそれぞ
れ通過した光ビームは、光検出器１８の各受光素子Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄのそれぞれを照射する。今、ジッタ方向（デ
ィスク接線方向）をＹ軸とすると、再生ＲＦ信号（Ｒ
Ｆ）、トラッキングエラー検出信号（ＴＥ）、フォーカ
シングエラー検出信号（ＦＥ）は、それぞれ次式から得
られる。 ＲＦ＝Ａ＋Ｂ1＋Ｂ2＋Ｃ＋Ｄ1＋Ｄ2 ・・・・・・［１］ ＴＥ＝（Ａ＋Ｄ1＋Ｄ2）−（Ｂ1＋Ｂ2＋Ｃ） ・・・・・・［２］ ＦＥ＝（Ｂ1＋Ｄ2）−（Ｂ2＋Ｄ1） ・・・・・・［３］ すなわち、トラッキングエラー検出は、ホログラム素子
２０の領域ａ、ｄの半円形部分と領域ｂ、ｃの他の半円
形部分をそれぞれ透過する光量の差を受光素子Ａ及びＤ
とＢ及びＣとの出力差として検出するものであり、いわ
ゆるプッシュプル法である。また、フォーカシングエラ
ー検出は、いわゆるダブルナイフエッジ法である。

【００１３】また、ジッタ方向をＸ軸とすると、再生Ｒ
Ｆ信号（ＲＦ）およびフォーカシングエラー検出信号
（ＦＥ）は前記と同様であるが、トラッキングエラー検
出信号（ＴＥ）は次の式、 ＴＥ＝（Ａ＋Ｂ1＋Ｂ2）−（Ｃ＋Ｄ1＋Ｄ2） ・・・・・・［４］から得ら れる。この検出原理は、前記［２］式と同じである。

【００１４】上記のホログラム光ヘッドにおいては、ホ
ログラムレーザユニット１１を光ヘッドの図示略のベー
スに取り付ける場合、Ｚ軸を中心として回転させること
により、９０゜ごとに調整点が訪れる。したがって、取
り付け位置の調整としては、Ｚ軸方向（フォーカス方
向）の１軸の調整のみでよい。これに対して図７に示し
た従来の光ヘッドでは、フォーカス方向とこれに直交す
る直角２方向との３軸の調整が必要であり、調整が大幅
に簡略化される。また、レーザダイオード１７が出射す
るレーザ光の波長が変動すると、ホログラム素子２０に
おける回折角度が変動するが、本考案によれば光学素子
をＸ−Ｙ軸と４５゜の方向に長く取ることができるの
で、回折角度の変動すなわちレーザダイオード１７の出
射するレーザ光の波長変動の影響を吸収することが容易
である。

【００１５】このように、上記ホログラム光ヘッドによ
れば、ディスクに向けてレーザ光を照射するレーザダイ
オード１７の照射光軸上に、該照射光軸に直交する平面
を該照射光軸上で交差する直交二軸が分割する４領域
ａ、ｂ、ｃ、ｄについて領域ごとに異なるパターンの回
折格子を設けた４分割ホログラム素子２０を同軸配設
し、レーザダイオード１７の周辺に相対する一組につい
て２分割した４個の受光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを等角分散
配設した光検出器１８により４分割ホログラム素子２０
による回折光を受光する構成としたから、レーザダイオ
ード１７とホログラム素子２０と光検出器１８といった
ユニット化が可能な光学素子を、すべて同軸配置する構
成とすることができ、レーザダイオード１７のレーザ光
の照射光軸を軸とする仮想円筒体の内部に４分割ホログ
ラム素子２０と光検出器１８が配設できるため、ユニッ
ト１１のコンパクト性を高める上で最高密度配置が可能
であり、これによりレーザダイオード１７とホログラム
素子２０と光検出器１８とを１つのユニットで構成し、
高度に集積化を図って小形化を達成することができる。
また、４分割ホログラム素子２０を構成する４個の領域
ａ、ｂ、ｃ、ｄが同一面積であるから、温度変化に起因
するレーザ光の波長変動に伴う回折角度の変化に対する
許容範囲を各領域が均等に分担することができ、これに
より許容温度変化を最大限保証することができる。 ま
た、４分割ホログラム素子２０は、前記４領域を分割す
る直交二軸のうちの一方の軸がジッタ方向に平行であ
り、光検出器１８は、ジッタ方向に対し４５°回転させ
た位置に第１の受光素子Ａを配設し、該第１の受光素子
Ａに対して順次９０°ずつ異ならしめた位置に第２、第
３、第４の受光素子Ｂ、Ｃ、Ｄを配設して構成したか
ら、４分割ホログラム素子２０の各領域を通過した戻り
光を、定常状態においてそれぞれ第１〜第４の受光素子
Ａ〜Ｄのほぼ中央で受光させることができ、従って例え
ば温度変化に伴いレーザ光の波長が変動し、ホログラム
素子２０における回折角度が変化し、第１〜第４の受光
素子Ａ〜Ｄが受光する戻り光の受光点が円周方向に移動
しても、４分割ホログラム素子２０を構成する４領域
ａ、ｂ、ｃ、ｄが受光点の移動を均等にかつそれぞれが
最大限吸収し、これにより光ヘッドにとって致命的な再
生不能を回避し、安定した再生を約束することができ
る。なお、本発明において、ホログラム素子２０の４つ
の領域の格子パターンとして、図示例以外の格子パター
ンを用いることもできる。ただし、例えば図５に示すよ
うに格子方向が同方向の４領域ａ、ｂ、ｃ、ｄで構成し
た場合には、図６に示したように４つの受光素子Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄは１列に並べなければならず、受光素子をレ
ーザ光の照射光軸の周りに配設する点を特徴とする本考
案の範疇からは外れることになる。なお、参考までに受
光素子Ｂ、Ｃを２分割光センサとした場合は、再生ＲＦ
信号（ＲＦ）、トラッキングエラー検出信号（ＴＥ）、
フォーカシングエラー検出信号（ＦＥ）について、前記
［１］、［２］、［３］の各式を適用できる。

【００１６】また、ホログラムレーザユニット１１を光
ヘッドのベースにホログラムレーザユニット１１を固定
し、対物レンズ１３を制御する対物レンズアクチュエー
タを別に設ける構成としてもよいが、ホログラムレーザ
ユニット１１を対物レンズアクチュエータと一体に設け
る構成とすることもでき、この場合には、部品の集積化
が一層高度に実現される。

【００１７】

【考案の効果】本考案によれば、ディスクに向けてレー
ザ光を照射するレーザダイオードの照射光軸上に、該照
射光軸に直交する平面を該照射光軸上で交差する直交二
軸が分割する４領域について領域ごとに異なるパターン
の回折格子を設けた４分割ホログラム素子を同軸配設
し、レーザダイオードの周辺に相対する一組について２
分割した４個の受光素子を等角分散配設した光検出器に
より４分割ホログラム素子による回折光を受光する構成
としたから、レーザダイオードとホログラム素子と光検
出器といったユニット化が可能な光学素子を、すべて同
軸配置する構成とすることができ、レーザダイオードの
レーザ光の照射光軸を軸とする仮想円筒体の内部に４分
割ホログラム素子と光検出器が配設できるため、ユニッ
トのコンパクト性を高める上で最高密度配置が可能であ
り、これによりレーザダイオードとホログラム素子と光
検出器とを１つのユニットで構成し、高度に集積化を図
って小形化を達成することができ、また４分割ホログラ
ム素子を構成する４個の領域が同一面積であるから、温
度変化に起因するレーザ光の波長変動に伴う回折角度の
変化に対する許容範囲を各領域が均等に分担することが
でき、これにより許容温度変化を最大限保証することが
できる等の優れた効果を奏する。

【００１８】また、本考案は、４分割ホログラム素子
は、前記４領域を分割する直交二軸のうちの一方の軸が
ジッタ方向に平行であり、前記光検出器は、前記ジッタ
方向に対し４５°回転させた位置に第１の受光素子を配
設し、該第１の受光素子に対して順次９０°ずつ異なら
しめた位置に第２、第３、第４の受光素子を配設して構
成したから、４分割ホログラム素子の各領域を通過した
戻り光を、定常状態においてそれぞれ第１〜第４の受光
素子のほぼ中央で受光させることができ、従って例えば
温度変化に伴いレーザ光の波長が変動し、ホログラム素
子における回折角度が変化し、第１〜第４の受光素子が
受光する戻り光の受光点が円周方向に移動しても、４分
割ホログラム素子を構成する４領域が受光点の移動を均
等にかつそれぞれが最大限吸収し、これにより光ヘッド
にとって致命的な再生不能を回避し、安定した再生を約
束することができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のホログラム光ヘッドの一実施例を示す
光学系構成図である。

【図２】図１に示したホログラムレーザユニットの拡大
断面図である。

【図３】図２のホログラム素子の格子パターンを示す図
である。

【図４】図２に示した光検出器の受光素子の平面図であ
る。

【図５】ホログラム素子の他の格子パターンの参考例を
示す図である。

【図６】図５に示したホログラム素子の格子パターンに
よる場合の受光素子の平面図である。

【図７】従来の光ヘッドの一例を示す光学系構成図であ
る。

【符号の説明】

１１ ホログラムレーザユニット １７ レーザダイオード １８ 光検出器 Ａ、Ｂ（Ｂ1、Ｂ2）、Ｃ、Ｄ（Ｄ1、Ｄ2） 受光素子 １９ ケース １９ａ レーザ光出射窓 ２０ ホログラム素子 ａ、ｂ、ｃ、ｄ ホログラム素子の４つの領域 ２１ カバーガラス

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディスクに向けてレーザ光を照射するレ
   ーザダイオードと、該レーザダイオードの照射光軸上に
   同軸配設され、該照射光軸に直交する平面を該照射光軸
   上で交差する直交二軸が分割する４領域について領域ご
   とに異なるパターンの回折格子を設けた４分割ホログラ
   ム素子と、前記レーザダイオードの周辺に等角分散配設
   され、前記ディスクで反射されたレーザ光のうち前記４
   分割ホログラム素子の各領域を透過して戻るときに回折
   させられたレーザ光を、該各領域ごとに受光する４個の
   受光素子からなり、相対する一組の受光素子が２分割さ
   れている光検出器とを具備することを特徴とするホログ
   ラム光ヘッド。
2. 【請求項２】 前記４分割ホログラム素子は、前記４領
   域を分割する直交二軸のうちの一方の軸がジッタ方向に
   平行であり、前記光検出器は、前記ジッタ方向に対し４
   ５°回転させた位置に第１の受光素子を配設し、該第１
   の受光素子に対して順次９０°ずつ異ならしめた位置に
   第２、第３、第４の受光素子を配設してなることを特徴
   とする請求項１記載のホログラム光ヘッド。