JPH0460931A - 光ピックアップ - 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 本発明（よ　レーザ光を用いて光ディスク等の光記憶媒
体に記憶される情報の記録や読出し及びサーボ信号検出
を行うための光ピツクアップに関するものである。特に
本発明は光学系の簡略化と小型イＫ　薄型化をずるため
の描込を提供ずるものである。

従来の技術 光ディスクに記憶された情報の読出しをレーザ光を用い
て行う従来の光ピツクアップの一例を第６図に示す。光
源としての半導体レーザ１３１、この半導体レーザから
出射する光を平行ビームに変換するコリメーションレン
ズ１３２、光デイスク１３４表面に１μｍ以下のスポッ
ト径に集光するための大きなＮＡ（約０．４５）を有す
る集光レンズ１３３、及び光ディスク１３４で反射する
先の一部を分離するビームスプリッタ１３５、その波面
に非点収差を与えて受光素子（ディテクタ）１３８に導
くためのシリンドリカルレンズ１３６、レンズ１３７、
及び記録信号、とサーボ信号を検出するための四分割の
受光素子１３８を含んで構成されている。受光素子１３
８を通じて検出されるサーボ信号に応じて、集光レンズ
１３３が移動し光ディスク１３４の表面には常にほぼ回
折限界に絞られた微小スポットが形成されている。そし
て前記のように受光素子で検出される反射光強度から記
録信号が読みだされる。この様＆へ　通常の光ピツクア
ップは光ディスクの表面で反射するレーザ光を受光素子
に導くためのビームスプリッタや反射光に非点収差等を
与え　光ディスクに集光された光の焦点ずれやトラッキ
ングずれを検出可能にして受光素子に結像せしめるため
の光学素子が必要とされるの玄　光学部品点数が増え光
軸合わせが困難となり製造価格が高価なものとなり、ま
た光ピツクアップを小型化する上で大きな問題となって
い九　そこで光ピツクアップの光学系を小型｛ｔ．　　
簡素化するためにビームスプリッタとプリズムを一枚の
ホログラムで代替えしたホログラムヘッドが提案されて
いる。このホログラム型の光ビックアップの概略を第７
図に示す。半導体レーザ１４１より放射された光（よ　
ホログラム１４２を通過し　反射鏡１４６で進行方向が
折り曲げら札　対物レンズ１４３により光ディスク１４
４の表面に集光される。光ディスク１４４の表面で反射
され記録情報に応じて反射光量の変調されて広がる光（
戴　再度対物レンズ１４３により収束され一部は半導体
レーザ１４１に戻る力（　一部は二つの領域（ＲｌとＲ
２）に分割されたホログラム素子１４２により二方向に
分割され　四分割の受光素子１４５に結像され　ナイフ
ェツジ法により焦点エラー信号、またプッシュプル法に
よりトラッキングサーボ信号が検出されるととも艮　前
記コンパクトディスクの信号が検出される。前記対物レ
ンズはサーボ信号に応じて移動し　光ディスク１４４の
表面にはほぼ回折限界に絞られた微小スポットが形成さ
れている。

発明が解決しようとする課題 ところがこのようなホログラムを用いて小型光ピツクア
ップを実現しても光ピツクアップの厚さは集光レンズ近
傍での光ビームの径とレンズの厚さの和で決定され　ま
た特に前記のような集光レンズ移動型のホログラムヘッ
ドにおいてはレンズの軸外の収差をできるだけ抑制する
ために　約５ｍｍの大口径のでしかも大きなＮＡを得る
ために数Ｐの厚い非球面レンズを用いる必要があり、こ
のため光ヘッドの薄型化には限界があった　即ち厚さ１
０ｍｍ以下の光ピツクアップを製造することはほとんど
不可能であっ九　光ヘッドの薄型化は装置を小型化する
上において、また同一の大きさの装置を考えたときその
大容量化を図る上において極めて重要な課題であっ九 本発明はかかる問題を克服し薄型（例えば厚さ３ｍｍ以
下）の光デイスク用光ピツクアップを提供するものであ
る。

課題を解決するための手段 本発明は次の手段により上記の問題点を解決するもので
ある。

本発明は半導体レーザと、前記半導体レーザから放射さ
れ発散しつつ空間を伝搬する光を回折させかつ回折光を
光ディスクの一点に集光させる機能を有する第一のホロ
グラム素子、前記光ディスクから反射され前記光路を逆
方向に伝搬する光の一部を分割しかつ波面変換を行い光
検出素子に導く機能を有する第二のホログラム素子及び
信号を検出する光検出素子を含む複数の光学素子が同一
の基体に配置され　前記光検出素子で検出される検出信
号に応じて前記回折光が光ディスクの表面に集光される
ように前記の基体が移動される光ピツクアップを提供す
る。

また本発明は半導体レーザと、前記半導体レーザから放
射され発散しつつ空間を伝搬する光を回折しかつ平行光
に変換する機能を有する第一のホログラム素子、前記回
折光を光ディスクの一点に集光させる機能を有する集光
レンズ、前記光ディスクから反射され前記光路を逆方向
に伝搬する光の一部を分割しかつ波面変換を行い光検出
素子に導く機能を有する第二のホログラム素子及び信号
を検出する光検出素子を含む複数の光学素子が同一の基
体に配置され　前記光検出素子で検出される検出信号に
応じて前記回折光が光ディスクの表面に集光されるよう
に前記の基体が移動される光ピツクアップを提供する。

また本発明は　半導体レーザと、前記半導体レーザから
放射され発散しつつ空間を伝搬する光を回折させ光の進
行方向を変化させる第三のホログラム素子、前記回折光
を回折効果により光ディスクの一点に集光させる機能を
有する第一のホログラム素子、前記光ディスクから反射
され前記光路を逆方向に伝搬する光の一部を分割しかつ
波面変換を行い光検出素子に導く機能を有する第二のホ
ログラム素子及び信号を検出する受光素子を含む複数の
光学素子が同一の基体に配置され　前記光検出素子で検
出される検出信号に応じて前記回折光が光ディスクの表
面に集光されるように前記の基体が移動される光ピツク
アップを提供する。

そして、また　第三のホログラム素子が第二もしくは第
三のホログラム素子と同一の基板に形成されている構造
を提供する。

更番ヘ　　本発明は　半導体レーザとして波長安定化半
導体レーザを用いる手段を提供する。

また本発明は　第−及び第二のホログラム素子力（表面
に凹凸のグレーティングの形成された反射型のホログラ
ム素子であり、かつ前記グレーティングの溝方向が前記
半導体レーザの偏光方向に対してほぼ直角に配置されて
いる手段を提供する。

更？Ｑ　　また　本発明は第三のホログラム素子が第一
もしくは第二のホログラム素子が同一の基板に形成され
ている構造を提供する。

＝９− Ｏ− 作用 本発明は半導体レーザから放射された発散性の光を反射
型の集光性の回折格子を用いて直接光ディスクに集光す
るものであり、しかもその反射型集光性回折素子の半導
体レーザに対する入射角度を４５度以下に設定すること
により、光ピツクアップの薄型化を実現するものである
。

実施例 本発明の詳細を実施例を用いて説明する。本発明の第一
の実施例を第１図に示′？Ｉ′ｏ　　基体１に半導体レ
ーザ２、集光用ホログラム素子３（第一のホログラム素
子）、　ビーム分割用ホログラム素子４（第二のホログ
ラム素子）、及び受光素子５が形成されている。まず半
導体レーザ２から放射された光（よ　集光用ホログラム
素子３により反射されかつ光ディスク７の表面近傍に集
光される。光デイスク表面から反射された光はビーム分
割用ホログラム素子４により波面変換され受光素子５に
導かれトラッキングおよびフォーカッシングのサーボ信
号が検出される。このサーボ信号に応じてま１ま た基体１全体がアクチュエータ６により移動し光ディス
ク７のトラックにレーザ光が微小スポットに集光される
ように制御される。そして光ディスクに記録された信号
が正確に検出される。

ここで第一のホログラム素子３は基体の底面に対し一定
の角度に設置され　そのグレーティングの形状がピッチ
の徐々に異なる同心円群から形成され　−点（半導体レ
ーザ）から発散する光を回折効果により別の一点（光デ
ィスク）に集光する機能を有する。この集光スポット径
はホログラム素子の開口径で決定されるので一定以上の
ザイズ（ホログラム素子と光ディスクの距離と同等程度
）が必要となる力（グレーティングの設計によりホログ
ラム素子を基体の底面に対し例えば約２０度といった浅
い角度に設置することが可能である。

その結果基体の薄型化厚さ約３ｍｍの薄型化光ピツクア
ップが可能となる。本実施例でζ主　表面に凹凸のグレ
ーティングの形成された反射型のホログラム素子を用（
＼　かつグレーティングの溝方向が前記半導体レーザの
偏光方向に対してほぼ直角に配置しているために　半導
体レーザの放射法がり角が厚さ方向には小さく構成でき
光の利用効率がよい。第二のホログラム素子４は第８図
に示す様に二組のフレネルゾーンプレートで形成された
領域ａ及びａｏと、二組のりニアグレーティングの領域
す及びｂ′で形成されており、フォーカスエラー信号は
ａ及びａｏの領域からの回折光によるスポットサイズ検
出万人　トラッキングエラー信号はｂおよびｂ′の領域
からの回折光によるプッシュプル方式で検出される。以
上の実施例で（戴第二のホログラム素子を第一のホログ
ラム素子の上方に設置したが必ずしも上方に設置する必
要はなく、半導体レーザと第一のホログラムの中間に設
置してもよく、また第一のホログラム素子と第二のホロ
グラム素子を同一基板に形成してもよしもまたフォーカ
ッシングサーボ信号検出方式としてスッポットサイズ検
出方式を用いている力丈　必ずしもこれに限らず非点収
差万人　ナイフェツジ方式を用いることも可能である。

本発明の第２の実施例を第２図に示’？＋−基体２１に
半導体レーザ２２、コリメーション用ホログラム素子２
３　（第一のホログラム素子）、集光レンズ２４、ビー
ム分割用ホログラム素子２５　（第二のホログラム素子
）、及び受光素子２６が形成されている。まず半導体レ
ーザ２２から放射された光ζよ　コリメーション用ホロ
グラム素子２３により反射され　集光レンズ２４を通じ
て光ディスク２７の表面近傍に集光される。光デイスク
表面から反射された光は集光レンズ２４を逆方向に通過
し　またホログラム素子２３により光源方向に進ａ　次
にビーム分割用ホログラム素子２５により波面変換され
受光素子２６に導かれトラッキングおよびフォーカッシ
ングのサーボ信号が検出される。このサーボ信号に応じ
てまた基体２１全体がアクチュエータ２７により移動し
光ディスク２８のトラックにレーザ光が微小スポットに
集光されるように制御される。そして光ディスクに記録
された信号が正確に検出される。

第一の実施例と同様にして、基体の薄型化即ち光ピツク
アップの薄型化が可能となる。また第二のホログラム素
子２５は第一の実施例と同様に二組のフレネルゾーンプ
レートで形成された領域と、二組のりニアグレーティン
グの領域で形成されており、フォーカスエラー信号はス
ポットサイズ検出万人　トラッキングエラー信号はプッ
シュプル方式で検出される。この実施例では　第二のホ
ログラム素子を第一のホログラム素子と半導体レーザの
中間に設置した力丈　必ずしも中間に設置する必要はな
く、第一のホログラムの上方に設置してもよく、また第
一のホログラム素子と第二のホログラム素子を同一基板
に形成してもよい。またフォーカッシングサーボ信号検
出方式としてスッポットサイズ検出方式を用いている力
（必ずしもこれに限らず非点収差万人　ナイフェツジ方
式を用いることも可能である。

第３図（戴　第１図の実施例を改良したものである。即
ち集光性ホログラム素子３は半導体レーザの波長変動に
より集光位置が変化したり、また収差が発生し微小スポ
ットの形成が困難となるので、半導体レーザの波長を安
定させるために集光性グレーティングミラー９を設置し
外部共振器型の構成を採用している。

第４図の実施例は第２図の実施例を改良したものである
。即ちコリメーション用ホログラム素子２３は半導体レ
ーザの波長変動により光の放射方向が変化したり、また
コリメーション度が悪化し集光レンズによる微小スポッ
トの形成が困難となるので、半導体レーザの波長を安定
させるために集光性グレーティングミラー２９を設置し
外部共振器型の構成を採用している。本発明の更に他の
実施例を第５図に示す。基体３１に・半導体レーザ３２
、ホログラム素子３３　（第三のホログラム素子）、集
光用ホログラム素子３４　（第一のホログラム素子）、
ビーム分割用ホログラム素子３５　（第二のホログラム
素子）、及び受光素子３６が形成されている。まず半導
体レーザ３２から放射された光は　ホログラム素子３３
により反射され次にホログラム素子３４により光ディス
ク７の表面近傍に集光される。光デイスク表面から反射
された光はビーム分割用ホログラム素子３５により波面
変換され受光素子３６に導かれトラッキングおよびフォ
ーカッシングのサーボ信号が検出される。このサーボ信
号に応じてまた基体１全体がアクチュエータ３８により
移動し光ディスク７のトラックにレーザ光が微小スポッ
トに集光されるように制御される。そして光ディスクに
記録された信号が正確に検出される。ここで第−及び第
二〇のホログラム素子３３、３４は基体の底面に対し一
定の角度に設置され　それぞれそのグレーティングの形
状がピッチの徐々に異なる同心円群から形成され　−点
（半導体レーザ）から発散する光が二つのホログラムの
回折効果により別の一点（光ディスク）に集光する。こ
の集光スポット径はホログラム素子の開口径で決定され
るので一定以上のサイズ（ホログラム素子と光ディスク
の距離と同等程度）が必要となる力丈　グレーティング
の設計によりホログラム素子を基体の底面に対し例えば
２０度といった浅い角度に設置することが可能である。

その結果基体の薄型化即ち光ピツクアップの薄型化が可
能となる。また半導体レーザの波長は注入電流や温度に
より変化し　それにともない第三及び第一のホログラム
素子における光の回折角度が変化する力丈　第三のホロ
グラム素子３３による回折方向は第一のホログラム素子
３４による回折により補償されその結果　半導体レーザ
の発振波長が変化しても第二のホログラム素子による集
光特性の劣化は緩和される。本実施例で（友表面に凹凸
のグレーティングの形成された反射型のホログラム素子
を用し＼　かつグレーティングの溝方向が前記半導体レ
ーザの偏光方向に対してほぼ直角に配置しているため顛
　半導体レーザの放射法がり角が厚さ方向には小さく構
成でき光の利用効率がよＬ℃　第二のホログラム素子３
５は二組のフレネルゾーンプレートで形成された領域と
、二組のりニアグレーティングの領域で形成されており
、フォーカスエラー信号はスポットサイズ検出万人　ト
ラッキングエラー信号はプッシュプル方式で検出される
。以上の実施例で（よ　第二のホログラム素子３５を第
三のホログラム素子３４の上方に設置したが必ずしも上
方に設置する必要はなく、半導体レーザと第一のホログ
ラムの中皿もしくは第一のホログラム素子と第三のホロ
グラム素子の中間に設置してもよく、あるいは第一もし
くは第三のホログラム素子と同一基板に形成してもよし
）。またフォーカッシングサーボ信号検出方式としてス
ッポットザイズ検出方式を用いている力丈　必ずしもこ
れに限らず非点収差方式　ナイフェツジ方式を用いるこ
とも可能である。

発明の効果 以上の様に本発明は従来の光ピツクアップでは実現でき
なかった薄型の光ピツクアップを提供するものであり、
大きな価値を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の薄型のピックアップの第一の実施例の
要部断面＠　第２図は本発明の薄型のピックアップの第
二の実施例の要部断面は　第３図は第１図の実施例を改
良した薄型のピックアップの実施例の要部断面に　第４
図は第２図の実施例を改良した薄型のピックアップの実
施例の要部断面医　第５図は本発明の薄型のピックアッ
プの第一の他の実施例の要部断面医　第６図は従来のＣ
Ｄ用ピックアップヘッドの概略構成は　第７図は従来の
ＣＤ用ホログラムピックアップヘッドの概略構成阻　第
８図は本実施例に用いた波面変換用ホログラムを示す図
である。 １・・・基体　２・・・半導体レー哄　３・・・第一の
ホログラム素子、　４・・・第二のホログラム素子、　
５・・・受光素子、　６・・・アクヂュエー久　７・・
・光ディスク。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名一旬−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）半導体レーザと、前記半導体レーザから放射され
   発散しつつ空間を伝搬する光を回折させかつ回折光を光
   ディスクの一点に集光させる機能を有する第一のホログ
   ラム素子、前記光ディスクから反射され前記光路を逆方
   向に伝搬する光の一部を分割しかつ波面変換を行い光検
   出素子に導く機能を有する第二のホログラム素子及び信
   号を検出する受光素子を含む複数の光学素子が同一の基
   体に配置され前記光検出素子で検出される検出信号に応
   じて前記回折光が光ディスクの表面に集光されるように
   前記の基体が移動される事を特徴とする事を特徴とする
   光ピックアップ。 （２）半導体レーザと、前記半導体レーザから放射され
   発散しつつ空間を伝搬する光を回折しかつ平行光に変換
   する機能を有する第一のホログラム素子、前記回折光を
   光ディスクの一点に集光させる機能を有する集光レンズ
   、前記光ディスクから反射され前記光路を逆方向に伝搬
   する光の一部を分割しかつ波面変換を行い光検出素子に
   導く機能を有する第二のホログラム素子、及び信号を検
   出する受光素子を含む複数の光学素子が同一の基体に配
   置され前記光検出素子で検出される検出信号に応じて前
   記回折光が光ディスクの表面に集光されるように前記の
   基体が移動される事を特徴とする事を特徴とする光ピッ
   クアップ。（３）半導体レーザが発振波長安定化レーザ
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載の光ピックアップ。 （４）波長安定化半導体レーザが、その活性層の一方の
   端面から放射する発散性の放射光のうちの複数の特定の
   波長の光だけを前記半導体レーザの活性層の片端面に直
   接集光して光帰還を行なう機能を有し、かつ平面基板上
   に形成された反射型の光回折素子で構成された外部共振
   器鏡と、前記特定の波長で発振する半導体レーザを含ん
   で形成された外部共振器型の半導体レーザである事を特
   徴とする特許請求の範囲第３項に記載の光ピックアップ
   。 （５）半導体レーザと、前記半導体レーザから放射され
   発散しつつ空間を伝搬する光を回折させ光の進行方向を
   変化させる第三のホログラム素子、前記回折光を回折効
   果により光ディスクの一点に集光させる機能を有する第
   一のホログラム素子、前記光ディスクから反射され前記
   光路を逆方向に伝搬する光の一部を分割しかつ波面変換
   を行い光検出素子に導く機能を有する第二のホログラム
   素子、及び信号を検出する光検出素子を含む複数の光学
   素子が同一の基体に配置され、前記光検出素子で検出さ
   れる検出信号に応じて前記回折光が光ディスクの表面に
   集光されるように前記の基体が移動される事を特徴とす
   る事を特徴とする光ピックアップ。 （６）前記第一と第三のホログラム素子が、表面に凹凸
   のグレーティングの形成された反射型のホログラム素子
   であり、かつ前記グレーティングの溝方向が前記半導体
   レーザの偏光方向に対してほぼ直角に配置されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項または第
   ５項に記載の光ピックアップ。 （７）第一のホログラム素子及び第二のホログラム素子
   が同一の基板に形成されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項、第２項または第５項に記載の光ピック
   アップ。 （８）第二のホログラム素子が第一もしくは第三のホロ
   グラム素子と同一の基板に形成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第５項に記載の光ピックアップ。