JPH05174416A - 光ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型軽量に構成され高速アクセス、低コス
ト、機器組み込み性の向上され光量損失の少ない、高い
安定性を持つ光ヘッドを提供する。 【構成】 光によって信号情報の記録または再生を行う
光ヘッドの構成において、光源であるところの半導体レ
ーザ５１と光検出器５６の内、少なくとも一方を光束を
記録面５５に集光する作用をおこなう対物レンズ５４の
周縁部に設置するとともにホログラム素子を利用した反
射面５３により戻り光を処理することにより光ヘッド全
体を小型軽量に構成することができるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光によって情報を記
録、または再生する光学情報記録再生装置の光ヘッドに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光を利用して情報の記録や再生を行う技
術は近年めざましい進歩を遂げている。あらかじめ記録
されている音声・文字・画像データを読み出す再生専用
の光学装置（いわゆるコンパクトディスクドライブと呼
ばれているもの）で、基本的な技術面、市場とも大きく
発展してきている。また画像や多くの文章記事などの多
量のデータを記録することに利用されている追記型ファ
イリング装置（すなわち一度の書き込みが出来、何度で
も読みだしが可能な光ディスク装置）や、何度でも記録
・消去できるリライタブルファイリング装置などの光記
録装置が近年ますますその利用範囲を広げてきている。

【０００３】またリライタブルファイリングとして光磁
気ディスク装置や相変化型ディスク装置などが現在、市
場及び技術的な面で本格的な立ち上り時期を迎えてい
る。これらの装置の発展を支えているものは市場のニー
ズもあるが半導体レーザ技術、光学技術、媒体技術、精
密機械技術、信号処理技術などの多くの周辺技術発展の
寄与するところが大きいといえる。今後ますます技術の
発展、市場規模の拡大にともなって、光ディスク装置は
データ記憶装置としてその地位を高く築いて行くものと
思われる。

【０００４】また近年の光学系要素技術の一つとしてホ
ログラム素子を用いて小型軽量の光ピックアップを構成
しようとする試みが行なわれている。光ピックアップが
小型軽量になれば、機器全体の小型化はもとよりアクセ
ススピードの上昇、低消費電力化、トータルとしてのコ
ストダウン、機器組み込み性の向上などの点で有利とな
る。このホログラム素子とは光の干渉、回折現象を利用
して像の記録、再生を行う回折格子のことで３次元画像
記録再生などの研究に利用されている。一般に光学プリ
ズムなどに比べてごく小型軽量であり複合機能を有する
光学部品として用いることができると考えられており一
部の製品では既に実用化が始まっている。

【０００５】図７及び図８を用いて従来のホログラム素
子を用いた再生専用光ディスク装置、書換え型光ディス
ク装置について説明する。図７において光源であるとこ
ろの半導体レーザ１から射出された光束はグレーティン
グ２を透過し、反射型ホログラム面３で反射しはね上げ
られた後、対物レンズ４に入射し、対物レンズの集光作
用によって記録面５に結像する。結像されたスポット６
によって記録面５にあらかじめ記録されていたピット信
号をピックアップする。

【０００６】さらに記録面５から前記信号成分を含んだ
反射戻り光を再び対物レンズ４によって拾い検出器７側
へと導く。半導体レーザ１の前面には記録面５からの信
号成分を含んだ戻り光を検出器７側へと導くための反射
型ホログラム面３を配置している。ホログラム面３によ
り戻り光の一部は回折され検出器７側へ集光する。集光
されたスポットをもとに検出器７によって記録信号の再
生、及び記録面５のスポットのトラッキング、及びフォ
ーカシングのためのサーボ信号を取り出す。図７におい
て記録信号の再生は検出器であるところの４分割センサ
８への戻り光の総強度変化を電気的に変換し、ある閾値
で１及び０に２値化することによりこれを行う。トラッ
キングはグレ−ティング２で発生させた±１次回折光を
記録ピットに照射させ２つのビームの記録ピットに対す
るバランスを２つの検出器９でとる（いわゆる３ビーム
法）。フォーカス調整はホログラム面３を２分割にし回
折光を２つの半月状に分け、焦点位置でのデフォーカス
に伴う結像パターンの変化を４分割センサで検出する方
法によって行う。

【０００７】またこれらによって得られる誤差信号によ
って永久磁石と電磁コイルによって構成されているアク
チュエータ１０によって対物レンズ４を上下及び左右に
駆動させ記録面５の信号が安定して読み出せるように追
従のための制御を行う。

【０００８】次に、図８を用いて光磁気方式による書換
え型光ディスク装置について説明する。同装置は、図７
と同じように光源であるところの半導体レーザ１１から
の光束はコリメータレンズ１２、プリズムアナモフィッ
ク１３、ＰＢＳプリズム１４、はね上げプリズム１５な
どを経由し対物レンズ１６によって記録媒体１７面に集
光され情報の記録、再生を行う。この場合、トラッキン
グ、フォーカスなどのサーボ方式は基本的には前者と同
じであるが記録、及び再生の方法が異なる。また付け加
えておくと記録媒体面の記録材料、フォーマットなども
異なっているが各光学部品の詳しい機能を含めここでは
省略する。

【０００９】まず記録方法であるが初期化され磁化方向
の揃った垂直磁気の記録媒体面１７に対して反対方向に
バイアス磁界をかけその上からビームを集光させ磁気材
料のキューリー点といわれる温度まで加熱し、抗磁力を
低下させ磁化方向を反転させることにより記録を行う。

【００１０】再生方法は磁気的なファラデー効果、もし
くはカー効果を応用して光電的に行う。媒体反射の場合
はカー効果と呼ばれ、直線偏光性を持つレーザ光を記録
媒体面１７に照射させるとその反射光の偏光面が磁化の
程度に応じて回転する。この偏光面の回転を検光子２２
によって強度に変換することにより磁気信号を光学的に
検出することができる。

【００１１】この場合ホログラム素子２０はＰＢＳプリ
ズム１４によって主光軸外へ分離された戻り光路中にあ
って、カー信号偏光がＴＭ波になるように、偏光方向が
半波長板１８で９０度回転されブラッグ角でホログラム
素子２０へレンズ１９により集光されながら入射する。
ホログラム素子２０で回折されて分割された１次回折光
は、６分割センサ２１へ結像させられトラッキング、フ
ォーカシングそれぞれの誤差信号検出に用いられる。

【００１２】０次回折光は検光子２２を経て２分割検出
器２３へ入射させられ磁気信号読取に用いられる。また
これらの再生専用及び書換え型光ヘッドのホログラムを
利用したさらに小型軽量に構成できる装置が提案されて
いる。

【００１３】次にこの装置の構成と作用について図９を
用いて説明する。光源であるところの半導体レーザ３１
から射出された光束はその特性上楕円断面状に広がりな
がら第１の反射面３２に照射され、反射された後第２の
反射面３３に照射される。この第２の反射面３３上には
前述半導体レーザ３１及び後述する光検出器３６が設置
されている。

【００１４】さらに第２の反射面３３で反射された光束
は対物レンズ３４を透過した後、記録面３５に集光され
る。記録面３５で記録情報を拾い上げた後再び対物レン
ズ３４を透過し、第２の反射面３３で反射され第１の反
射面３２にその戻り光は照射される。この第１の反射面
３２にはホログラム素子が形成されており戻り光の一部
が光検出器３６側へと分離され記録情報の再生、トラッ
キング、フォーカシングの各サーボ信号を検出する。

【００１５】以上説明したように、ホログラム素子を用
いて再生専用光ディスク装置、書換え型光ディスク装置
いずれにも利用でき装置小型軽量化に寄与している。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たようなホログラム素子を利用した光ディスク装置にお
いては、光源であるところの半導体レーザと記録媒体に
対して光の集光作用を行う対物レンズはそれぞれ独立に
構成され、さらに相互に遠く隔たっているために光ヘッ
ド自体の構成がそれぞれの位置に規定され大きくなって
しまっている。

【００１７】本発明は上記課題を解決するもので、半導
体レーザ、光検出器の光学配置に工夫を加え、従来にな
い小型、軽量のものを提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、半導体レーザと、前記半導体レーザからの
射出光を反射する反射面と、前記反射面からの光束を記
録面に集光する対物レンズと、前記記録面からの戻り光
を検出する検出部からなり、前記半導体レーザ及び前記
光検出部の内、少なくとも一方を前記対物レンズの周縁
部または隣接する近傍に設置する。また前記反射面を反
射型ホログラムで構成するものもある。

【００１９】

【作用】本発明は上記の通り、半導体レーザ及び前記光
検出部の内、少なくとも一方を対物レンズの周縁部に設
けたために光路を折り畳む様な構造となり全体として小
型、軽量な光ヘッドを構成することができるものであ
る。

【００２０】

【実施例】以下、本発明実施例について図１から図６を
参照しながら説明する。

【００２１】図１は本発明の第１の実施例の光ヘッドを
示す側面図、図中光源であるところの半導体レーザ４１
は対物レンズ４４の周縁部に一体形成、または接触した
形で構成されており、その射出面は対物レンズ４４の光
軸と反射型ホログラムを使った反射面４３との交点に向
けられている。ここから射出されたレーザ光束４２は対
物レンズ４４の直下に設けられている反射面４３に照射
される。この反射面４３は後述する反射型ホログラムで
形成されているがこの場合反射面４３を反射し対物レン
ズ４４を透過し記録面４５に対して情報の再生に利用さ
れるのは０次回折光のみであるため通常の反射として考
える。

【００２２】ここで反射された光束はそのまま広がりな
がら対物レンズ４４へ入射する。この対物レンズ４４に
よって光束は記録面４５に所定の大きさのスポットとし
て結像し、ピットとしてあらかじめ記録されている情報
を拾い上げる。記録ピットは１μｍ前後の大きさで形成
されており、つまりこのピット情報を拾い上げるために
は一般に同程度の大きさのスポット径でなければならな
い。

【００２３】記録面４５での情報を含んだ反射光束４６
は再び対物レンズ４４へ戻るとともにさらに集光しなが
ら反射面４３へと向かう。この反射面４３に形成された
ホログラム作用を持つ反射型回折格子によって戻り光の
一部すなわち回折光４７は対物レンズの周縁部に直接設
置されている多分割センサを使った光検出器４８側へと
回折される。この回折光４７すなわち記録面４５の再生
情報及び結像スポットのピットに対するトラッキング、
フォーカシングを行うためのサーボ信号情報を含んだ光
をもとにすべての情報処理を行う。

【００２４】次に図２においてこの光検出器４８の拡大
図を示すとともにその機能について説明する。同図にお
いて光検出器４８は細長い長方形のエリアを持つそれぞ
れ長辺方向を接触させて並んだ４つのｐｉｎフォトダイ
オードセンサ群により形成されている。このセンサによ
り再生信号の検出、フォーカシング、トラッキングそれ
ぞれのサーボ信号検出を行うことができる。

【００２５】４つのセンサの符号をそれぞれ図のごと
く、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４とし、その出力をそれぞれ
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４とするならば、再生信号の検出
には全センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の総和出力すなわ
ちＰ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４を用いる。さらにサーボ信号
のうちフォーカス誤差信号は、両わきに配置されている
センサＳ１，Ｓ４出力の和と内側に配置されているセン
サＳ２，Ｓ３出力の和それぞれの差動信号ＦＥ、（Ｐ１
＋Ｐ４）−（Ｐ２＋Ｐ３）をとる。すなわちデフォーカ
スに伴うセンサ上での集光スポットの大きさを比較する
ビームサイズ法によるものである。

【００２６】次に、トラッキング誤差信号についてはセ
ンサＳ１，Ｓ２出力の和とセンサＳ３，Ｓ４出力の和そ
れぞれの差動信号ＴＥ（Ｐ１＋Ｐ２）−（Ｐ３＋Ｐ４）
をとる。すなわち記録ピットによって発生した±１次回
折光のバランスを比較する１ビームブシュプル法による
ものである。

【００２７】以上、このように光学的な処理を行ない記
録信号の再生を行う。またこの光ヘッドはその外部にフ
ォーカシング及びトラッキング用アクチュエータ４９が
取り付けられており、センサで得られた誤差信号をフィ
ードバックすることによりそれぞれのサーボ駆動を行
う。

【００２８】次に図３を用いて本発明の第２の実施例を
説明する。同図において光源であるところの半導体レー
ザ５１は第１の実施例と同様に対物レンズ５４の周縁部
に設置されている。この半導体レーザ５１は対物レンズ
５４に直接形成または接合されてはいなく鏡筒部分５２
に設置されているため熱、振動などの点で対物レンズと
隔絶されている。

【００２９】しかしながら前述したようにこの半導体レ
ーザ５１は対物レンズ５４の周縁部のごく近傍に設置さ
れており光ヘッドとしてコンパクトにまとまっている。
ここから射出された光束は第１の実施例と同様に反射面
５３を経由してさらに対物レンズ５４を透過して記録面
５５に集光する。記録面５５でピット情報を拾い上げた
光束は再び対物レンズ５４を透過して反射型ホログラム
でなる反射面５３へ到達する。この面で第１実施例と同
様な作用によって光束を分離して多分割型の光検出器５
６へ導き記録面の情報再生、トラッキング、フォーカシ
ングのサーボ信号出力を検出し光ヘッドの制御に利用す
る。

【００３０】次に図４，５を用いて本発明の第３の実施
例を説明する。同図において第３の実施例の光ヘッドの
側面図と平面図を示す。光源であるところの半導体レー
ザ６１から射出された光束は第１の反射面６２及び第２
の反射面６３で反射されたのちに対物レンズ６４へ入射
し、さらに記録面６５に集光し、同面にピットとして記
録されている情報をひろいあげる。この信号再生及びサ
ーボ情報を含んだ戻り光は再び第２の反射面６３に到達
する。この第２の反射面６３は第１及び第２の実施例で
説明したものと同様な反射型ホログラムによって形成さ
れており戻り光を光検出器６６側へと導く。

【００３１】但し本実施例では前述の第１の反射面６２
が第２の反射面６３と光検出器６６の間に介在しており
高さ方向に対してコンパクトに折り曲げた形になってい
る。また光検出器６６の構成やその作用については前述
の第１及び第２の実施例と同様である。本実施例の特徴
は半導体レーザ６１の射出方向を対物レンズ６４の周縁
部の接線方向に近い方向とし、また２つのミラーを用い
ることで前述したごとく高さ方向にコンパクトに構成さ
れていることである。

【００３２】また、本実施例では第２の反射面６３にホ
ログラム面を設置したが光路が妨げられない限り第１の
反射面６２に設置されても何ら問題ではない。

【００３３】次に図６を用いて本発明の第４の実施例を
説明する。同図において光源であるところの半導体レー
ザ７１及び光検出器７６は第１の実施例と同様に対物レ
ンズ７４の周縁部に設置されている。この半導体レーザ
７１及び光検出器７６は対物レンズ７４に直接形成また
は接合されてはいなく鏡筒部分７２に設置されているた
め熱、振動等の点で対物レンズ７４と隔絶されておりよ
り安定した動作が期待できる。またこのように光検出器
７６は対物レンズ７４の周縁部のごく近傍に設置されて
おり光ヘッドとしてコンパクトにまとめられている。半
導体レーザ７１から射出された光束は第１の実施例と同
様に反射面７３を経由してさらに対物レンズ７４を透過
して記録面７５に集光する。記録面７５でピット情報を
拾い上げた光束は再び対物レンズ７４を透過して反射型
ホログラムでなる反射面７３へ到達する。この面で第１
実施例と同様な作用によって光束を分離して光検出器７
６へ導き記録面の情報再生、トラッキング、フォーカシ
ングのサーボ信号出力を検出し光ヘッドの制御に利用す
る。

【００３４】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明によれば半導体レーザ及び前記光検出部の内、少なく
とも一方を対物レンズの周縁部に設置することによって
全体として無駄のないまとまりのある構成がとれ、小型
軽量の光ヘッドを供給することができ、さらにアクセス
スピードの向上、低消費電力化、機器組み込み性の向
上、コストダウン等に貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の光ヘッドを示す側面図

【図２】本発明の第１の実施例の光ヘッドの光検出器と
その信号処理の回路図

【図３】本発明の第２の実施例の光ヘッドを示す側面図

【図４】本発明の第３の実施例の光ヘッドを示す側面図

【図５】本発明の第３の実施例の光ヘッドを示す平面図

【図６】本発明の第４の実施例の光ヘッドを示す側面図

【図７】従来のホログラム素子を利用した再生専用の光
ヘッドを示す説明図

【図８】従来のホログラム素子を利用した光ヘッドの一
例である書換え型光磁気ヘッドを示す説明図

【図９】従来のホログラム素子を利用した光ヘッドの作
用を示す説明図

【符号の説明】

４１ 半導体レーザ ４２ 半導体レーザから射出されたレーザ光束 ４３ 反射面 ４４ 対物レンズ ４５ 記録面 ４６ 回折光 ４７ 回折光 ４８ 光検出器 ４９ アクチュエータ ５１ 半導体レーザ ５２ 鏡筒部分 ５３ 反射面 ５４ 対物レンズ ５５ 記録面 ５６ 光検出器 ６１ 半導体レーザ ６２ 第１の反射面 ６３ 第２の反射面 ６４ 対物レンズ ６５ 記録面 ６６ 光検出器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザと、前記半導体レーザからの
   射出光束を反射する反射面と、前記反射面からの光束を
   記録面に集光する対物レンズと、前記記録面からの戻り
   光を検出する光検出部とからなり、前記半導体レーザ及
   び前記光検出部の内、少なくとも一方を前記対物レンズ
   の周縁部または隣接する近傍に設置したことを特徴とす
   る光ヘッド。
2. 【請求項２】前記反射面は反射型ホログラム素子により
   構成されることを特徴とする請求項第１記載の光ヘッ
   ド。