JPH07311970A

JPH07311970A - 光ヘッド及び光記憶装置

Info

Publication number: JPH07311970A
Application number: JP6103036A
Authority: JP
Inventors: Taro Takekoshi; 太郎竹腰; Masatoshi Yonekubo; 政敏米窪
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1994-05-17
Filing date: 1994-05-17
Publication date: 1995-11-28
Also published as: US5602383A

Abstract

(57)【要約】【目的】情報書き込み可能な光記憶装置に関して、小
型軽量かつ簡素な構成の光ヘッドを提供する。更に市場
に広く流通している低コストの半導体レーザを使用可能
にする。【構成】一体型光ヘッドにおいて、往路の光学系に凸
レンズを介在させるか、復路の光学系に凹レンズを介在
させて、往路光学系のＮＡを復路光学系のＮＡに対して
向上させた。【効果】復路光学系の倍率すなわち焦点誤差信号の検
出感度を犠牲にすること無しに、往路光学系のカップリ
ング効率を格段に向上させる事が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ヘッド及びこれを用い
た光記憶装置に関する。特に半導体レーザと受光素子が
同一のパッケージに収容された形式で、しかも光記憶媒
体に記録するために必要十分な対物レンズ出射光量を発
生する光ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ホログラムを光束分離手段に用い
半導体レーザと受光素子を同一のパッケージに収容する
形式の一体型の光ヘッドが提案され、ＣＤ（コンパクト
ディスク）再生用に一部実用化されつつある。この形式
の光ヘッドを従来例１として図１７に示す。図１７で半
導体レーザ１０と受光素子７０が近接した位置に設置さ
れ、半導体レーザ１０からの往路光束８０１ｆはホログ
ラム３０の０次光（非回折光）として透過し、対物レン
ズ５０によって集光され光記憶媒体６０の記録面にスポ
ット６１を形成する。光記憶媒体６０の反射光は対物レ
ンズ５０を経てホログラム３０で回折されて復路光束８
０１ｒとなり、受光素子７０に集光する。この図１７で
は集光素子として対物レンズ５０しか使わない有限系の
光学系を示しているが、ホログラム３０と対物レンズ５
０との間にコリメータレンズを挿入し、コリメータレン
ズと対物レンズとの間の光束を並行光束とする例（無限
系の光学系）もある。いずれにしても往路と復路の光学
系は共通であり、両者の光学系倍率も共通である。従っ
て、往路光束８０１ｆのＮＡ（開口数Ｎｅｕｍｅｒｉｃ
ａｌＡｐｕｒｔｕｒｅ）と復路光束８０１ｒのＮＡは
共通であった。

【０００３】一般に光学系の倍率を決めるに当たって
は、先ず焦点誤差信号の検出感度からくる要求を満たさ
なければならない。光記憶媒体６０に形成された極小の
情報ピットを再生するには光記憶媒体６０の記録面に対
して、直径１μｍ余りのスポット６１を正確に追従させ
る必要があり、焦点深度から許容される焦点誤差は高々
±１μｍである。このために対物レンズ５０を受光素子
７０で検出し生成される焦点誤差に基づいてフォーカス
サーボして追従制御するが、基準となる焦点誤差信号
（フォーカスエラー信号）の分解能（検出感度）が必要
十分に高くなければならない。また受光素子７０と半導
体レーザ１０との若干の光軸方向位置ズレが組立誤差と
して避けられないが、この光軸方向位置ズレは焦点誤差
信号の初期オフセットとなる。この初期オフセットｄは
光学系の倍率（横倍率）をβ、上記の光軸方向位置ズレ
をＤとしたとき、ｄ＝Ｄ×（β×β）÷２となる。光軸方向位置ズレＤを±５０μｍ程度見込んだ
場合、初期オフセットを焦点深度から許容される焦点誤
差のレベルに抑えようとすると、上記の式から倍率βは
１／５となる。一般にＣＤ（コンパクトディスク）再生
用の光ヘッドの光学系倍率はこのような観点から、１／
４〜１／６の範囲内に設定されている。

【０００４】また、対物レンズ５０で形成されるスポッ
ト６１を前述のように直径１μｍ余りに絞るためには、
半導体レーザ１０の発光波長λを７８０ｎｍとした場
合、対物レンズ５０の出射側のＮＡ（開口数）が０．４
５以上でなければならないが、このＮＡを必要以上に高
くする、すなわち明るいレンズにすると、前述の焦点深
度が浅くなってしまい、フォーカスサーボの要求精度が
高くなって実用的でない。よって上記の出射側のＮＡを
０．４５に設定し光学系倍率βを１／５とすると、入射
側のＮＡは０．４５×１／５＝０．０９となる。

【０００５】ここで、半導体レーザ１０の発光パターン
である遠視野像（ファーフィールドパターン）はガウス
分布を成しており、一般的にレーザ接合面方向の半値全
角は約１０度、これに直交する方向の半値全角は約２５
度である。この様な分布の発光光束のうちで、実際に対
物レンズ５０のアパーチャ５１内に到達する光量は部分
的であり、図１７でホログラム３０の光量損失を無視し
た光利用効率、いわゆるカップリング効率ηは、対物レ
ンズ５０の入射側ＮＡを０．０９とした場合に２０％程
度しか取れない。

【０００６】一方受光素子７０に向かう複数の復路光束
８０１ｒ全体の光量も、検出信号のＳ／Ｎを確保するた
めに必要な光量として数１０μＷ程度、最低でも２０μ
Ｗ以上は必要である。また、ＣＤ（コンパクトディス
ク）再生用の光ヘッドの場合は、極力部品コストを抑え
るために、半導体レーザ１０の出力定格として５ｍＷク
ラスのものを用いている。ここでホログラム３０の０次
光効率をα０，１次光効率をα１，光記憶媒体の反射率
をＲとして、光学系の仕様すなわち光量配分の１例を列
挙すると、下記のようになっていた。なお、光学系の損
失（対物レンズ等の光学部品の表面反射等）は１０％で
あり、通常時の対物レンズ出射光量は０．３ｍＷ程度が
普通である。また、ホログラムは２次以上の高次の回折
光も発生するため、α０とα１の合計で８０％程度の効
率が理論限界となる。

【０００７】

【数１】

【０００８】従って、再生専用の光ヘッドである限り
は、対物レンズ出射光量と受光素子の受光量を必要十分
に確保し得る光学系の設計が可能であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来形式
のものは、再生専用の光ヘッドとしては光量配分が成り
立っていたが、記録可能な光記憶媒体に情報を書き込む
形式の光ヘッドに展開する場合には、光量配分が破綻し
ていた。以下にその理由を説明する。

【００１０】記録可能な光記憶媒体として、光磁気方
式、相変化方式、有機色素方式等が実用化されている。
これらの媒体に情報を書き込むに必要な対物レンズ出射
光量、つまりライトパワー（ＷｒｉｔｅＰｏｗｅｒ）
は、媒体の線速度によっても異なるが、例えば光磁気方
式では５ｍＷ以上必要とされる。更に記録可能な光記憶
媒体の反射率は、読み出し専用の媒体と異なって記録膜
の吸収による影響で低くなり、例えば光磁気方式では１
６％程度しか無い。また、読み出し時の光量つまりリー
ドパワー（ＲｅａｄＰｏｗｅｒ）は、繰り返し再生に
よる記録情報の劣化を防ぐために、ライトパワーの数分
の１に抑える必要があるため、１ｍＷ程度となる。これ
ら条件をもとに光量配分を行うと下記のようになる。な
お、受光素子受光量は前述の再生専用の光ヘッドの場合
と同等とする。また光学系の倍率βやカップリング効率
ηも前述の光ヘッドと同等とする。

【００１１】

【数２】

【００１２】よって、出力５５ｍＷ以上という非常に高
出力の半導体レーザを搭載しなければならないが、この
様な半導体レーザは市場に出回っておらず、近い将来量
産化されたとしても非常に高価なものとならざるを得な
い。

【００１３】従って従来は、図１７に示す従来例１のよ
うな一体型の光ヘッドを記録可能な光記憶装置に展開す
る事を断念し、従来例２として図１８に示すような形式
を用いていた。すなわちビームスプリッタ９０による光
束分離手段を使って半導体レーザ９１と受光素子９７を
隔離した位置に置き、往路の光学系と復路の光学系を別
体化して、各々の光学系倍率を別個に設定していた。こ
の場合、往路の光学系の倍率はコリメータレンズ９２の
焦点距離と対物レンズ９５の焦点距離の比となり、復路
の光学系倍率とは無関係に設計できる。例えば往路の光
学系倍率を１／３程度にすると、前述の往路光束のＮＡ
は０．４５／３＝０．１５となって、カップリング効率
ηは４５％程度に向上する。従って、

【００１４】

【数３】

【００１５】よりＰ＞２５ｍＷとなり、市場に安価に出
回っている３０ｍＷクラスの半導体レーザを使用できる
るよう設計されていた。

【００１６】しかるに図１８の従来例２の形式の光ヘッ
ドはビームスプリッタ等の高価な光学部品を使用せざる
を得ず、また往路と復路の各々の光学系のスペースが別
々に必要となるため、光ヘッドの小型軽量化にとって大
きな障害となり、光記憶装置の小型化、高速化、低コス
ト化を妨げていた。

【００１７】本発明は、このような種々の欠点に鑑みて
なされたものであり、その最大の目的は、小型の一体型
光ヘッドでありながらも往路の光学系の倍率と復路の光
学系を個別に設定する事を可能とし、復路の光学系倍率
を犠牲にすること無く往路光束のカップリング効率ηを
格段に向上させ、市場に広く流通している低コストの半
導体レーザを使用可能にする事にある。すなわちこれは
記憶可能な光記憶装置に関して、小型軽量化と低コスト
化を達成する事を意味する。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による光ヘッド及び光記憶装置の構成は、１）光束分離手段であるホログラムを備え、半導体レー
ザからの往路光束がホログラムの非回折光として集光素
子を経て光記憶媒体に集光し、光記憶媒体からの反射光
が集光素子を経て前記ホログラムの回折光として往路光
束となって受光素子に導かれ、往路光束または復路光束
のいずれかもしくは両者にレンズ部材を介在させ、往路
光束と復路光束との光学系倍率もしくは開口数（ＮＡ）
を別個に設定した事を特徴とする。

【００１９】２）上記１）に関して、前記半導体レーザ
から前記集光素子を経て前記光記憶媒体に至る往路光学
系の倍率が１／４以上であり、前記光記憶媒体から前記
集光素子を経て前記受光素子に至る復路光学系の倍率が
１／４以下である事を特徴とする。

【００２０】３）上記１）に関して、前記半導体レーザ
が発光する発散光束のうち、前記集光素子に取り込まれ
る往路光束の有効開口数（ＮＡ）が０．１２以上である
事を特徴とする。

【００２１】４）上記１）に関して、前記レンズ部材
は、球面，非球面，シリンドリカル面，アナモルフィッ
ク面等のレンズ面、若しくはグレーティングレンズ，フ
レネルレンズ等によって形成される事を特徴とする。

【００２２】５）半導体レーザと受光素子が収容された
パッケージと、このパッケージの開口部を封止する透光
性のカバーとを備え、カバーには正の屈折力を発生する
レンズ領域が形成され、半導体レーザからの往路光束が
レンズ領域を透過し、集光素子を経て光記憶媒体に集光
し、光記憶媒体からの反射光は集光素子を経て往路光束
となって、カバーの非レンズ領域を透過し受光素子に導
かれるよう構成した事を特徴とする。

【００２３】６）半導体レーザと受光素子が収容された
パッケージと、このパッケージの開口部を封止する透光
性のカバーとを備え、カバーには負の屈折力を発生する
レンズ領域が形成され、半導体レーザからの往路光束が
カバーの非レンズ領域を透過し集光素子を経て光記憶媒
体に集光し、光記憶媒体からの反射光は集光素子を経て
往路光束となって、カバーのレンズ領域を透過して受光
素子に導かれるよう構成した事を特徴とする。

【００２４】７）半導体レーザと受光素子が収容された
パッケージと、このパッケージの開口部を封止する透光
性のカバーと、光束分離手段であるビームスプリッタを
備え、ビームスプリッタで分離される往路光束または復
路光束のいずれかもしくは両者に前記レンズ領域を介在
させ、往路光束と復路光束との光学系倍率もしくは開口
数（ＮＡ）を別個に設定した事を特徴とする。

【００２５】８）半導体レーザと受光素子が収容された
パッケージと、このパッケージの開口部を封止する透光
性のカバーとを備え、カバーには正の屈折力を発生する
レンズ領域が形成され、光束分離手段であるホログラム
を備え、このホログラムがカバーと集光素子との間の光
路中に設置され、半導体レーザからの往路光束がホログ
ラムの非回折光としてレンズ領域を透過して集光素子を
経て光磁気記憶媒体に集光し、光磁気記憶媒体からの反
射光は集光素子を経て往路光束となってホログラムによ
って回折され、カバーの非レンズ領域を透過して受光素
子に導かれ、前記カバーに偏光素子を固着または一体で
形成し、光磁気記憶媒体からの反射光である前記往路光
束が、この偏光素子を透過するよう構成された事を特徴
とする。

【００２６】９）上記１），５），６），７）または
８）の前記光ヘッドを用いて、光記憶媒体に情報を記録
再生するよう構成された事を特徴とする。

【００２７】

【作用】本発明の上記の各々の構成によれば、以下の様
な作用を生ずる。

【００２８】１）光束分離手段であるホログラムを備
え、往路光束または復路光束のいずれかもしくは両者に
レンズ部材を介在させて往路光束と復路光束との光学系
倍率もしくは開口数（ＮＡ）を別個に設定したため、簡
素な小型の光学系を実現できると同時に、往路光学系に
関するカップリング効率と復路光学系に関する検出感度
をそれぞれ最適化できる。

【００２９】２）往路光学系の倍率が１／４以上であり
復路光学系の倍率が１／４以下であるため、記録可能な
光ヘッドにとって必要十分なカップリング効率を確保し
つつ、焦点誤差信号の検出感度も十分に確保できる。

【００３０】３）半導体レーザが発光する発散光束のう
ち、集光素子に取り込まれる有効光束の開口数（ＮＡ）
が０．１２以上であるため、約３２％以上のカップリン
グ効率が確保できる。

【００３１】４）レンズ部材は、球面，非球面，シリン
ドリカル面，アナモルフィック面等のレンズ面、若しく
はグレーティングレンズ，フレネルレンズ等によって形
成されるため、光学設計の自由度が広がり、種々の実施
形態に応じて上記１）〜３）の作用を生ずる。またシリ
ンドリカル面，アナモルフィック面等のレンズ面によっ
て上記レンズ部材を形成する場合には、屈折力に方向性
を持たせる事ができるため半導体レーザの発光パターン
の強度分布の非対称性を補正する事ができ、更なるカッ
プリング効率の向上が可能となる。

【００３２】５）パッケージの開口部を封止する透光性
のカバーには正の屈折力を発生するレンズ領域が形成さ
れ、このレンズ領域が半導体レーザと集光素子との間に
介在するため、往路光学系の倍率は復路光学系の倍率に
対して高くなり、往路光学系に関するのカップリング効
率が向上する。またカバーとレンズ領域が一体であるた
め、特別な部品を付加すること無く、簡素な構造とな
る。

【００３３】６）パッケージの開口部を封止する透光性
のカバーには負の屈折力を発生するレンズ領域が形成さ
れ、このレンズ領域が集光素子と受光素子との間に介在
するため、復路光学系の倍率は往路光学系の倍率に対し
て低くなり、復路光学系に関するの検出感度が向上す
る。またカバーとレンズ領域が一体であるため、特別な
部品を付加すること無く、簡素な構造となる。

【００３４】７）光束分離手段にビームスプリッタを用
いた場合でも、往路光束と復路光束との光学系倍率もし
くは開口数（ＮＡ）を別個に設定できるため、往路光学
系に関するカップリング効率と復路光学系に関する検出
感度をそれぞれ最適化できる。またカバーとレンズ領域
が一体であるため、特別な部品を付加すること無く、簡
素な構造となる。

【００３５】８）パッケージの開口部を封止する透光性
のカバーには正の屈折力を発生するレンズ領域が形成さ
れ、光束分離手段であるホログラムを備え、更にカバー
に偏光素子を固着または一体で形成し、光磁気記憶媒体
からの反射光である往路光束が、この偏光素子を透過す
るため、往路光学系に関するカップリング効率を向上し
て光磁気記憶媒体に書き込み可能な光量（ライトパワ
ー）を確保できると同時に、簡素な構成にもかかわらず
光磁気信号を検出できる。

【００３６】９）上記の各々の光ヘッドは往路光学系の
カップリング効率が高く、しかも小型で簡素な構成であ
るため、これらの光ヘッドを用いた光記憶装置は光記憶
媒体への情報の書き込みまたは書換えが可能となり、装
置の形状も小型化される。

【００３７】

【実施例】

（実施例１）請求項１〜４に記載された発明内容を図１
〜７に基づいて説明する。

【００３８】図１に本発明の実施例１における光ヘッド
の光学系を示す。なお、本発明の以降の各実施例では、
光記憶媒体に情報を書き込む形式の光ヘッドを想定す
る。図１において１０は発光素子である半導体レーザ、
３０は曲線状の回折格子溝が刻まれた光束分離手段とし
てのホログラム、７０は多分割フォトダイオードである
ところの受光素子、５０は対物レンズであり、これらの
素子で構成されたものが本実施例の光ヘッド１となる。
光ヘッド１は光源と検出光学系が一体化され、また対物
レンズ５０の物点像点間距離（トータルトラック）は約
１５ｍｍと短く、有限系のコンパクトな光学系を構成し
ている。なお、６０は記録面に微小ピッチのトラック溝
（非図示）が形成された光記録媒体すなわち光ディスク
であり、トラック溝に沿って情報ピットが記録されてい
る。

【００３９】半導体レーザ１０からの往路光束１０１ｆ
はホログラム３０の０次光（非回折光）として透過し、
対物レンズ５０によって集光され光記憶媒体６０の記録
面にスポット６１を形成する。光記憶媒体６０の反射光
は再び対物レンズ５０を経てホログラム３０で回折され
て復路光束１０１ｒとなり、受光素子７０に集光する。
本実施例の光学系を規定している対物レンズ５０の単体
での仕様を以下に示す。

【００４０】

【数４】

【００４１】ここで倍率βは前述の従来例の中で説明し
たように、往路光学系つまり検出光学系の焦点誤差検出
感度を確保するために必要な値として設定している。ま
た上記のＮＡを規定する開口径は図１のアパーチャ５１
で決定される。

【００４２】図３は光ヘッド１の往路光学系に関するカ
ップリング効率ηを示すグラフであり、横軸にはガウス
分布を成す半導体レーザの発光パターンの広がり度合い
として半値全角を取っている。上記の対物レンズ仕様の
ままでは入射側のＮＡが小さいため、代表的な発光分布
パターン（レーザ接合面方向で半値全角１０度，直交方
向で半値全角２５度）においては、図３の曲線１１で示
すようにカップリング効率ηは約２４％しか得られな
い。従ってこのままでは前述の従来例（図１７参照）で
説明したように非常に高出力の半導体レーザを使わない
限り、ライトパワー（書き込み時の対物レンズ出射光
量）５ｍＷ以上を発生するような書き込み可能な光ヘッ
ド光学系において、光量配分が破綻を来たす。

【００４３】本実施例では上記の光量配分の破綻を救う
ために、図１に示すように半導体レーザ１０とホログラ
ム３０との間に対物レンズ５０とは別の小型の凸レンズ
２０を介在させており、本発明の構成において最も特徴
的な部分となっている。凸レンズ２０は正の屈折力を発
生するレンズであり、この凸レンズ２０周辺を拡大して
説明した図が図２である。本実施例では入射面２１をＲ
２前後の球面形状とし、出射面２２を平面にしている。
入射面２１は収差補正のために非球面形状とする事も可
能であり、入射面を凸面に出射面を凹面とする設計（メ
ニスカスレンズ）も可能であるが、屈折力自体がさほど
強くないので単純球面でも実用上問題となるレベルの収
差は発生せず、加工コストの点からも単純球面による平
凸レンズが望ましい。

【００４４】図２において、この凸レンズ２０が無い場
合に、半導体レーザ１０から出射して対物レンズのアパ
ーチャ（図１の５１）に取り込まれる光束を１０１で示
す。次に凸レンズ２０が介在する場合に半導体レーザ１
０から出射して対物レンズのアパーチャに取り込まれる
光束を１０２とすると、凸レンズ２０の屈折効果によ
り、光束１０１の開き角θ１に対して光束１０２の開き
角θ２が拡大する。前述したように対物レンズ５０単体
での入射側ＮＡは０．１であり、またＮＡ＝ｓｉｎθで
定義されるため、θ１＝Ａｒｃｓｉｎ０．１＝５．７度
であった。しかるに凸レンズ２０により、本実施例の場
合θ２＝８．０度まで拡大される。この時のＮＡはｓｉ
ｎ８度＝０．１４にまで向上する。

【００４５】図３のグラフで曲線１２は本実施例による
凸レンズ２０の効果によってＮＡを向上させた結果のカ
ップリング効率ηを示している。図３からカップリング
効率ηは４０％まで向上している。これは前述の従来例
２（図１８参照）で説明したように、３０ｍＷクラスの
半導体レーザを光源とした場合に、ライトパワー（Ｗｒ
ｉｔｅＰｏｗｅｒ）５ｍＷを確保しうる事を意味す
る。

【００４６】次に、実施例１の光ヘッド１の信号検出系
を説明する。本実施例では対物レンズ５０単独の仕様、
特に倍率βは焦点誤差検出感度からの要求によって決め
られ、β＝１／５となっている事は前述した。従って以
下の説明では焦点誤差（フォーカスエラー）検出方法を
重点的に解説する。図４はホログラム３０と受光素子７
０を示す平面図であり、図１の対物レンズ５０の方向か
ら覗いた形状である。ホログラム３０は２分割されたホ
ログラムパターン１３０ａ，１３０ｂで構成され、一方
受光素子７０には４箇所の短冊状の受光パターン１７０
ａ，１７０ｂ，１７０ｃ，１７０ｄが形成されている。
本実施例による焦点誤差検出方法は非点収差を用いた変
形スポットサイズ法であり、ホログラムパターン１３０
ａ，１３０ｂは双曲線に近い曲線群で構成されている。

【００４７】図５はこのホログラムパターンの回折作用
によって得られる復路光束１０１ｒを表したものであ
る。復路光束１０１ｒの集束度合いは対物レンズ５０の
入射する往路光束（図１における１０１ｆ）のＮＡと等
価であり、これは対物レンズ５０単体の入射側ＮＡとな
る。なお、補足すると、本実施例では図１及び図２に示
したように凸レンズ２０を往路光束中に介在させている
ため、光学系全体としては往路光学系のＮＡは０．１４
に向上しているが、復路光学系のＮＡは０．１のままで
ある。これを光学系の倍率βで表現すると、

【００４８】

【数５】

【００４９】となり、往路光束と復路光束との間でＮＡ
や倍率を個別に設定できる事を意味している。

【００５０】図５において距離Ｄは復路光束１０１ｒに
ホログラムパターン１３０ａ，１３０ｂの作用で発生す
る非点隔差を示し、２つの焦線１０４の間隔を表す。ま
た１０３は最小錯乱円であり、これら焦線１０４の略中
央に位置する。２種類のホログラムパターン１３０ａと
１３０ｂは、それぞれ＋／−１次の２本の光束、合計４
本の復路光束１０１ｒに回折分離し、一方図６に示すよ
うに、受光素子７０は４箇所に独立に分割された短冊状
の受光パターン１７０ａ〜ｄが半導体プロセスによって
形成されており、この受光パターン１７０の個々に光束
１０１ｒが集光して、受光スポット１０５を形成する。
受光スポット１０５は前述の非点収差により焦点誤差に
応じて形状が変化し、受光パターン１７０に取り込まれ
る光量が変化する。ここで、焦点誤差の量がゼロの基準
状態で受光素子１７０上に照射される復路光束１０１ｒ
は図５で示した非点隔差（焦線間隔）Ｄの中央、即ち最
小錯乱円１０３の位置になるよう設定する。こうすると
最小錯乱円１０３の位置に前後して均等に非点隔差Ｄが
割り振られるため、焦点誤差が基準状態にあるときには
図６に示す様な最小錯乱円の形状の受光スポット１０５
を形成し、受光パターン１７０の各チャンネル１７０ａ
〜ｄに取り込まれる光量は均一となる。ここで、各チャ
ンネルのうち、

【００５１】

【数６】

【００５２】の加減演算で生成される焦点誤差信号１０
６はゼロとなる。次に、光記録媒体６０と対物レンズ５
０との距離が変化して焦点誤差の量が増加すると、幾何
光学の原理に従って復路光束１０１ｒの収束度合いが変
化し、図５の焦線１０４の位置が光軸方向にシフトす
る。すると図６（ａ）または図６（ｃ）に示すように受
光スポット１０５の形状が楕円に変化して、受光パター
ン１７０の各チャンネルに取り込まれる光量が変化し、
焦点誤差信号１０６のレベルが変わる。非点隔差をＤと
し、対物レンズ５０の倍率（横倍率：像側／物点側）を
βとし、焦点誤差信号が単調に変化する領域の焦点誤差
を距離で表示した値をｄとおくと、ｄ＝Ｄ＊（β＊β）／２となり、図７に示すような曲線で焦点誤差信号１０６が
変化する。なお本実施例の場合、対物レンズ５０の倍率
は前述したように１／５倍に設定しているため、実際に
はｄ＝Ｄ／５０の関係にある。これは焦点誤差信号の検
出感度として十分なレベルにある。

【００５３】なお、ホログラム１３０は光記録媒体６０
の半径方向即ちトラック溝直交方向、また別の表現をす
ればプッシュプル変調方向に対応して２分割されている
ため、ホログラム１３０の２分割パターン１３０ａ、１
３０ｂを透過する光束の光量差をトラック誤差信号とし
て光電変換（いわゆるプッシュプル法）すればトラック
誤差信号が検出される。また、記録情報の再生信号は復
路光束の強度変調成分をＡＣカップリングして生成され
る。これらの信号を図６の受光素子の各チャンネル１７
０ａ〜ｄで表現すると、

【００５４】

【数７】

【００５５】と表される。最終的に焦点誤差信号１０６
やトラック誤差信号は、それぞれフォーカシングサーボ
とトラッキングサーボのための誤差信号として使われ、
光記録媒体６０に正確にスポット６１を結像するよう制
御される。また、光記憶媒体６０に情報を書き込む動作
は半導体レーザ１０の動作電流をパルス変調して行われ
る。

【００５６】本実施例では以上に説明した原理により、
単純な光学系構成で光ヘッドとしての機能を発揮する。
さらに往路光束と復路光束との間でＮＡや倍率を個別に
設定できるため、焦点誤差信号の検出感度を犠牲にする
こと無く往路光学系のカップリング効率を格段に向上さ
せて、情報書き込みに必要なライトパワーを発生でき、
光源である半導体レーザは特別に高出力なものでなくて
良い。

【００５７】補足すると、この実施例１では往路光学系
の倍率（対物レンズ５０と凸レンズ２０の合成倍率）を
１／３．６、復路光学系の倍率を１／５としていた。ま
た往路光学系のＮＡは０．１４、復路光学系のＮＡは
０．１となっている。これらの数値は一つの最適解であ
り、実際上これら数値の設定はこの最適解の近傍で変化
させて良い。具体的に設計可能な数値の範囲を下記に列
挙する。

【００５８】

【数８】

【００５９】上記の数値範囲は、光学系の全長（一般に
１０〜３０ｍｍ），対物レンズのＮＡ（一般に０．４５
〜０．５５），半導体レーザの発光出力（３０〜４０ｍ
Ｗ前後），書き込みパワー（ライトパワー；５ｍＷ〜１
０ｍＷ）等の種々の制約条件を満足するための設計可能
範囲である。なお上記の数値範囲において、往路光学系
のカップリング効率ηは約３２％以上得られ、前述した
光量配分が破綻しないレベルとなっている。

【００６０】なお本実施例ではレンズ部材として凸レン
ズ２０を用い、前述したようにこのレンズ面２１，２２
を球面や非球面（片面が平面の場合も含む）に形成した
例を示している。しかしながらレンズ部材の目的は正の
屈折力を往路光束１０２，１０１ｆに与える事にあるわ
けで、レンズ面としては他にシリンドリカル面，アナモ
ルフィック面等で形成しても良い。その場合には屈折力
に方向性を持たせる事ができるため、半導体レーザ１０
の発光パターンの強度分布の非対称性（接合面方向と直
交方向で強度分布が異なること）を補正する事ができ、
更なるカップリング効率の向上が可能となる。また別の
実施形態としてはレンズ面２１をグレーティングレンズ
やフレネルレンズ等によって置き換えても良く、本発明
の範疇に属する内容である。

【００６１】また本実施例では往路光学系のみにレンズ
部材を介在させているが、復路光学系の焦点誤差信号検
出倍率を調節する意味で復路光束にも別のレンズ部材を
介在せせる応用も可能である。これについては後述の実
施例（実施例３）で具体的に説明する。

【００６２】（実施例２）請求項５記載の発明内容を図
８〜９に基づいて説明する。

【００６３】図８及び図９に本発明の実施例２における
光ヘッド２を示す。図８は図９の部分拡大図であり、発
光受光ユニット２００を示す。これらの図において、１
０は発光素子である半導体レーザ、３０は曲線状回折溝
が刻まれた光束分離手段としてのホログラム、５０は対
物レンズ、７０は多分割フォトダイオードであるところ
の受光素子であり、実施例１の場合と同等である。８０
は半導体レーザ１０や受光素子７０を保持し収納するパ
ッケージ、２２０はパッケージ８０を封止する透光性の
カバーでありパッケージ８０の開口部に接着され封止さ
れる。また図８の４０はミラーであり、光路を折曲げる
事で光ヘッド全体の薄型化を図っている。これらの素子
で構成されたものが本実施例の光ヘッド２となる。な
お、パッケージ８０，カバー２２０，ホログラム３０で
形成される発光受光ユニット２００の大きさは、約５ｍ
ｍ角と小型の立方体的外形を成す。パッケージ８０の材
質はセラミック，エポキシ樹脂等が使用可能である。

【００６４】図８において、２０５は光ヘッドのホルダ
であり、この中に上述の光ヘッド２が収納され、全体が
一体となって駆動（フォーカシングサーボ，トラッキン
グサーボ）される。従って光学系の寸法は不変であり、
従来例２（図１８参照）のような対物レンズのみをアク
チュエータで駆動する形式に比べて、倍率変動や画角変
動が原理的に発生せず、安定した信号検出が可能であ
る。なお焦点誤差信号，トラック誤差信号，再生信号等
の検出原理は前述の実施例１と同等であり、ここでは詳
細な説明を省く。

【００６５】図９で、透光性のカバー２２０は半導体レ
ーザ１０寄りの面に凸レンズ領域２２１が形成され、機
能複合された一体の光学部品となっている。カバー２２
０の製造方法としては、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリ
レート），ＰＣ（ポリカーボネイト）あるいはＡＰＯ
（アモルファスポリオレフィン）等の光学用樹脂の射出
成形により簡便な方法で造る事ができるし、低融点ガラ
スを加熱プレスによって成形する事も可能である。部品
コストや複屈折低減の観点からするとＰＭＭＡを使うの
が望ましい。

【００６６】カバー２２０に形成された凸レンズ領域２
２１は、前述の実施例１における凸レンズ２０の働きと
全く同等の作用を発揮する。従って焦点誤差信号の検出
感度を犠牲にすること無く往路光学系のカップリング効
率を格段に向上させる事が可能となる。また、この実施
例２では凸レンズ領域２２１がパッケージのカバー２２
０に一体で形成されているため部品点数を増やす必要も
無い。さらに、パッケージ８０に固着される構造である
ため、半導体レーザ１０との寸法ズレも安定化され、組
立方法も簡便となり、光ヘッドの小型化と信頼性確保に
貢献できる。

【００６７】凸レンズ領域２２１で発生する光学的収差
は凸レンズの屈折力がさほど強くないため僅かである
が、それは凸レンズ領域２２１の光軸（本実施例ではレ
ンズ球面の頂点を通る線）が半導体レーザ１０の光軸と
精度良く合致しているという前提条件のもとに成り立
つ。例えば光軸ズレが１００μｍ程度あると、往路光束
の波面収差のＲＭＳ値（根自乗平均）が０．０３λ（λ
は波長）程度悪化して無視できないレベルになる。この
収差悪化を低減するには、光軸ズレの目標値として３０
μｍ程度に抑える必要があるが、これは個々の部品精度
を追求するだけでは達成される要求精度では無い。従っ
て凸レンズ領域２２１の光軸を精度よく位置決めして固
定する手段を付加する事が望ましい。本発明者は本実施
例を具体的製品に適用するに当り画像認識装置を用い
た。具体的な図示は省略するが、カバー２２０の凸レン
ズ領域２２１の周辺にアライメントマークを形成し、こ
のアライメントマークと受光素子７０上に形成したアラ
イメントマークを画像認識して微動位置出し装置にて位
置合わせする方法を取った。また半導体レーザ１０と受
光素子７０との位置合わせにも同様の位置出し装置を用
いて位置決め固定しており、最終的に半導体レーザ１０
と凸レンズ２２１との光軸合わせを要求精度を満たしつ
つ実行する事ができた。

【００６８】なお、この実施例２ではカバー２２０とホ
ログラム３０とを別体として部品加工しているが、これ
ら２部品を樹脂の射出成型により一体化しても良く、本
発明の範疇に属する。

【００６９】また実施例１で説明したように、凸レンズ
領域２２１はフレネルレンズ或いはグレーティングレン
ズの様な階段型または格子型のレンズであっても良い。

【００７０】（実施例３）請求項６記載の発明内容を図
１０に基づいて説明する。

【００７１】図１０は他の形式の光ヘッドにおける発光
受光ユニット周りを示す。パッケージ８０，カバー３２
０，ホログラム３０で形成される発光受光ユニット３０
０の大きさは、約５ｍｍ角と小型の立方体的外形を成
す。

【００７２】この実施例３が実施例２と異なる点は、透
光性のカバー３２０に凹レンズ領域３２１が形成されて
いる事であり、この凹レンズ３２１は往路光束３０１ｆ
には介在せず、専ら復路光束３０１ｒに介在している事
が特徴的である。カバー３２０の製造方法としては、Ｐ
ＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等の光学用樹脂の
射出成形が適している。

【００７３】前述した実施例１，実施例２では、往路光
学系のカップリング効率ηを向上する目的で往路光学系
に凸レンズ２０や凸レンズ領域２２１を仕込んでいた。
しかし逆の発想をすると、対物レンズ５０単独の倍率を
１／５程度にせず、１／３．６前後の倍率のレンズ仕様
としてカップリング効率ηを確保して、別の手法で復路
光学系の実効倍率を上げる事ができれば、実施例１，実
施例２と同等の効果を実現できる。

【００７４】本実施例の凹レンズ領域３２１はまさし
く、上記のような往路光学系の倍率向上のための手段で
ある。具体的には凹レンズの曲率半径はＲ２前後とすれ
ば良い。この実施例３と前述の実施例２とでは、光学系
の設計順序が異なる。すなわち実施例２では復路光学系
に関する焦点誤差信号の検出感度を先ず意識し、対物レ
ンズ単独の倍率を１／５前後に設定し、往路光学系のカ
ップリング効率ηを凸レンズを仕込む事で向上させてい
た。しかるに実施例３では先ず往路光学系のカップリン
グ効率ηを確保できるような対物レンズの仕様に設定
し、次に復路光学系の倍率を向上するために凹レンズを
仕込んでいる。これらは別の表現をすると、光学設計の
自由度が広がる事を意味する。従って、市販されている
対物レンズの仕様によって、実施例２か実施例３かのど
ちらかの手法を選択すれば良い。

【００７５】補足すると、実施例２と実施例３とを組み
合わせた形式のものも当然想定され、透光性のカバーに
凹レンズ領域と凸レンズ領域の２種類を形成する事も可
能である。但し、部品形状の単純化、光学設計の容易
さ、収差の低減といった観点では前述の実施例２の手法
で目的を達成する事が望ましい。また以上説明した実施
例３では、トラック誤差検出方法として実施例１で説明
した様なプッシュプル法を想定しているが、これに限ら
ず公知技術である３ビーム法を適用する事も可能であ
る。その場合にはカバー３２０の平面領域３２２に回折
格子を形成し、往路光束３０１ｆにサブビームを発生さ
せれば良い。回折格子（非図示）は平面部に形成するの
が量産性に優れており、従って３ビーム法によるトラッ
ク誤差検出を行う場合には、実施例２よりも実施例３の
形態のほうが若干望ましい。

【００７６】（実施例４）請求項７記載の発明内容を図
１１に基づいて説明する。

【００７７】以上の実施例１，２，３では、往路光束と
復路光束とを分離する光束分離手段としてホログラム３
０を使っていた。しかしながら光束分離手段はこれに限
るものではない。実施例４では光束分離手段として小型
のビームスプリッタ４４０を用いた実施例であり、これ
を図１１に示す。

【００７８】図１１において、１０は発光素子である半
導体レーザ、５０は対物レンズ、４７０は多分割フォト
ダイオードであるところの受光素子である。４８０は半
導体レーザ１０や受光素子１７０を保持し収納するパッ
ケージ、４２０はパッケージ４８０を封止する透光性の
カバーでありパッケージ４８０の開口部に接着され封止
される。これらの素子を合体して構成されたものが本実
施例の光ヘッド４となる。

【００７９】カバー４２０には実施例２の場合と同様に
凸レンズ領域４２１が形成され、往路光学系の合成倍率
やＮＡを向上してカップリング効率ηを改善する効果を
有する。カバー４２０上には小型のビームスプリッタ４
４０が搭載されている。ビームスプリッタ４４０は三角
プリズム４４１と平行四辺形プリズム４４２を接着して
構成されており、プリズム４４１，４４２の何れかに光
学多層薄膜を蒸着して光束の透過・反射を制御する。こ
の光学多層薄膜の原理自体は、種々の文献に記載された
公知の技術である。なおビームスプリッタ４４０の替わ
りに、単純平板に光学多層薄膜を蒸着して作られるハー
フミラー等を組み合わせて使う事も可能である。

【００８０】ビームスプリッタ４４０で分離された復路
光束４０１ｒはパッケージ４８０内部の受光素子４７０
に導かれる。受光素子４７０上には多分割された受光パ
ターン（非図示）が形成され信号検出を行う。信号検出
方法自体は本発明において本質的な内容では無いため詳
細な説明を省くが、例えば焦点誤差検出方法として非点
収差法を使う場合は、図１１の光学系において往路光束
４０１ｒにシリンドリカルレンズ等を付加し、非点収差
を与える様な構成を取れば良い。その際には、平行四辺
形プリズム４４２の反射面４４２ａを円筒面に加工する
方法や、カバー４２０と受光素子４７０の間の空間に小
型のシリンドリカルレンズ（非図示）を挿入する方法が
実用的である。例えば平行四辺形プリズムの反射面４４
２ａを円筒面に加工するためには、並行四辺形プリズム
４４２を樹脂による射出成型で形成するのが量産性に優
れている。なお、三角プリズム４４１，平行四辺形プリ
ズム４４２の何れかを、カバー４２０と一体で成型して
も良く、本発明の範疇に属する改善である。

【００８１】また、トラック誤差検出方法としてはプッ
シュプル法や３ビーム法を応用可能である。例えば３ビ
ーム法の場合は、往路光束４０１ｆに単純な直線溝を刻
んだ回折格子を介在するか、カバーの凸レンズ領域４２
１の表面に回折格子（非図示）を直接形成する方法が可
能である。これらは何れも本発明の技術思想の応用であ
る。

【００８２】この実施例４は光束分離手段にビームスプ
リッタ（またはハーフミラー）を使っている点が前述の
各実施例と異なっているが、往路光束４０１ｆに凸レン
ズ４２１を介在させて往路光学系のカップリング効率を
改善する効果は全く同等である。また、小型のビームス
プリッタ４４０をカバー４２０上に搭載し、往路光束４
０１ｆと復路光束４０１ｒを並行にパッケージ８０内部
に導く構成であるため、半導体レーザ１０と受光素子４
７０がパッケージ８０内部に収容され、小型化・一体化
された発光受光ユニット４００を形成しているという点
でも、前述の実施例の効果と同等である。

【００８３】なお、本実施例ではカバー４２０に凸レン
ズ領域４２１を形成し、実施例２と同様に往路光束中に
仕込んでいるが、逆に実施例３で説明したように復路光
束中に凹レンズを仕込む方法もある。

【００８４】（実施例５）請求項８記載の発明内容を図
１２，１３に基づいて説明する。

【００８５】実施例５と後述の実施例６は光記録媒体に
光磁気ディスクを用い、再生信号の検出のための偏光素
子（いわゆる検光子）を発光受光ユニットに組み込んだ
実施例である。

【００８６】図１２は実施例５の光ヘッドの発光受光ユ
ニット５００周辺を示す断面図、図１３はこの発光受光
ユニット５００の内部を示す平面図である。カバー５２
０は中央部に凸レンズ領域５２１が形成され、その両隣
には一対の偏光板５２５が埋設されている。偏光板５２
５の仕様としては消光比１００：１程度、光線透過率８
０％程度のもので良い。

【００８７】一対の偏光板５２５は図１３に示すよう
に、その偏光透過方向（透過率が最大となる偏光面方
向）と半導体レーザの偏光面Ｐとの成す角度θｐを設定
して対象に取り付けられている。この偏光透過角度θｐ
は３０度から６０度の範囲で設定すれば良く、光磁気デ
ィスク（非図示）からの反射光である復路光束５０１ｒ
に含まれる変調成分、すなわちカー回転角を検出する事
が可能である。このカー回転角検出原理は本出願人によ
る公告特許（ＵＳ−ＰＡＴ４９３３９２４）に開示され
ており、ここでは詳細な説明を省くが、一対の偏光板５
２５を透過した復路光束を受光素子５７０で受光し、受
光素子の各チャンネル５７０ａ〜ｄで光電変換して得ら
れた信号に、下記の演算を施す事で生成される。

【００８８】

【数９】

【００８９】この実施例５による効果としては、実施例
２で説明した効果、すなわち焦点誤差信号の検出感度を
犠牲にすること無く往路光学系のカップリング効率を格
段に向上できる事に加えて、カバー５２０に偏光板５２
５を合体して更なる機能複合を実現し、小型の光磁気記
録再生用の光ヘッドが簡素な構造で実現できる事にあ
る。

【００９０】（実施例６）請求項８記載の発明内容に関
する他の実施例を、図１４，１５に基づいて説明する。

【００９１】図１４と図１５は実施例６を示す。この実
施例６は実施例５に対して偏光素子の構造が異なってい
る。

【００９２】図１４は実施例６の光ヘッドの発光受光ユ
ニット６００周辺を示す断面図、図１５はこの発光受光
ユニット６００における偏光素子周りを示す分解斜視図
である。カバー６２０の底面（半導体レーザ側）中央部
に凸レンズ領域６２１が形成され、他方の面には一対の
窪んだ斜面６２４が形成されている。この一対の斜面６
２４は図１５に示すように、その法線と光軸を含む面
（すなわち最大傾斜方向）が半導体レーザの偏光面Ｐと
の成す角度θｐを設定して対象に形成されている。なお
この角度θｐは３０度から６０度の範囲で設定する。一
方ホログラム６３０には、カバー６２０の上記の窪んだ
斜面６２４に対応して同一の傾斜を持った一対の出っ張
った斜面６３４が形成されている。カバー６２０とホロ
グラム６３０は、それぞれＰＭＭＡ等の光学樹脂の射出
成型で造る事ができる。また、ホログラム６３０の他方
の面には光束分離のためのホログラムパターンも形成さ
れている。

【００９３】ホログラム６３０に形成されたの上記の一
対の斜面６３４には、偏光性光学薄膜が蒸着されてい
る。この偏光性光学薄膜（非図示）はフッ化マグネシウ
ム等の低屈折率物質と硫化亜鉛等の高屈折率物質を交互
に多数層蒸着して積層されて造られる。なお偏光性光学
薄膜の原理自体は公知であり、文献等で開示されてい
る。そしてホログラムの斜面６３４とカバーの斜面６２
４を密着するように合体し、これら斜面間に透光性の接
着剤を浸透させると、自動的に一対の偏光プリズム６２
５（図１４）が形成され、これが本実施例の偏光素子と
なる。この偏光プリズム６２５の偏光透過方向は斜面６
２４の最大傾斜方向であり、この面が半導体レーザの偏
光面Ｐとの成す角度θｐは、実施例５で述べた偏光板５
２５の偏光透過角度θｐと等価になる。またこうして形
成された偏光プリズム６２５は、実施例５で述べた偏光
板５２５の仕様より高性能のものが得られ、消光比２０
０：１程度で光線透過率９５％程度のものが提供でき
る。これは偏光性光学薄膜の膜厚や層数を最適設計する
事で可能となった。更に偏光透過角度θｐは部品を射出
成型で製作する時点で精密に決定されるため、バラツキ
が少ない。

【００９４】この実施例６による効果としては、実施例
２で説明した効果すなわち焦点誤差信号の検出感度を犠
牲にすること無く往路光学系のカップリング効率を格段
に向上できる事に加えて、カバー６２０に偏光プリズム
６２５を一体化して更なる機能複合を実現し、小型の光
磁気記録再生用の光ヘッドが簡素な構造で実現できる事
にある。また、実施例５で用いた偏光板に対して、光線
透過率が向上し偏光透過角度θｐも安定化すると同時に
組立工程が簡素化されるため、性能向上と低コスト化が
実現できる。

【００９５】最後に補足すると、図１５に示す実施例６
ではホログラム６３０とカバー６２０を合体する事で偏
光プリズム６２５を形成しているが、ホログラム６３０
を２部品に別体化し、斜面６３４を有する平板部を別部
品に切り分ける構成でも良い。ホログラム６３０にホロ
グラムパターンと斜面を機能複合する事で成型金型の加
工が非常に困難になると判断されれば、この様な別体化
による方法で構わない。

【００９６】（実施例７）請求項９記載の発明内容を図
１６に基づいて説明する。

【００９７】図１６は本発明の実施例７として、光記憶
装置にまとめ上げた状態を示す。光記憶装置７８１の内
部にはシャーシ７８２が保持され、このシャーシ７８２
に固定されたスピンドルモータ（非図示）によって光記
憶媒体６０が回転する。またシャーシ７８２上にはアク
セス機構（非図示）が構成されており、アクチュエータ
７８３全体を光記憶媒体６０の半径方向に移送する。ア
クチュエータ７８３は発光受光ユニット７００，ミラー
４０，対物レンズ５０から成る光ヘッド７全体を精密位
置決め制御し、発光受光ユニット７００から得られる焦
点誤差信号とトラック誤差信号に基づいてサーボ制御さ
れる。

【００９８】本実施例に用いた発光受光ユニット７００
は、前述の各実施例で説明した発光受光ユニット２００
〜６００の何れかと同等の構成であり、往路光学系のカ
ップリング効率を向上させているため、光記憶媒体に情
報を記録するに必要十分なライトパワーを発生する。ま
た発光受光ユニット７００を含む光ヘッド７は小型軽量
であるため、これをアクチュエータ７８３で一体に駆動
しても、十分な加速度性能が得られる。更に発光受光ユ
ニットは約５ｍｍ角の形状であり光ヘッド７の厚さも８
ｍｍ程度と薄型化する事ができた。

【００９９】従って光記憶装置７８１の内部機構は、記
録可能な光記憶装置としては極めて小型薄型で簡素な構
成となり、具体的には制御回路（非図示）を含めても、
総厚１インチ（２５．４ｍｍ）程度に薄型化する事がで
きた。また部品コストの中で大きな割合を占めていた光
学部品の点数が少ないため、光記憶装置の低コスト化も
達成された。

【０１００】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、１）請求項１，２，３，４に記載した発明によって、往
路光学系と復路光学系との間でＮＡや倍率を個別に設定
できるため、焦点誤差信号の検出感度を犠牲にすること
無しに往路光学系のカップリング効率を格段に向上させ
て、情報書き込みに必要なライトパワーを発生でき、ま
た光源である半導体レーザは特別に高出力なものを必要
としない。なお、往路光学系のＮＡが０．１２以上であ
るため、３２％以上のカップリング効率が確保できた。
これらは単純な光学系構成で実現できる。

【０１０１】２）請求項５に記載した発明によって、上
記１）の効果に加えて、凸レンズ領域がパッケージのカ
バーに一体で形成されているため部品点数を増やす必要
も無い。また、半導体レーザとの寸法ズレも安定化さ
れ、組立方法も簡便となる。さらに、発光受光ユニット
が小型化・一体化され、小型で高信頼性の光ヘッドを提
供できた。

【０１０２】３）請求項６に記載した発明によって、上
記２）の効果に加えて、光学設計の自由度が広がる事が
可能となった。

【０１０３】４）請求項７に記載した発明によって、光
束分離手段にビームスプリッタ（またはハーフミラー）
を使った構成でも、上記２）と同等の効果を発揮する事
ができた。

【０１０４】５）請求項８に記載した発明によって、焦
点誤差信号の検出感度を犠牲にすること無しに往路光学
系のカップリング効率を格段に向上できる事に加えて、
カバーに偏光板を合体して更なる機能複合を実現し、小
型の光磁気記録再生用の光ヘッドが簡素な構造で実現で
きた。

【０１０５】また別の形態の偏光素子として、カバーに
斜面を形成し偏光性光学薄膜を蒸着した形式の偏光プリ
ズムを用いれば、偏光素子の光線透過率が向上し偏光透
過角度θｐも安定化すると同時に組立工程が簡素化され
るため、性能向上と低コスト化が達成できた。

【０１０６】６）請求項９に記載した発明によって、光
記憶装置の内部機構は記録可能な光記憶装置としては非
常に小型薄型で簡素な構成となり、制御回路を含めても
総厚１インチ（２５．４ｍｍ）程度に薄型化する事がで
きた。また部品コストの中で大きな割合を占めていた光
学部品の点数が少ないため、光記憶装置の低コスト化も
達成された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の光ヘッドを示す側面図で
ある。

【図２】実施例１に関し、凸レンズ周りを拡大した図
である。

【図３】実施例１に関し、カップリング効率ηを示す
グラフである。

【図４】実施例１に関し、ホログラムと受光素子を示
す平面図である。

【図５】実施例１に関し、ホログラムの作用を表す斜
視図である。

【図６】実施例１に関し、受光素子上の受光スポット
を示す平面図である。

【図７】実施例１に関し、焦点誤差信号を表すグラフ
である。

【図８】本発明の実施例２の光ヘッドを示す断面図で
ある。

【図９】実施例２に関し、発光受光ユニット周りを拡
大した図である。

【図１０】本発明の実施例３の光ヘッドにおける発光
受光ユニットを示す断面図である。

【図１１】本発明の実施例４の光ヘッドを示す断面図
である。

【図１２】本発明の実施例５の光ヘッドにおける発光
受光ユニットを示す断面図である。

【図１３】実施例５の発光受光ユニットの内部を示す
平面図である。

【図１４】本発明の実施例６の光ヘッドにおける発光
受光ユニットを示す断面図である。

【図１５】本発明の実施例６の発光受光ユニットに使
われる偏光素子を示す分解斜視図である。

【図１６】本発明の実施例７の光記憶装置を示す斜視
図である。

【図１７】従来例１の光ヘッドを示す側面図である。

【図１８】従来例２の光ヘッドを示す斜視図である。

【符号の説明】

１，２，４，７光ヘッド１０半導体レーザ２０凸レンズ４０ミラー５０対物レンズ５１アパーチャ６０光記憶媒体６１スポット７０，４７０受光素子８０，４８０パッケージ１０１ｆ，２０１ｆ，３０１ｆ，４０１ｆ，５０１ｆ，
６０１ｆ往路光束１０１ｒ，２０１ｒ，３０１ｒ，４０１ｒ，５０１ｒ，
６０１ｒ復路光束２００，３００，４００，５００，６００，７００発
光受光ユニット２２０，３２０，４２０，５２０，６２０カバー２２１，４２１，５２１，６２１凸レンズ領域３２１凹レンズ領域４４０ビームスプリッタ５２５偏光板６２５偏光プリズム７８１光記憶装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光束分離手段であるホログラムを備え、半導体レーザからの往路光束が前記ホログラムの非回折
光として集光素子を経て光記憶媒体に集光し、光記憶媒体からの反射光が前記集光素子を経て前記ホロ
グラムの回折光として復路光束となって受光素子に導か
れ、前記往路光束または前記復路光束のいずれかもしくは両
者にレンズ部材を介在させ、前記往路光束と前記復路光
束との光学系倍率もしくは開口数（ＮＡ）を別個に設定
した事を特徴とする光ヘッド。
【請求項２】前記半導体レーザから前記集光素子を経
て前記光記憶媒体に至る往路光学系の倍率が１／４以上
であり、前記光記憶媒体から前記集光素子を経て前記受
光素子に至る復路光学系の倍率が１／４以下である事を
特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
【請求項３】前記半導体レーザが発光する発散光束の
うち、前記集光素子に取り込まれる往路光束の有効開口
数（ＮＡ）が０．１２以上である事を特徴とする請求項
１記載の光ヘッド。
【請求項４】前記レンズ部材は、球面，非球面，シリ
ンドリカル面，アナモルフィック面等のレンズ面、もし
くはグレーティングレンズ，フレネルレンズ等によって
形成される事を特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
【請求項５】半導体レーザと受光素子が収容されたパ
ッケージと、このパッケージの開口部を封止する透光性
のカバーとを備え、前記カバーには正の屈折力を発生するレンズ領域が形成
され、前記半導体レーザからの往路光束が前記レンズ領域を透
過し、集光素子を経て光記憶媒体に集光し、前記光記憶媒体からの反射光は前記集光素子を経て往路
光束となって、前記カバーの非レンズ領域を透過し前記
受光素子に導かれるよう構成した事を特徴とする光ヘッ
ド。
【請求項６】半導体レーザと受光素子が収容されたパ
ッケージと、このパッケージの開口部を封止する透光性
のカバーとを備え、前記カバーには、負の屈折力を発生するレンズ領域が形
成され、前記半導体レーザからの往路光束が前記カバーの非レン
ズ領域を透過し、集光素子を経て光記憶媒体に集光し、前記光記憶媒体からの反射光は前記集光素子を経て往路
光束となって、前記カバーのレンズ領域を透過して前記
受光素子に導かれるよう構成した事を特徴とする光ヘッ
ド。
【請求項７】半導体レーザと受光素子が収容されたパ
ッケージと、このパッケージの開口部を封止する透光性
のカバーと、光束分離手段であるビームスプリッタを備
え、前記カバーにはレンズ領域が形成され、前記ビームスプリッタで分離される往路光束または復路
光束のいずれかもしくは両者に前記レンズ領域を介在さ
せ、前記往路光束と前記復路光束との光学系倍率もしく
は開口数（ＮＡ）を別個に設定した事を特徴とする光ヘ
ッド。
【請求項８】半導体レーザと受光素子が収容されたパ
ッケージと、このパッケージの開口部を封止する透光性
のカバーとを備え、前記カバーには正の屈折力を発生するレンズ領域が形成
され、光束分離手段であるホログラムを備え、このホログラム
が前記カバーと前記集光素子との間の光路中に設置さ
れ、前記半導体レーザからの往路光束が前記ホログラムの非
回折光として前記レンズ領域を透過して集光素子を経て
光磁気記憶媒体に集光し、前記光磁気記憶媒体からの反射光は前記集光素子を経て
往路光束となって前記ホログラムによって回折され、前
記カバーの非レンズ領域を透過して前記受光素子に導か
れ、前記カバーに偏光素子を固着または一体で形成し、前記
光磁気記憶媒体からの反射光である前記往路光束が、こ
の偏光素子を透過するよう構成された事を特徴とする光
ヘッド。
【請求項９】請求項１，５，６，７または８記載の前
記光ヘッドを用いて、光記憶媒体に情報を記録再生する
よう構成された事を特徴とする光記憶装置。