JPH0954975A

JPH0954975A - 光学装置

Info

Publication number: JPH0954975A
Application number: JP20112295A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Mizuno; 剛水野; Kazuhiko Nemoto; 和彦根本
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-08-07
Filing date: 1995-08-07
Publication date: 1997-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】光学ピックアップなどに適用される光学装置
のコンパクト化、無調整化を図り、またトラッキングサ
ーボ信号やフォーカスサーボ信号、光磁気信号等の検出
を容易に行う。【解決手段】発光部と受光部とが共通の半導体基板に
形成され、発光部からの出射光が収束手段により被照射
部に収束照射され、収束手段の共焦点近傍を含んで受光
部が配置され、受光部によって被照射部からの戻り光を
受光検出する構成の光学素子と、ホログラム機能および
偏光子機能を有するウエッジプリズムとを有する光学装
置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学装置例えばコ
ンパクトディスク（ＣＤ）、追記型コンパクトディスク
（ＣＤ−Ｒ）、光磁気ディスクなどの光ディスク等の各
種光記録媒体に光を照射して再生、または記録且つ再生
を行う光学装置、例えば光学ピックアップに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光記録媒体上の記録を光学的に読
み出す光学ピックアップは、例えば半導体レーザ、コリ
メートレンズ、ビームスプリッタ、偏光ビームスプリッ
タ、１／４波長板、フォーカスレンズ、フォーカスレン
ズ駆動装置、分割型フォトディテクタ等のそれぞれ個別
に構成されたディスクリートな光学部品を相互に精度良
く所定の位置関係に配置して構成される。

【０００３】図８に従来のコンパクトディスク（ＣＤ）
の再生専用の光学ピックアップの一例の構成図を示す。
この光学ピックアップ８１は、半導体レーザ８２、回折
格子８３、ビームスプリッタプレート８４、対物レンズ
８５及びフォトダイオードからなる受光素子８６を備え
て成り、半導体レーザ８２からのレーザ光Ｌがビームス
プリッタプレート８４で反射され、対物レンズ８５で収
束されて光ディスク９０に照射され、この光ディスク９
０で反射された戻り光がビームスプリッタプレート８４
を透過して受光素子８６にて受光検出される。

【０００４】しかしながら、この様な光学ピックアップ
８１は、部品点数が多く、また非常に大型になるだけで
なく、その配置に高い精度が要求され、生産性の低いも
のであった。

【０００５】近年、ＣＤプレーヤのポータブル化等の要
請で、光学ピックアップを小型化、省部品化する研究開
発が盛んであり、光学素子の機能複合化、レーザカプラ
ー（投受光部一体化）、ホログラム素子の利用などが進
んでいる。しかし、これらの開発においても、光学素子
の配置を充分調整不要とするものではない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】光学ピックアップ全体
の小型化を図る方法としては、例えば光路の途中に偏光
ビームスプリッタの代わりに、裏面に反射率の高い反射
膜を形成したミラー板等の光学部品を設置することによ
り光を反射させて、受光素子等による受光部を半導体レ
ーザ等からなる発光部と同じ側に配置できるようにする
方法も提案されている（特開平２−１６２５４１号公
報）。

【０００７】しかしながら、この場合は発光部と受光部
が同じ側に配置されるので、全体の装置の大きさは小さ
くなるが、発光部と受光部はそれぞれ別体に構成されて
互いに所定の位置関係に配置するものであって、部品点
数はあまり減らず、また光学素子の配置の調整は従来と
同程度に必要とする。

【０００８】また、これらの問題に対する解決策とし
て、図９に示すようなホログラム素子を用いた光学ピッ
クアップ等が提案されている。図９に示す光学ピックア
ップ１１０は、半導体レーザ１０１、フォトディテクタ
１０２、ホログラム素子１０３、対物レンズ１０４の各
光学部品から構成されている。この場合、半導体レーザ
１０１から出射した光は、ホログラム素子１０３を通過
し対物レンズ１０４で収束し被照射部であるディスク１
０５に照射され、ここで反射した戻り光が再び対物レン
ズ１０４で収束された後に、ホログラム素子１０３にお
いて回折し、その戻り光の±１次回折光を用いてフォー
カスサーボ信号の検出を行うものである。

【０００９】このとき、往路の出射光においてもホログ
ラム素子１０３において回折光を生じるが、この回折光
は利用することなくほぼ捨てることになる。そのため、
出射光の光量と比較して戻り光の光量が大きく減少す
る。この光量の減少を補うために、半導体レーザＬＤの
出力を上げる必要が生じ、それにより消費電力を増大さ
せてしまっている。

【００１０】一方、カー効果を利用した光磁気信号（Ｍ
Ｏ信号）の検出系を有する光学ピックアップや、相変化
を利用した光学ピックアップ等記録再生を行う光学装置
においては、例えば図１０にミニディスク（ＭＤ）用の
光学ピックアップの一例を示すように、さらに偏光検出
のための部品が加わった構成とされる。図１０に示す光
学ピックアップ９１は、半導体レーザ９２、対物レンズ
９６、フォトディテクタ９９の他にトラッキングサーボ
信号の検出に利用する回折格子９３、偏光ビームスプリ
ッタ９４、コリメータレンズ９５、ウォラストンプリズ
ム９７、フォーカスサーボ信号の検出のためのマルチレ
ンズ９８を備えてなる。このように偏光を検出するため
に、部品点数が非常に多く、光学装置が複雑化してお
り、また記録を行うために大きなパワーが必要であるこ
とから、光源のＬＤ出力を上げる必要があり、やはり消
費電力が増大してしまうことになる。

【００１１】本発明はこのような点を考慮してなされた
もので、光学ピックアップなどの光学装置において、光
学部品点数の削減、光学的な配置設定に際してのアライ
メントの簡単化を図り、装置全体の簡素化、小型化を図
り、また作製を容易にするものであり、さらに、トラッ
キングサーボ信号やフォーカスサーボ信号ならびに光磁
気信号の検出を容易かつ確実に行うことを可能にし、さ
らに光量を有効に利用して消費電力が少ない光学装置を
提案するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、発光部と受光
部とが共通の半導体基板に形成され、発光部からの出射
光が収束手段により被照射部に収束照射され、収束手段
による共焦点近傍を含んで受光部が配置され、受光部に
よって被照射部からの戻り光を受光検出する構成の光学
素子と、ホログラム機能および偏光子機能を有するウエ
ッジプリズムとを有する光学装置を構成する。

【００１３】ここで、収束手段による共焦点近傍とは、
光軸方向においては収束手段の焦点深度内の領域を、光
軸に直交する方向においては収束手段による光の回折限
界内の領域をそれぞれ意味するものとする。これに対
し、後述する収束手段による共焦点から離れた位置と
は、これら領域以外の領域を意味するものとする。

【００１４】本発明による光学装置は、発光部から出射
した光が、被照射部にジャストフォーカス（合焦）すれ
ば、必ずその共焦点位置に光が戻ってくる光学原理を利
用するものであって、本発明においては、収束手段によ
る共焦点近傍すなわち上述の収束手段による光の回折限
界内の領域を含んで受光部を配置した光学素子を構成す
るものであるので、上述したように発光部からの出射光
が被照射部に合焦した状態では、その被照射部からの戻
り光は、この光学素子に付随する光学部品に位置精度に
多少の問題があっても、確実に共焦点近傍に配置された
受光部に入射し、この戻り光の検出を行うことができる
ことになる。

【００１５】また、本発明構成においては、ホログラム
機能と偏光子機能を有するウエッジプリズムを配置する
ことにより、ウエッジプリズムのホログラム機能により
被照射部からの戻り光を回折させ、これを用いてフォー
カスサーボ信号の検出を行うことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の光学装置は、図１にその
一例の概略構成図を示すように、半導体レーザＬＤおよ
び第１の反射鏡１３によって構成される発光部１４と、
フォトダイオード等によるフォトディテクタＰＤによっ
て構成される受光部１５とが共通の半導体基板１６に形
成された光学素子１７が構成されて成る。この光学素子
１７は、発光部１４からの出射光Ｌ_Fが収束手段１８を
経て被照射部１２に収束照射され、収束手段１８による
共焦点近傍を含んで受光部１５が配置され、この受光部
１５によって被照射部１２から反射された戻り光Ｌ_Rを
受光検出する構成、すなわちＣＬＣ（コンフォーカル・
レーザ・カプラ）構成とされる。

【００１７】また上述の共焦点近傍に、受光部１５とは
別に第２の反射鏡２１を配置し、この第２の反射鏡２１
は、後述するように戻り光Ｌ_Rを反射させるものとす
る。さらにウエッジプリズム２０を光学素子１７上に配
置する。このウエッジプリズム２０の表面には偏光機能
を有するホログラム素子１９が形成される。

【００１８】このウエッジプリズム２０とホログラム素
子１９と第２の反射鏡２１とにより、被照射部１２から
の戻り光Ｌ_Rから回折光を得る構成とする。

【００１９】図１に示す本発明による光学装置は、光学
ピックアップに適用した場合の例である。

【００２０】図１において、１１は光学ピックアップを
全体として示し、１２は被照射部である光記録媒体、例
えば光ディスクを示す。光学ピックアップ１１は、半導
体レーザＬＤおよび反射鏡１３による発光部１４と複数
のフォトディテクタＰＤによる受光部１５および第２の
反射鏡２１が同一の半導体基板１６上に一体化されてな
る光学素子１７と、収束手段１８この例では対物レンズ
と、表面にホログラム素子１９が配置されたウエッジプ
リズム２０とを備えてなる。そしてウエッジプリズム２
０は、光学素子１７上に、光学素子１７の発光部１４、
受光部１５等が配置された側の表面を覆って配置される
ものである。

【００２１】ウエッジプリズム２０は、出射光Ｌ_Fおよ
び被照射部からの戻り光Ｌ_Rとウエッジプリズム２０の
表面とが垂直になるようにウエッジ角を選定する。

【００２２】発光部１４は、水平共振器構造の半導体レ
ーザＬＤと第１の反射鏡１３からなる。この第１の反射
鏡１３は、光学素子１７を構成する半導体サブストレイ
トの結晶面、半導体レーザＬＤを形成する際のエッチン
グ端面の延長方向の結晶軸を選定することによって、選
択的にエピタキシャル成長した際に、特定の結晶面例え
ば｛１１１｝面を発生させた、原子面によるモフォロジ
ーのよい斜面として、また水平共振器面と一定の角度の
傾きを有する面として形成することができる。この例で
は、この特定の結晶面を｛１１１｝面とすると、図２に
光学素子１７の発光部１４の拡大図を示すように、第１
の反射鏡１３の立ち上げ角が５４．７°となる。

【００２３】受光部１５は、複数のフォトディテクタＰ
Ｄにより構成され、これらフォトディテクタＰＤは、光
学素子１７表面の発光部１４の近傍すなわち共焦点近傍
の発光部１４が配置される部分を除き、かつ回折限界領
域内とその周辺部分とを含んで設置される。

【００２４】発光部１４からの出射光Ｌ_Fは、ウエッジ
プリズム２０を透過して収束手段１８の対物レンズによ
って被照射部１２に収束され、被照射部１２から反射さ
れた戻り光Ｌ_Rがウエッジプリズム２０中を透過して光
学素子１７の表面で焦点を結ぶ。受光部１５の一部がこ
の焦点の近傍に位置し、戻り光Ｌ_Rを受光検出する。す
なわち、この光学素子は前述のＣＬＣ構成とする。

【００２５】このＣＬＣ構成は、本発明の出願人による
先の出願である特願平５−２１６９１号出願「光学装
置」に記載されたように、戻り光Ｌ_Rは対物レンズの回
折限界近傍まで収束され、受光部１５がこの光回折限界
内、すなわち出射光の波長をλ、収束手段１８の光学素
子１７側の開口数をＮＡとするとき、出射光の光軸から
の距離が１．２２λ／ＮＡ以内（エアリーディスク内）
に配置されるようにするものである。

【００２６】被照射部からの戻り光Ｌ_Rは、ウエッジプ
リズム２０表面に垂直に入射し、共焦点近傍に収束さ
れ、このとき回折限界領域内に配置された第２の反射鏡
２１で反射され、ウエッジプリズム２０の表面に向か
う。そして、ウエッジプリズム２０表面の、第２の反射
鏡２１による反射光が到達する位置に前述のホログラム
素子１９を配置する。これにより、ホログラム素子１９
により反射光が回折され、回折光が得られる。受光部１
５の一部として、この回折光を受光するフォトディテク
タＰＤを光学素子１７表面に配置して、フォーカスサー
ボ信号等の検出を行うことができる。

【００２７】以上から、図３Ａに光学素子１７の側面
図、図３Ｂに光学素子１７の平面図をそれぞれ示すよう
に、光学素子１７の表面上の発光部１４近傍に、受光部
１５の一部としての２分割フォトディテクタＰＤ₁，Ｐ
Ｄ₂および第２の反射鏡２１を形成する。また受光部１
５の一部として、光学素子１７の表面上の発光部１４か
ら離れた位置（前述のエアリーディスク外）に３分割フ
ォトディテクタＰＤ₃〜ＰＤ₅，ＰＤ₆〜ＰＤ₈を形成
する。この２つの３分割フォトディテクタは、後述する
ようにスポットサイズ法によるフォーカスサーボ信号の
検出を行うもので、中央のフォトディテクタＰＤ₄，Ｐ
Ｄ₇を中心として、それぞれ両外側のフォトディテクタ
が対称になっている。

【００２８】これらフォトディテクタおよび第２の反射
鏡２１を形成する光学素子１７の表面と、半導体レーザ
ＬＤの発光点との間には、例えばｐｎ接合を構成するク
ラッド層等の数μｍの厚さの半導体層が形成されている
のみで、この間の垂直距離は数μｍ程度しか離れていな
い。そのため、フォトディテクタＰＤを形成する面は、
焦点深度内にあり合焦位置すなわち共焦点位置面Ｓと考
えて良い。従って、レンズの横方向の位置ずれが生じた
場合でもフォトディテクタ上のスポット位置の変化がな
いためトラッキングサーボ信号の検出に好都合である。

【００２９】第２の反射鏡２１の鏡面は、光学素子１７
の形成を例えば結晶の｛１１１｝面に沿って成長させて
行うことにより形成され、結晶性のよい平坦な面とされ
る。

【００３０】このように、第２の反射鏡２１の鏡面は、
結晶の成長面であるために平坦性が極めてよく、そのま
まの状態で鏡面となるものである。鏡面にかかるスポッ
トの一部は高い反射をするため、この鏡面による反射光
を用いることで、フォーカスサーボ信号や光磁気信号
（ＭＯ信号）の検出をすることができる。尚、この第２
の反射鏡２１は、反射率のよい金属などを蒸着して形成
する構成としてもよい。

【００３１】前述のように、この例では第１の反射鏡１
３の立ち上げ角が５４．７°とすることから、図２に示
したように発光部１４からの出射光Ｌ_Fは水平方向に対
して７０．６°の角度で出射する。そこでこの場合、図
３Ａに示したように、１９．４°のウエッジ角を有する
ウエッジプリズム２０を光学素子１７上に配置し、発光
部１４の半導体レーザＬＤと第１の反射鏡１３との間の
隙間を、ウエッジプリズム２０と同一の屈折率を有する
接着剤で充填するように張り合わせ、ウエッジプリズム
２０からの出射光Ｌ _Fが出射面に対して垂直となるよう
に配置する。これにより、プリズム面からの出射光Ｌ_F
に収差が生じない。

【００３２】出射光Ｌ_Fが被照射部１２に照射され、反
射した戻り光Ｌ_Rは再度ウエッジプリズム２０に垂直に
入射する。この戻り光Ｌ_Rは、その一部が第２の反射鏡
２１で反射され、他の一部が２分割のフォトディテクタ
ＰＤ₁，ＰＤ₂で受光される。このうち第２の反射鏡２
１で反射した光はウエッジプリズム２０表面のホログラ
ム素子１９に入射し、ここで回折され±１次回折光が得
られる。ホログラム素子１９の回折パターンは、後述す
るようにフォーカスサーボ信号の検出が行えるように設
定される。また、０次光の割合をなるべく０にすること
によって、光量のロスを防ぐことも可能である。

【００３３】そして、２分割フォトディテクタＰＤ₁，
ＰＤ₂で受光した戻り光Ｌ_Rからトラッキングサーボ信
号の検出を行う。また、ホログラム素子１９による±１
次回折光を用いてフォーカスサーボ信号の検出を行う。

【００３４】この光学素子１７における各種信号の検出
は次のように行う。

【００３５】トラッキングサーボ信号の検出は、２分割
フォトディテクタＰＤ₁，ＰＤ₂を用いて、プッシュプ
ル法によって行う。そして、例えばＰＤ₁−ＰＤ₂を検
出信号として、トラッキングサーボ信号を検出する。

【００３６】フォーカスサーボ信号の検出は、２つの３
分割フォトディテクタＰＤ₃〜ＰＤ ₅，ＰＤ₆〜ＰＤ₈
を用いて、スポットサイズ法によって行う。このとき中
央のフォトディテクタの中心に、ホログラム素子１９に
よる回折光の光軸が位置し、両外側のフォトディテクタ
が中央のフォトディテクタについて互いに対称となるよ
うに配置する。またホログラム素子１９の回折パターン
は、合焦時の両スポットの焦点位置がフォトディテクタ
ＰＤの面に対して前後するように設定する。

【００３７】さらに、各１次回折光が合焦しているとき
に、中央のフォトディテクタの信号強度と両側の２つの
フォトディテクタの信号強度が等しくなるように、すな
わちＰＤ₃＋ＰＤ₅＝ＰＤ₄，ＰＤ₆＋ＰＤ₈＝ＰＤ₇
となるようにホログラム素子１９の回折パターンおよび
各３分割フォトディテクタの位置等を設定する。そし
て、例えば（ＰＤ₃＋ＰＤ₅−ＰＤ₄）−（ＰＤ₆＋Ｐ
Ｄ₈−ＰＤ₇）を検出信号としてフォーカスサーボ信号
の検出を行う。

【００３８】前述の第２の反射鏡２１による反射光は、
図３Ａに示したように、ウエッジプリズム２０内の出射
光Ｌ_Fの光軸とは別の光路を経て、ウエッジプリズム２
０内を伝搬する。従って出射光Ｌ_Fと干渉することなく
プリズム内を多重反射しながら伝搬していく。そこで前
述のように、ウエッジプリズム２０の表面上で、かつ第
２の反射鏡による反射光が到達する位置にホログラム素
子１９を配置すれば、出射光のウエッジプリズム２０内
の伝搬経路とは無関係な位置に反射光の伝搬経路を設定
し、この反射光を用いてフォーカスサーボ信号の検出系
を構成することができる。

【００３９】本発明による光学装置によれば、出射光Ｌ
_Fがホログラム素子を経由せず、ウエッジプリズム２０
から、そのまま収束手段および被照射部に向かうので、
従来からあるホログラム素子を用いた光学ピックアップ
のように出射光が回折されて±１次回折光を生じ、それ
に伴い光量の損失が起こることがない。従って、光源の
レーザＬＤの出力を従来より低く設定でき、これにより
発光部における発熱量を抑制することができる。

【００４０】また通常出射光から１次回折光を生じると
き、この回折光が対物レンズに入射して干渉を起こさな
いように、回折光が対物レンズの瞳面外に伝搬する設計
が必要となる。本発明の光学装置によれば、この設計の
制約がなくなり、半導体レーザＬＤの出力に伴い発生す
る熱の抑制や光学系の小型化等の課題を優先的に扱うこ
とができる。

【００４１】上述の各例ではフォーカスサーボ信号の検
出はスポットサイズ法により行ったが、３分割フォトデ
ィテクタの代わりに２分割のフォトディテクタを用い
て、フーコー法により信号検出を行うこともできる。こ
の場合、ホログラム素子１９の回折パターンは、２つの
スポットが合焦時にＰＤ面上に焦点を結び、合焦でない
ときには通常のフーコー法の場合と同様に、内側のＰＤ
あるいは外側のＰＤのみにスポットが照射されるように
パターン設定する。

【００４２】このときのフォトディテクタの構成例を、
図４Ａの光学素子１７の側面図および図４Ｂの光学素子
１７の平面図によって示す。２分割のフォトディテクタ
ＰＤ ₃およびＰＤ₄，ＰＤ₅およびＰＤ₆が形成され、
これらはホログラム素子１９による回折光を受光し、合
焦時に回折光のスポット中心が２分割フォトディテクタ
の中心にくるように配置構成する。

【００４３】図４Ａに示すように合焦の時は、回折光の
スポット中心は２つの２分割フォトディテクタの中心に
くるが、破線で示すようにフォーカスがずれた場合に
は、２分割の一方（この場合は光路の内側）のフォトデ
ィテクタＰＤ₄およびＰＤ₅にのみ回折光の照射がなさ
れる。フォーカスが逆にずれた場合には逆に外側のフォ
トディテクタＰＤ₃およびＰＤ₆にのみ回折光の照射が
なされる。そこで例えば（ＰＤ₃−ＰＤ₄）＋（ＰＤ₆
−ＰＤ₅）を検出信号としてフォーカスサーボ信号を検
出する。

【００４４】本発明の光学装置によれば、上述のように
従来のフォーカスサーボ信号の検出系と同様にスポット
サイズ法やフーコー法等の方式をそのまま使うことがで
きるため、ホログラム素子１９の回折格子パターンはこ
の信号検出に供するように最適化するだけでよい。

【００４５】上述の信号検出系を基本として、さらに光
磁気信号の検出を行う場合には、ウエッジプリズム２０
と共焦点位置面上のフォトディテクタＰＤとの間に検光
子（ポラライザ）を付加することで光磁気信号が検出で
きる。その例を次に示す。

【００４６】図５Ａに光学素子の側面図、図５Ｂに光学
素子の平面図を示すように、図１〜図３に示した光学装
置の例と同様の構成の光学素子１７の表面上の２分割フ
ォトディテクタＰＤ₁，ＰＤ₂および３分割フォトディ
テクタＰＤ₃〜ＰＤ₅，ＰＤ ₆〜ＰＤ₈の上にそれぞれ
検光子２２（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）を配置する。

【００４７】先の光学装置の例と同様に、ウエッジプリ
ズム２０とその表面にホログラム素子１９を光学素子１
７上に配置する。ウエッジプリズム２０は複屈折材料例
えば水晶を用いて構成する。

【００４８】被照射部１２からの戻り光Ｌ_Rは第２の反
射鏡２１において反射され、ホログラム素子１９に照射
された後、このホログラム素子１９で回折される。この
とき得られる回折光は、ホログラム素子１９の回折パタ
ーンにより所定の方向に進み、検光子２２を通じてフォ
トディテクタＰＤに入射する。

【００４９】トラッキングサーボ信号およびフォーカス
サーボ信号の検出は、それぞれフォトディテクタＰＤに
おいて、先の光学装置の例と同様にして行われる。

【００５０】光磁気信号の検出は、フォーカスサーボ信
号の検出に用いた３分割フォトディテクタにより行う。
このとき、２分割フォトディテクタＰＤ₁，ＰＤ₂上の
検光子２２ａと、３分割フォトディテクタＰＤ₃〜ＰＤ
₅，ＰＤ₆〜ＰＤ₈上の検光子２２ｂ，２２ｃについ
て、各検光子２２の方向が互いに９０°をなし、かつ戻
り光の主たる偏光方向に対し、互いに逆方向に４５°の
角度をなすように配置する。例えば、戻り光の偏光方向
に対して、検光子２２ａの方向を反時計回りに４５°、
検光子２２ｂおよび２２ｃの方向を時計回りに４５°の
角度をなすように配置する。また検光子２２ａをＰＤ₁
上とＰＤ₂上との２つに分割して、検光子２２ａのＰＤ
₁上の部分および検光子２２ｃの方向を戻り光の偏光方
向に対して反時計回りに４５°、検光子２２ａのＰＤ₂
上の部分および検光子２２ｂの方向を同じく時計回りに
４５°の角度をなす構成とすることもできる。

【００５１】

【実施例】本発明の光学装置の一実施例と照射されるビ
ームの形状を図６に示す。図６は、ウエッジプリズム２
０はＢＫ７等を用いて、共焦点系の光軸上の厚さＸが１
ｍｍ、屈折率が１．５２とし、また対物レンズの光学素
子１７側の開口数ＮＡ（ｏ）を０．０８６、被照射部側
の開口数ＮＡ（ｉ）を０．４５としたとき本発明の光学
装置の設計例である。光の強度分布はガウスビームの分
布を取るとしている。また、発光部１４の位置および第
１の反射鏡１３の立ち上げ角については、先の図２に示
すように設定する。

【００５２】図６中、スポット径ｔは、中心強度の（１
／ｅ）²となる径（全光量の８６．５％となる径）を示
している。出射光Ｌ_Fのビーム径ｔ（５６．９８μｍ）
に比して、戻り光Ｌ_Rのコンフォーカル面での反射光の
ウエッジプリズム２０への照射位置は充分な距離ｔ´
（８０４．０２μｍ）がとられている（ｔ´＞＞ｔ）た
め、出射光Ｌ_Fと反射光について互いの干渉がないこと
がわかる。

【００５３】共焦点位置面で受光するビームスポットＳ
Ｃは、この面に斜めに戻り光Ｌ_Rが照射されるので、図
６に示すように楕円になり、このうち第１の反射鏡２１
で反射されるビームの部分Ｒは斜線の入った部分Ｒであ
る。このスポットＲがホログラム素子１９を経てフォト
ディテクタＰＤに受光すると、それぞれ斜めに入射する
ので、スポットの形状が横に拡がっていく。

【００５４】ホログラム素子１９の表面におけるスポッ
トＳＨは、楕円がその長軸方向に短軸を境に一方は引き
延ばされ、一方は縮められた形状を示す。このスポット
ＳＨの短軸の径Ｔ１は７２．４１μｍ、長軸の右側Ｔ１
´は９７．３５μｍで、長軸左側Ｔ１″は８８．８６μ
ｍとなる。フォトディテクタＰＤに受光するスポットＳ
Ｐも、ホログラム素子１９表面上のスポットＳＨと同様
の形状を示し、短軸の径Ｔ２は２０２．５７μｍ、長軸
の右側Ｔ２″は３５２．２２μｍ、長軸の左側Ｔ２′は
４２３．０８μｍとなる。また発光部から受光部のＰＤ
までのビームの水平移動距離ｌｂは、上記の数値の場合
２３７８．２０μｍとなる。

【００５５】また、戻り光Ｌ_Rの共焦点位置面における
スポット径は、光学系の倍率に依存するため、フォーカ
スサーボ信号の検出および光磁気信号の検出に供される
光強度・光量も同じく光学系の倍率に依存する。

【００５６】この実施例における収束手段の光学素子側
の開口数と上述のフォーカスサーボ信号の検出および光
磁気信号の検出に供される光強度との関係を図７Ａおよ
び図７Ｂに示す。これらの図は、収束手段の被照射部側
の開口数ＮＡ（ｉ）を０．４５として、収束手段の光学
素子１７側の開口数ＮＡ（ｏ）を変化させたとき、出射
光に対する上述の信号検出に供する光量の比率（図７
Ａ）および戻り光のスポット径（図７Ｂ）の変化を示す
ものである。

【００５７】例えばコンパクトディスクに用いられる光
学ピックアップの倍率は、通常５〜６倍であり、また収
束手段の被照射部側の開口数ＮＡ（ｉ）は０．４５が典
型的な値とされる。これらを考慮すると、収束手段の光
学素子側の開口数ＮＡ（ｏ）は、０．０８〜０．１程度
となり、戻り光のうちの５〜１０％程度がフォーカスサ
ーボ信号に利用できることがわかる。

【００５８】上述したように、各例の光学装置におい
て、装置全体がコンパクトで回折格子のパターンが単純
で、かつ精密な調整が不要な光学装置例えば光学ピック
アップを製造することができる。

【００５９】また、半導体レーザ光を効率よく光ディス
クに照射できるので、超解像再生専用ディスクや記録再
生ディスク用の光学ピックアップとして利用できる。特
に、著しく小型軽量化が達成できるので、速いランダム
アクセス速度が必要とされるデータディスク用に最適な
光学ピックアップを構成できる。

【００６０】また、被照射部１２は、通常のＣＤのよう
に凹凸記録ピットによる光ディスクや、光および磁界印
加手段による記録を行う光磁気ディスクやマイクロディ
スクのみならず、相変化によって光学特性例えば反射率
を変化させる記録態様による相変化ディスクの光学ピッ
クアップに適用することもできる。すなわち、記録は出
射光Ｌ_Fを用いて行い、再生はそれぞれ戻り光Ｌ_Rをフ
ォトディテクタＰＤで再生信号を受光検出する構成とす
ることにより、これらのディスクを被照射部１２として
適用できるものである。

【００６１】尚、上述の各例は本発明の一例であり、本
発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り
得るものである。

【００６２】

【発明の効果】本発明の光学装置によれば、部品点数を
削減し簡素な光学装置を構成できるため、組み立て工程
や光軸などの位置調整工程等の工程の簡素化が実現で
き、これにより光学装置が容易に低コストで製造でき
る。また光学装置の小型化および軽量化がはかられ、応
答速度の向上がなされる。出射光を有効に利用できるこ
とから、従来のホログラム素子を用いた同様の系と比較
して、より低いレーザ出力で再生および記録ができ、こ
れにより消費電力の低減がなされ、熱的に安定化する。
また消費電力の低下に伴い、従来と同じ消費電力で、記
録再生における線速度をより高速とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学装置の一例を示す構成図である。

【図２】図１の光学素子の発光部側面の拡大図である。

【図３】Ａ図１の光学素子の側面図である。Ｂ図１の光学素子の平面図である。Ｃ第２の反射鏡による反射されるビーム形状を示す図
である。

【図４】フーコー法によるフォーカスサーボ信号検出を
行う場合の光学素子の構成図である。Ａ光学素子の側面図である。Ｂ光学素子の平面図である。

【図５】本発明の光学装置の他の例を示す図である。Ａ光学素子の側面図である。Ｂ光学素子の平面図である。

【図６】本発明の光学装置の設計例である。

【図７】Ａ被照射部の光学素子側の開口数とフォーカ
スサーボ信号の検出に供される光量との関係を示す図で
ある。Ｂ被照射部の光学素子側の開口数とスポット径との関
係を示す図である。

【図８】従来の光学ピックアップの構成図である。

【図９】ホログラム素子を用いた従来の光学ピックアッ
プの構成図である。

【図１０】従来のミニディスク（ＭＤ）用光学ピックア
ップの構成図である。

【符号の説明】

１１光学ピックアップ１２被照射部（光ディスク）１３第１の反射鏡１４発光部１５受光部１６半導体基板１７光学素子１８収束手段１９ホログラム素子２０ウエッジプリズム２１第２の反射鏡２２検光子ＬＤ半導体レーザＰＤ〔ＰＤ₁，ＰＤ₂，ＰＤ₃，ＰＤ₄，ＰＤ₅，ＰＤ
₆，ＰＤ₇，ＰＤ₈〕フォトディテクタＬ_F 出射光Ｌ_R 戻り光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光部と、受光部とが共通の半導体基板
に形成され、該発光部からの出射光が収束手段により被
照射部に収束照射され、該収束手段による共焦点近傍を
含んで前記受光部が配置され、該受光部によって前記被
照射部からの戻り光を受光検出する構成の光学素子と、ホログラム機能および偏光子機能を有するウエッジプリ
ズムとを有することを特徴とする光学装置。
【請求項２】前記共焦点近傍に配置された前記受光部
が複数の受光素子を有してなり、これら受光素子によっ
てトラッキングサーボ信号を取り出すことを特徴とする
請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】前記発光部が第１の反射鏡を有し、前記
共焦点近傍に第２の反射鏡を配置し、該第２の反射鏡に
おける反射光を用いてフォーカスサーボ信号および光磁
気信号の取り出しを行うことを特徴とする請求項１に記
載の光学装置。