JPH0954976A

JPH0954976A - 光学装置

Info

Publication number: JPH0954976A
Application number: JP20343695A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Mizuno; 剛水野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-08-09
Filing date: 1995-08-09
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、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、複屈折材料からなり回
折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９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１０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１０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１０５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】ここで、戻り光の±１次回折光は、±１次
の各光線（＋１次回折光および−１次回折光）に対して
異なるパワーを持たせ、各光線の焦点の位置をずらす必
要がある。この際に、±１次回折光び焦点位置をずらす
ために、ホログラム素子１０３の回折パターンが複雑化
することから、量産性や歩留まりの低下等さらなる問題
点が生じていた。

【００１０】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ができるように
したものである。

【００１１】

【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、複屈折材料からなり、回折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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】また、本発明構成においては、複屈折材料
からなり回折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って、被照射部からの戻り光の一
部を受光部の上述の共焦点近傍に配置した部分に向かわ
しめる復路を形成し、ウエッジプリズムにおける回折光
によってこの共焦点位置に向かう復路とは別方向に向か
う復路を形成して、受光部の共焦点位置から離れた位置
に配置した部分へと向かわすものであり、このようにす
ることによって、それぞれの光を各受光部によって確実
に受光検出をするようにして、これらの光を利用した所
要の信号を得るものである。

【００１５】

【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、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。

【００１６】一方光学素子１７上に、表面に偏光機能を
有する回折格子、すなわちグレーティング１９が形成さ
れたウエッジプリズム２０を光学素子１７上に配置す
る。このグレーティング１９とウエッジプリズム２０と
により、被照射部１２から反射された戻り光Ｌ_Rを回折
させる構成とする。

【００１７】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。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とフォトディテクタＰＤによる
受光部１５と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、ウエッジプリズム面にグレーティング（回折格
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２０は、光学素子１７
上、光学素子１７の発光部１４、受光部１５などが配置
された側の表面を覆って配置されるものである。

【００１８】発光部１４は、水平共振器構造の半導体レ
ーザＬＤと反射鏡１３からなる。この反射鏡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側面の拡大図を示すように、反射鏡１３の
立ち上げ角が５４．７°となる。

【００１９】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。

【００２０】発光部１４からの出射光Ｌ_Fは、ウエッジ
プリズム２０を透過して対物レンズ１８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の表面のグレーティング１
９を通じてウエッジプリズム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。

【００２１】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。また、受光部１５
の受光面の共焦点位置面Ｓにおける発光部１４の出射光
Ｌ_Fの直径を上記光回折限界の直径より小とし、受光部
１５は、出射光Ｌ_F外に位置するようにするものであ
る。

【００２２】本実施例の光学装置は、ＣＬＣ構成の光学
素子を配置した上に、さらに被照射部１２からの戻り光
Ｌ_Rの光路をウエッジプリズム２０およびその表面のグ
レーティング１９によって透過光Ｌｔと回折光Ｌｄ（±
１次光）とに分割させて、透過光Ｌｔと回折光Ｌｄとを
それぞれ検出する。この透過光Ｌｔは後述する０次回折
光に相当する。

【００２３】前述のＣＬＣ構成では、出射光Ｌ_Fと同軸
上の戻り光Ｌ_Rを共焦点近傍に配置した受光部１５によ
って受光検出するので、フォーカスサーボ信号や光磁気
信号を検出することは何らかの工夫を必要とする。

【００２４】そこで、ウエッジプリズム２０として、例
えば水晶・ＬＮ（ＬｉＮｂＯ₃）・ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰ
Ｏ₄）・ＹＶＯ₄等の一軸性結晶または二軸性結晶によ
る複屈折材料、すなわち複屈折現象を示す材料により構
成し、戻り光Ｌ_Rを常光線Ｌｏと異常光線Ｌｅとに分離
させ、これをそれぞれ受光部１５において検出し、各種
信号の検出を行うことができる。

【００２５】上述の各種信号を検出する受光部１５とし
ては、図３に光学素子１７の平面図を示すように、光学
素子１７の表面上の共焦点近傍に２分割フォトディテク
タＰＤ₁，ＰＤ₂、共焦点から離れた位置に２つの３分
割フォトディテクタＰＤ₃〜ＰＤ₅，ＰＤ₆〜ＰＤ₈を
それぞれ形成する。これらのフォトディテクタＰＤを形
成する面と、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、ＰＤ上のスポットの
位置の変化がなく、トラッキングサーボ信号の検出に好
都合である。

【００２６】発光部１４からの出射光Ｌ_Fは、この例で
は前述のように反射鏡１３のミラー角が５４．７°とす
ることから、図２に示したように水平方向に対し７０．
６°で出射する。そこで、この場合１９．４°のウエッ
ジ角を有するウエッジプリズム２０を、半導体レーザＬ
Ｄと反射鏡１３のミラー面間と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
光学素子１７と張り合わせ、ウエッジプリズム２０を通
過した出射光Ｌ_Fが出射面（ウエッジプリズム２０の表
面）に対して垂直となるように配置する。これにより、
ウエッジプリズム２０によって出射光Ｌ_Fに収差が発生
することがない。

【００２７】出射光Ｌ_Fは、ウエッジプリズム２０から
収束手段１８の対物レンズを経て、被照射部１２である
ディスク面で反射し、戻り光Ｌ_Rとなって再び対物レン
ズを経て、ウエッジプリズム２０を透過し光学素子１７
上の発光位置で結像する。

【００２８】そして、上述のように共焦点位置面Ｓ上に
配置した２分割フォトディテクタＰＤ₁，ＰＤ₂でトラ
ッキングサーボ信号の検出を行う。また、グレーティン
グ１９による回折光を用いてフォーカスサーボ信号の検
出を行う。

【００２９】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。

【００３０】トラッキングサーボ信号の検出は、プッシ
ュプル法により検出する。前述の２分割のフォトディテ
クタＰＤ₁，ＰＤ₂を用いて、例えばＰＤ₁−ＰＤ₂を
検出信号とする。

【００３１】フォーカスサーボ信号の検出は、次のよう
にして行う。前述のグレーティング１９で回折される±
１次回折光Ｌｄは、光路の概略図を図４に示すように、
ウエッジプリズム２０内を、もとの光軸とは別の経路に
て、それぞれウエッジプリズム２０内を多重反射しなが
ら伝搬していく。

【００３２】ここで回折光Ｌｄの伝搬方向とウエッジプ
リズム２０のウエッジ方向が図４のような関係にある場
合には、ウエッジプリズム２０のウエッジ角を考慮し、
後述のように所定の回折角θｇを選択することにより、
±１次回折光Ｌｄの焦点位置を、光学素子１７表面上に
おける透過光Ｌｔの焦点位置の外に、互いに相対するよ
うに配置設定することができる。

【００３３】そこで、前述の共焦点位置面Ｓ（光学素子
１７表面）上の各１次回折光Ｌｄの照射位置２箇所に、
図３に示したようにそれぞれ３分割のフォトディテクタ
ＰＤ ₃〜ＰＤ₅およびＰＤ₆〜ＰＤ₈を配置し、スポッ
トサイズ法によりフォーカスサーボ信号の検出ができ
る。この３分割のフォトディテクタは、中央のフォトデ
ィテクタＰＤ₄，ＰＤ₇が各回折光の光軸を中心とし、
また両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。

【００３４】さらに、各１次回折光Ｌｄ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＝Ｐ
Ｄ₇となるようにグレーティング１９の回折格子間隔や
各３分割フォトディテクタの位置等の各種条件を設定す
る。そして、例えば（ＰＤ₃＋ＰＤ₅−ＰＤ₄）−（Ｐ
Ｄ₆＋ＰＤ₈−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。

【００３５】これにより、前述のＣＬＣ構成のみからな
る光学素子では難しかったフォーカスサーボ信号の検出
を容易にすることができる。

【００３６】上述のグレーティング１９は、所定の±１
次回折光が得られるように設計され、例えば蒸着等の方
法によって形成されてなる。

【００３７】従って、この例の光学装置によれば、前述
した図１０に示したホログラム素子１０３を用いてフォ
ーカスサーボ信号の検出を行う光学装置と比較して、よ
り簡素な回折パターンで構成できるため、製作上の困難
さがなく、低いコストで光学装置を作製できる。

【００３８】上述のように信号検出をするための光学装
置の具体的な数値例を次に示す。まず１次回折光の回折
角θｇの許容範囲とデフォーカス量（焦点位置のシフト
量）について、図５と図６を用いて説明する。

【００３９】図５は、ウエッジプリズム２０の屈折率ｎ
を１．５１９とするときに、ウエッジプリズム２０の、
出射光Ｌ_F・透過光Ｌｔの光軸上での厚さ（図４におけ
るＴ）と、±１次回折光Ｌｄの回折角（回折光Ｌｄの光
軸と出射光Ｌ_F・透過光Ｌｔの光軸とがなす角）θｇが
取りうる許容範囲との関係を示すものである。図５中、
実線で示すショート側は焦点が共焦点位置面Ｓより手前
に来る場合、破線で示すロング側は焦点が共焦点位置面
Ｓより先になる場合を示し、これらの間の斜線を付して
示す領域が、±１次回折光Ｌｄの回折角θｇが取りうる
許容範囲を示している。

【００４０】この±１次回折光Ｌｄの回折角θｇが取り
うる許容範囲は、出射光Ｌ_Fの立ち上げ角（この例では
７０．６°）、ウエッジプリズム２０を構成する結晶の
屈折率ｎ、各±１次光Ｌｄの焦点位置が所定の３分割フ
ォトディテクタＰＤ₃〜ＰＤ ₅，ＰＤ₆〜ＰＤ₈内に収
まること、以上の各条件によって設定される。そして、
この回折角θｇの許容範囲になるように、グレーティン
グ１９の格子のピッチを選定する。

【００４１】グレーティング１９の格子のピッチをｐ、
レーザの波長をλ、ウエッジプリズム２０の屈折率をｎ
とすると、次の数１が成り立つ。

【００４２】

【数１】ｐ＝Ｎλ／（ｎ×ｓｉｎθｇ）（ただしＮは整数）

【００４３】これによりグレーティング１９の格子のピ
ッチｐの大きさを設定する。

【００４４】ここで、ウエッジプリズム２０をヒートシ
ンクとしても用いる構成とすることもできる。

【００４５】図５に示すように、厚さＴを１ｍｍ（１０
００μｍ）とした場合の１次回折光の回折角θｇの許容
範囲は、１．３°〜２６．５°である。また厚さＴが１
ｍｍのとき、回折光に対する左右のデフォーカス量（焦
点のずれ量；共焦点位置面Ｓと回折光の焦点との位置の
距離）を計算したところ、その結果、図６に示す１次回
折光の回折角θｇとデフォーカス量（μｍ）の関係が得
られた。図６中、実線で示すショート側と破線で示すロ
ング側の意味は図５と同じである。

【００４６】充分なデフォーカス量を確保するには、シ
ョート側を考慮して回折角は１５度前後が望ましいこと
がわかる。θｇ＝１３°で、Ｔ＝１ｍｍのとき２９μ
ｍ、Ｔ＝２ｍｍのとき５３μｍのデフォーカス量がそれ
ぞれ得られるため（いずれもショート側）、対物レンズ
の倍率が３．５倍の系で、それぞれフォーカスサーボ信
号の引き込み幅は約４．８（μｍ）、約８．６（μｍ）
がそれぞれ得られる。実際には左右のデフォーカス量が
異なり、これによりスポットサイズが異なるため、ＰＤ
形状をこれに合わせるなどの処置が必要となる。

【００４７】次に上述の例の光学装置の構成と信号検出
系を基本として、さらに光磁気信号（ＭＯ信号）の検出
を行う例を示す。

【００４８】この例では先の例と同様の構成の光学装置
例えば光学ピックアップにおいて、複屈折材料で形成し
たウエッジプリズム２０と、光学素子１７表面すなわち
前述の共焦点位置面Ｓ上の受光部１５を構成するフォト
ディテクタＰＤの一部との間に、検光子（ポラライザ）
を付加する構成とする。

【００４９】ウエッジプリズム２０を構成する複屈折材
料のｃ軸（光学軸）は、受光部１５のフォトディテクタ
ＰＤのパターンに合わせて設定し、０次回折光の常光線
（透過光Ｌｔ）を共焦点位置近傍で検出し、０次回折光
の異常光線を別のフォトディテクタＰＤにてそれぞれ検
出する。このうち、０次回折光の常光線は、実施例１と
同様にプッシュプル法によるトラッキングサーボ信号の
検出に用いるものであり、これに対応して実施例１と同
様に受光部１５の一部として、共焦点位置近傍に２分割
フォトディテクタＰＤ₁，ＰＤ₂を配置する。

【００５０】光磁気信号は、０次回折光の常光線と異常
光線とをそれぞれ対応するフォトディテクタＰＤで検出
する。いずれの光線に対しても、検光子を通じてフォト
ディテクタＰＤに到達するように配置する。検光子は、
一定方向に並んだワイヤグリッド等で構成され、その方
向成分の偏光を取り出すものとする。これらのフォトデ
ィテクタＰＤは、反射鏡１３に対して前述のトラッキン
グサーボ信号検出用の２分割ＰＤの反対側に配置され
る。

【００５１】前述のように、ウエッジプリズム２０を構
成する結晶を異方性を有する結晶とし、適当な方向に光
学軸を設定することにより、０次光に対する常光線およ
び異常光線をそれぞれ分離し、所定の方位を有する検光
子を用いて光磁気信号の検出を行うことができる。

【００５２】上述のウエッジプリズム２０を構成する結
晶の光学軸を任意に選定できることから、異常光線の検
出に用いるフォトディテクタＰＤの位置も自由に選定で
きる。

【００５３】以上から、例えば図７Ａに側面図、図７Ｂ
に平面図をそれぞれ示すような光学素子１７を構成す
る。受光部１５を構成するフォトディテクタＰＤは、発
光部１４の反射鏡１３近傍に２分割のフォトディテクタ
ＰＤ₁，ＰＤ₂、その反射鏡１３に対する反対側に２分
割のフォトディテクタＰＤ₃，ＰＤ₄を配置し、この２
分割のフォトディテクタＰＤ₃，ＰＤ₄の上に検光子２
１を配置する。さらに、これらの外側に実施例１と同様
にフォーカスサーボ信号の検出を行う３分割のフォトデ
ィテクタＰＤ ₅〜ＰＤ₇，ＰＤ₈〜ＰＤ₁₀をそれぞれ配
置する。

【００５４】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。

【００５５】トラッキングサーボ信号の検出は、発光部
１４近傍の２分割フォトディテクタＰＤ₁，ＰＤ₂にお
いて、プッシュプル法にて行う。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。

【００５６】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ＰＤを利用して、実施例１と同様
にスポットサイズ法に行う。そして、例えば（ＰＤ₅＋
ＰＤ ₇−ＰＤ₆）−（ＰＤ₈＋ＰＤ₁₀−ＰＤ₉）を検出
信号とする。

【００５７】光磁気信号の検出は、発光部１４近傍の２
分割フォトディテクタＰＤ₃，ＰＤ ₄と、その上に配置
された検光子２１を用いて行う。光が検光子２１におい
て受光されると、一定方向の偏光が分離されて、フォト
ディテクタに到達し受光検出される。０次光の常光線Ｌ
ｔをＰＤ₃、異常光線ＬｅをＰＤ₄でそれぞれ受光し、
例えばＰＤ₃−ＰＤ₄を検出信号とすることにより、カ
ー効果による回転角の向きを検出することができ、光磁
気信号の検出ができる。

【００５８】図８に図７Ａの光学素子１７に対して、ウ
エッジプリズム２０の光学軸の設定方向と異常光線Ｌｅ
の伝搬経路との関係を示した概略構成図を示す。異常光
線Ｌｅは出射光Ｌ_Fの光軸とθ´の角度をなし、検光子
２１を通じてフォトディテクタＰＤで受光される。

【００５９】異常光線の伝搬角度は結晶境界面の入射角
にも依存するが、本発明の光学装置では、戻り光が入射
面すなわちウエッジプリズム２０表面に対して垂直に入
射するために、例えばウエッジプリズム２０を水晶で構
成し、その結晶の光学軸（Ｃ軸）がの出射光Ｌ_Fの光軸
となす角度を１０°とするとき、この異常光線の伝搬角
度は９．９°となる。

【００６０】この値は一例にすぎないが、先の回折角θ
ｇ＝１３°や、ウエッジプリズム２０を構成する複屈折
材料の結晶（この例では水晶）の厚さＴにより、ＰＤの
配置条件が決まることになる。

【００６１】このように、フォトディテクタＰＤの配置
は任意に設定でき、フォトディテクタの占有部を節約で
きるように、結晶の光軸やウエッジプリズムの厚さ・屈
折率や回折格子間隔の設定ができることから、光学素子
の小型化、さらには光学装置全体の小型化を図ることが
できる。

【００６２】また、この光学装置の例によっても前述の
例と同様に、図１０に示したようなホログラム素子を用
いてフォーカスサーボ信号の検出を行う光学装置と比較
して、より簡素な回折パターンで回折格子を構成でき
る。さらに、従来の光磁気信号の検出系を構成しその信
号の記録・再生を行う光学ピックアップは、例えば図１
１にミニディスク（ＭＤ）用の光学ピックアップ９１の
構成を示すように、半導体レーザ９２、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、対
物レンズ９６、ウォラストンプリズム９７、非点収差発
生用のマルチレンズ９８、フォトディテクタ９９、ディ
スク１００等により構成される。図７Ａおよび図７Ｂに
示した光学装置の例によれば、この図１１の従来例と比
較して、格段に少ない部品点数で光磁気信号を検出でき
る。

【００６３】上述したように、各実施例においては、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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】尚、上述の各実施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。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、部品点数を削減し簡素
な光学系を構成できるため、組立および調整工程の簡略
化がはかられ、容易に低コストで光学装置を製造でき
る。

【００６８】また光磁気信号（ＭＯ信号）の検出を行う
場合にも、受光素子の位置を任意に設定できるため、受
光素子全体をコンパクトにまとめることができ、この受
光素子により構成される光学素子の小型化が可能とな
る。これにより応答速度の向上がはかられる。

【００６９】本発明による光学装置を、従来のホログラ
ム素子を用いた光学装置と比較すると、回折格子の回折
パターンを簡素なものとすることができ、回折格子が容
易に低コストで製造できるようになる。

【００７０】従って、光学装置全体の大きさをより小と
することができ、これを用いて従来に比してより小型の
記録再生装置を構成することができる。

【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】図１の光学素子の平面図である。

【図４】ウエッジプリズム内の光路の概略図である。

【図５】１次回折光の回折角のとりうる範囲とウエッジ
プリズムの結晶の厚さとの関係を示すグラフである。

【図６】１次回折光の回折角と回折光のデフォーカス量
との関係を示すグラフである。

【図７】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８】ウエッジプリズムの光学軸の設定方向と異常光
線の伝搬経路との関係を示した概略構成図である。

【図９】従来の光学ピックアップの構成図である。

【図１０】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１１】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反射鏡１４発光部１５受光部１６半導体基板１７光学素子１９グレーティング２０ウエッジプリズム２１検光子ＬＤ半導体レーザＰＤ〔ＰＤ₁，ＰＤ₂，ＰＤ₃，ＰＤ₄，ＰＤ₅，ＰＤ
₆，ＰＤ₇，ＰＤ₈，ＰＤ₉，ＰＤ₁₀〕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、複屈折材料からなり、回折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】前記受光部の前記共焦点近傍にある部分
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】前記ウエッジプリズムのウエッジプリズ
ム面に形成した回折格子により前記戻り光が回折した±
１次回折光に対して、前記±１次回折光をそれぞれ受光する受光部が受光素子
を有してなり、これら受光素子により前記±１次回折光
からフォーカス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４】前記ウエッジプリズムのウエッジプリズ
ム面に形成した回折格子により前記戻り光が回折した０
次回折光に対して、前記０次回折光を受光する受光部が複数の受光素子を有
してなり、これら複数の受光素子と、該複数の受光素子
上に形成された検光子とにより、前記０次回折光の常光
線と異常光線とから光磁気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。