JPS62200543A - 光ピツクアツプ - 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】 〔概　　要〕 本発明は２ビ一ム方式の光ピックアップにおいて、２つ
の異なる波長の半導体レーザ光を各々収差を補正して光
ディスク媒体面上に集束させる２つのホログラムレンズ
を隣接させ、該集束点がらの反射光を互いに逆の上記ホ
ログラムレンズで受光し、収差を付加して検知器へ導く
構成を有し、それにより２ビ一ム方式光ピックアップの
小型化、軽量化、及び低価格化を達成するものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、ホログラムレンズを用いた２ビ一ム方式の光
ピックアップに関する。

〔従来の技術） 光ディスクのユーザー側で情報の書込みのできる追記型
・光ディスク装置において、情報をビットの形でディス
クに記録したあと、情報が正しく書込まれたか否かを確
認するために読み出しを行なう必要があるが、ディスク
が一周回るのを待たなくてもすむように読み出し用のビ
ームを書き込み用のビームスポットのそばに配する２ビ
ームの光ヘッドが研究されている。

一方、光ディスク装置の小型・軽量化、及びアクセス時
間の短縮といった要求から光ヘッドの大幅な小型・軽量
化・さらに低価格化等が望まれている。

従来の光ピックアップを第１３図に示す。半導体レーザ
１３０１の発散光をコリメートレンズ１３０２で平行光
にし、プリズム１３０３によってビーム整形を行ない、
偏光ビームスプリッタ１３０４を透過させたのち、λ／
４板１３０５で円偏光にし、対物レンズ１３０６で光デ
ィスク１３０７上に集光する。反射信号光は往路を戻り
、λ／４板１３０５により、入射信号光とは直交方向の
直線偏光にされ、偏向ビームスプリンタ１３０４で分離
され、集束レンズ１３０８で検知器１３０９へ導かれる
。

２ビーム光ピックアップの場合は、さらに光学系が複雑
になる。第１４図に従来の２ビーム光ピンクアツプの例
を示したが、２つの異なる波長λ１及びλ２の半導体レ
ーザ１４０１及び１４０２を用い、光ディスク媒体１４
０３上に微小距離だけ離れた２つのビームスポットＳｌ
及びＳ２を形成し、信号光検知は、ダイクロイックミラ
ー１４０４を用い、一方の波長のみを検知する。

〔発明が解決しようとする問題点１ 以上、第１３図及び第１４図よりわかるように、従来の
光ピックアップ、特に２ビ一ム方式の光ピックアップは
、多くの光学素子が必要な上に非常に複雑であり、大幅
な軽量化、小型化、及び低価格化が困難であるという問
題点を有しており、光ディスク装置の小型化、低価格化
、及びアクセス時間の短縮をはばむ要因となっていた。

本発明は、上記問題点を除くために、２つのホログラム
レンズを用いて２つの半導体レーザ光の光ディスク媒体
面への集束及びそこからの反射光の受光を同時に行なわ
せることにより、小型化、軽量化、及び低価格化を実現
することのできる光ピックアップを提供することを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するために、２つの半導体レ
ーザ（１０１，１０２）からの各レーザ光（１１０，１
１１）を各々収差を補正して光ディスク媒体（１０７）
上のトラックの溝方向に所定距離（ｄ）だけ離れた２つ
の集束位置（Ｐ＋　、Ｐｚ　）に各々集束させる２つの
ホログラムレンズ（１０３，１０４）を有し、さらに前
記集束位置（Ｐ＋　１Ｐｇ　）からの各反射光（１１２
，１１３）を互いに逆の前記ホログラムレンズ（１０４
，１０３）で受光し、各検知器（１０５，１０６）へ導
く構成を有する。

〔作　　用〕

上記手段において、まず、半導体レーザ（１０１）から
のレーザ光（１１０）は、ホログラムレンズ（１０３）
によって光ディスク媒体面（１０７）上の集束位置（Ｐ
＋　）に集光される。

そして、そこからの反射光（１１２）は、もう一方のホ
ログラムレンズ（１０４）によって受光され検知器（１
０５）へ導かれる。逆に半導体レーザ（１０２）からの
レーザ光（ｌ　ｌ　１）はホログラムレンズ（１０４）
で集束位置（Ｐ２）に集束され、その反射光（１１３）
は、逆のホログラムレンズ（１０３）によって受光され
検知器（１０６）へ導かれる。この時、各レーザ光（１
１０，１１１）の波長が異なるため、各反射光（１１２
，１１３）が各半導体レーザ（１０２，１０１）の位置
にもどることはなく、隣接した各検知器（１０５，１０
６）へ導かれる。

上記動作において、各光路は空間時に分離されるため、
偏光ビームスプリッタやλ／４板を必要とせず、光ピッ
クアップの大幅な軽量、小型化を可能とする。

〔実　　施　　例〕

以下、本発明の実施例につき、詳細に説明を行う。

（本発明による光ピックアップの第１の実施例（第１図
）） 第１図に本発明による光ピックアップの第１の実施例を
示す、半導体レーザ１０１から発散する波長λ１のレー
ザ光１１０を光ディスク媒体１０７上の点ＰＩに無収差
で集束させるホログラムレンズ１０３、半導体レーザ１
０２から発散する波長λ２　（〉λ１）の光を光ディス
ク媒体１０７上の点Ｐ！に無収差で集束させるホログラ
ムレンズ１０４を同一透明基板１０８上に隣接させて形
成する。ただし、ここでは筒車のため、ホログラムレン
ズ１０３．１０４の保護用カバーガラス、及び光ディス
ク保護層は省略した。実際は考慮する必要があるが、こ
れらを省略しても、本発明の実施例と効果を説明するに
あたっては支障はない。

ホログラムレンズ１０３で点Ｐ１に集束させられた波長
λ１のレーザ光１１０は、光ディスク媒体１０７で反射
され反射光１１２としてホログラムレンズ１０４に入射
する。ホログラムレンズ１０４は、Ｐ２から発する波長
λ２のレーザ光が入射した場合、半導体レーザ１０２の
位置に光を集束させるが、波長がλ、より短いλ、の場
合は、回折角が小さくなるため、図においてはその左側
の検知器１０５の位置に達する。点Ｐ、とＰ２の距離ｄ
は１０〜２０μｍ程度にとる。光ディスク媒体１０７と
ホログラムレンズ１０３．１０４の距離ＷＤはｌ　ｕ〜
２龍でｄと比べて２桁程度大きい。

波長λ１のレーザ光１１２の半導体レーザ１０２に対す
る集束位置ずれΔｘ１は、ｄではなく、主としてΔλ＝
λ２−λ１に起因する。以上は波長λ１の場合で、第１
図中では実線１１０及び１１２で光路を示しである。

次に波長λ２の場合であるが、これも波長λ１の場合と
同様に説明することができる。半導体レーザ１０２から
発せられた波長λ２のレーザ光゛１１１はホログラムレ
ンズ１０４によって点Ｐ２に集束させられる。反射光１
１３はホログラムレンズ１０３に入射し、λ２〉ハであ
るために、回折した後、半導体レーザ１０１より左側の
検知器１０６に達する。

以上述べた構成の２ビーム光ピツクアツプにおいては、
１枚の基板上に形成された２つのホログラムレンズ各々
が、微小ビームスポット形成と信号光集光の２機能を有
しており、１つの波長についてみれば光路が空間的に分
離されているため、偏光ビームスブリックやλ／４板を
必要としないことが大きな利点となっており、光ヘッド
の大幅な軽Ｉｌ：小型化を可能にするものである。

第１図の光ピックアップによる光ディスクへの情報の書
き込み、読ろ出し法としては、波長λ１のビームで書き
込み、距離ｄだけ後の波長λ２のビームで読み出しを行
ない、正しく書き込みが行なわれたか否かを調べる。読
み出しだけの場合は、どらかの波長を用いても行なうこ
とができる。以上の方式において、第１図の光ピックア
ップは紙面左右方向がトラック溝方向となるように配置
される。

（トラックエラー及びフォーカスエラー検知の説明（第
２〜４図）） 次にトラックエラー、フォーカスエラー検知について説
明を行なう０本実施例においては、波長λ、＆びλ２の
光学系のそれぞれに分担させてトラックエラー及びフォ
ーカスエラーを検知させることが可能である。第２図に
第１の実施例（第１図）における検知器配置例を示す。

ここでは、検知器１０５でフォーカスエラー検知を行な
わせ、検知器１０６でトランクエラー検知を行なわせる
。

検知器１０５．１０６としては例えば２分割検知器を用
い、それぞれを分割方向が互いに直交するように配置す
る。第２図中の１１■及び■、■がそれぞれ検知器１０
５．１０６の分離セグメントを示している。

第３図に（検知器１０６を用いた）トラックエラーの検
知例を示す。原理的には従来のプッシュプル法と同じで
、トラックに対するビームウェストの相対位置（ａｌ−
１〜（Ｃ）−１によって、２分割検知器に入射する信号
光の強度分布が、（ａｌ−２〜（ｅ）−２に示すように
変わり、出力差が変化する。

第４図は、検知器１０５を用いたフォーカスエラーの検
知例を示した。フォーカスのずれ量に応じて反射信号光
のホログラムレンズ１０３に対する入射角が変わるため
、検知器１０５上での集束ビームの光強度分布が変化す
る。これを２分割検知器で受け、出力の差をとることに
より、フォーカスずれを検知できる。

（第１の実施例のパラメータの具体例（第５．６図）） 第１図に示した第１の実施例の光ピックアップを実際に
構成するにあたって、使用する半導体レーザの波長をλ
＋　−７８０ｎｍ　、λｚ　＝　８３０ｎｍとしたとき
の信号光集束位置のずれ量Δｘｌ、Δｘ２を第５図に従
って計算してみる。第５図は光軸のみを示したヘッド光
学系の概略図で光ディスク媒体１０７へのビーム１１０
．１１１の投射角を３０度、ホログラムレンズ１０３．
１０４と半導体レーザ°　１０１．１０２との距離を１
０　ｍ璽とした場合、ΔＸ。

及びΔｘ２は約３００μｍとなる。３００μｍという距
離は、半導体レーザ自体の大きさと同程度であるため、
従来の半導体レーザと検知器を単に別々に隣接させて配
置するといったことは困難である。

そこで、第６図に示したように例えば半導体レーザ１０
２の出射口近くまで検知器１０５を近づけ、例えば、検
知器１０５をヒートシンク６０１に接着したような構造
にする必要がある。なお、半導体レーザ光１０２と検知
器１０５の距離が小さいため信号光の一部が半導体レー
ザ１０２内に入射する可能性があるが、反射光１１２の
波長は、隣接する半導体レーザ１１１の波長とは異なる
ため干渉することはなく、半導体レーザ１０２の出力安
定性に影響を与えることはない。以上の構成は半導体レ
ーザ１０１と検知器１０６についても同様に考えること
ができる。

（本発明による光ピックアップの第２の実施例（第７図
）） 以上第５図で述べた、ΔｘＩ、Δｘ２が小さいという点
を改善した第２の実施例を第７図に示す。

基本的には第１の実施例（第１図）と同じであるが、ホ
ログラムレンズ１０３及び１０４による回折角が大きく
なるように各波長に対する光路をクロスさせた点が特徴
である。また、本実施例においてはホログラムレンズ１
０３．１０４の干渉縞が、ホログラム面に対してほぼ垂
直になるため、ホログラムレンズ作成時の膜の膨潤ある
いは収縮により、ブラ・ノブ角が変化し、先便用効率が
低下するという問題はない。さらに、各ホログラムレン
ズに対して、各半導体レーザ光１１０，１１１を斜めに
入射させるため、ホログラムに対してＰ偏光となるよう
にすれば、楕円ビームの短軸方向を拡大し、ビームを円
形に近づけることができるという利点も兼ね備えている
。

（本発明による光ピックアップの第３の実施例（第８図
）） 第８図に第３の実施例を示す。これは光ヘッドの薄型化
を図ったもので、基本構成は第２の実施例（第７図）と
同じである。２つのホログラムレンズ１０３．１０４を
形成した透明基板と平行にミラー８０１を配置し、第７
図の光学系の光路を折り曲げ、半導体レーザ１０１．１
０２と検知器１０６．１０５が側面に置かれたかたちの
構成になっている。なお、光のバスは半導体レーザ１０
１からの波長λ１のものだけを図示しである。

（本発明による光ピックアップの第４の実施例（第９．
１０図）） 次に、第９図に第４の実施例を示す。本実施例は、光デ
ィスク面１０７に対して、２つのホログラムレンズ１０
３．１０４を傾斜させた構造を特徴としている。光ディ
スク媒体１０７上に１μｍ程度の微小なビームスポット
を形成するためにはホログラムレンズ１０３．１０４の
開口数を０．５程度といった大きな値にする必要がある
。第１０図にビーム集束をする際の光軸のとり方と、ホ
ログラムレンズ径の関係を示した。同図（ａ）−１は、
光軸がホログラムレンズに対して垂直で、開口数（ＮＡ
）はｓｉｎθで与えられる。形成しうる最小のビームス
ポット径は、ＮＡにもとづく回折限界で決まる。

（ａ）−２と同じビームスポット径を（ｔｌｌ−１に示
したような、光軸がホログラム面の法線に対して傾いて
いるホログラムレンズで得るためには、集束光のＮＡを
同じにするめたに、ホログラムレンズの紙面左右方向の
口径を（ｂ）−２のように大きくする必要がある。ホロ
グラムレンズを実際に作成する上で、収差補正を行なう
必要がある場合などでは、（ａ）に比べて（ｂｌのホロ
グラムレンズは作成が難しい。そこで（ａ）のタイプの
ホログラムレンズを用いる場合を考えたのが第９図の第
４の実施例である。

なお、第４の実施例においては、薄型化も考慮して側面
にミラーを配し、光路を折り曲げである。

この方式では、他の第１〜第３の実施例に比べてホログ
ラムレンズの高ＮＡ化が容易であるという利点があるが
、作動距離が少々短くなる。

（本発明による光ピックアップの第５の実施例（第１１
図）） 第１１図に第５の実施例を示す。本実施例は半導体レー
ザの波長がモードホップにより微小量変化した場合に、
光ディスク媒体上のビームスポット、及び検知器上の信
号光の強度分布が変化しないようにしたことを特徴とす
る。構造としては、ホログラムレンズ１０３．１０４を
形成した透明基板と平行にグレーティング１１０１を配
置する。

半導体レーザ１０１．１０２から光ディスク媒体１０７
に至る光路、及び光ディスク媒体１０７から検知器１０
５．１０６へ至る光路はジグザグになっているため、波
長が変化した時の回折角の変化を打消す効果をもってい
る。

（本発明による光ピックアップの第６の実施例（第１２
図）） 第１２図に第６の実施例を示す。本実施例は半導体レー
ザの波長変動を防止するために、光ピックアップにベル
チェ素子等の温度調節素子を付加したことを特徴とする
。半導体レーザのモードホップは駆動電流を一定にした
場合、半導体レーザ自身の発熱による温度変化によって
起こる。そこで、熱電対１２０１等で光ピックアップ内
の温度をモニタし、温度変化に応じてベルチェ素子１２
０２に適切な電流を流し、冷却または加熱を行ない、温
度を一定に保つ。ベルチェ素子１２０２の一端には放熱
用のフィン１２０３をつけておく。

〔発明の効果〕

本発明により光ピックアップにおいては、半導体レーザ
光を光ディスク媒体上に集束させる機能及び、光ディス
ク媒体からの反射光を収差を付加して検知器へ導く機能
をもった２つのホログラムレンズを用いることによって
、偏光ビームスプリフタを不要とし、簡単な構造の２ビ
ーム光ピツクアツプを提供することができ、従来に比べ
て大幅な小型軽量化、更に、従来の光学素子（レンズ、
プリズム、ｅｔｃ　）を不要とすることから低価格化が
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による光ピックアップの第１の実施例
の構成図、 第２図は、第１の実施例における検知器の配置例を示し
た図、 第３図（ａ）−１，（ｂ）−１，（Ｃ）−１，（ａｌ−
２，（ｂ）−２、（Ｃ１−２は、第１の実施例における
トラックエラー検知例の説明図、 第４図（ａ）−１，（ｂｌ−１，（Ｃ）−１，（ａ）−
２，（ｂｌ−２、（Ｃ）−２は、第１の実施例における
フォーカスエラー検知例の説明図、 第５図は、第１の実施例におけるパラメータの具体例の
説明図、 第６図は、半導体レーザと検知器を近接させた構成図、 第７図は、本発明による光ピックアップの第２の実施例
の構成図、 第８図は、本発明による光ピックアップの第３の実施例
の構成図、 第９図は、本発明による光ピックアップの第４の実施例
の構成図、 第１０図（ａｌ−１、（ｂ）−１、（ａ）−２、（ｂｌ
−２は、光軸のとり方と、ホログラムレンズ径の関係の
説明図、 第１１図は、本発明による光ピックアップの第５の実施
例の構成図、 第１２図は、本発明による光ピックアップの第６の実施
例の構成図、 第１３図は、従来の光ピックアップの構成図、第１４図
は、従来の２ビ一ム方式光ピックアップの構成図である
。 １０１．１０２・・・半導体レーザ、 １０３．１０４・・・ホログラムレンズ、１０５．１０
６・・・検知器、 １０７・・・光ディスク媒体、 １１０．１１１・・・レーザ光、 １１２．１１３・・・反射光、 ９０３．９０４・・・光軸、 １１０１・・・グレーティング、 １２０１・・・熱電対、 １２０２・・・ペルチェ素子、 １２０３・　・　・フィン、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）２つの半導体レーザ（１０１、１０２）からの互い
   に波長の異なる２つのレーザ光（１１０、１１１）を各
   々光ディスク媒体（１０７）上に集光し、各反射光（１
   １２、１１３）を受光することにより情報の記録及び読
   み出しを行なう２ビーム方式の光ピックアップにおいて
   、 前記２つの半導体レーザ（１０１、１０２）からの各レ
   ーザ光（１１０、１１１）を各々収差を補正して前記光
   ディスク媒体（１０７）上のトラックの溝方向に所定距
   離（ｄ）だけ離れた２つの集束位置（Ｐ＿１、Ｐ＿２）
   に各々集束させた後、互いに逆の該集束位置（Ｐ＿２、
   Ｐ＿１）からの反射光（１１３、１１２）を各々受光す
   る２つのホログラムレンズ（１０３、１０４）と、 該２つのホログラムレンズからの反射光 （１１３、１１２）を検知する２つの検知器（１０６、
   １０５）を有することを特徴とする光ピックアップ。 ２）前記検知器（１０６又は１０５）は２つ以上に分割
   された検知領域を有し、前記ホログラムレンズ（１０３
   又は１０４）は前記反射光（１１３又は１１２）に収差
   を付加して前記検知器 （１０６又は１０５）に導き、該検知器（１０６又は１
   ０５）は前記反射光を検知した前記検知領域の位置によ
   り前記光ディスク媒体（１０７）上の２つの集束位置（
   Ｐ＿２又はＰ＿１）における前記レーザ光（１１１又は
   １１０）のトラックエラー又はフォーカスエラーの検知
   を行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   光ピックアップ。 ３）前記第１の検知器（１０５）は前記光ディスク媒体
   （１０７）上のトラックの溝方向と直交する方向に２つ
   の検知領域（ I 、II）を有し、該各検知領域（ I 、I
   I）からの前記反射光（１１２）の検知出力によってフ
   ォーカスエラーの検知を行ない、 前記第２の検知器（１０６）は前記光ディスク媒体（１
   ０７）上のトラックの溝方向と平行する方向に２つの検
   知領域（III、IV）を有し、該各検知領域（III、IV）か
   らの前記反射光（１１３）の検知出力によってトラック
   エラーの検知を行なうことを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の光ピックアップ。 ４）前記２つのホログラムレンズ（１０３、１０４）と
   前記２つの半導体レーザ（１０１、１０２）と前記２つ
   の検知器（１０５、１０６）は一体化して構成されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ピックア
   ップ。 ５）前記各半導体レーザ（１０１、１０２）は、前記各
   レーザ光（１１０、１１１）が互いに交差して、前記各
   ホログラムレンズ（１０３、１０４）に入射するように
   配置され、前記２つの検知器（１０６、１０５）は、前
   記各ホログラムレンズ（１０３、１０４）からの前記各
   反射光（１１３、１１２）が互いに交差して対応する検
   知器 （１０６、１０５）に入射するように配置されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項又は第４項記載の光ピ
   ックアップ。 ６）前記各ホログラムレンズ（１０３、１０４）は、該
   各ホログラムレンズから出射される前記各レーザ光（１
   １０、１１１）の光軸（９０３、９０４）が該各ホログ
   ラムレンズに対して垂直に近い角度になるように配置さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第４項
   記載の光ピックアップ。 ７）前記各ホログラムレンズ（１０３、１０４）は、そ
   の前段にグレーティング（１１０１）を有し、前記各レ
   ーザ光（１１０、１１１）及び各反射光（１１３、１１
   ２）が、前記各ホログラムレンズ（１０３、１０４）及
   び前記グレーティング（１１０１）を通過する毎にその
   回折方向が逆になるように配置されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の光ピックアップ。 ８）前記各半導体レーザ（１０１、１０２）に隣接して
   、該各半導体レーザの温度を検知する温度検知手段（１
   ２０１）と、該温度検知手段 （１２０１）の検知出力に基づいて前記各半導体レーザ
   （１０１、１０２）の加温又は冷却を行なう温度調整手
   段（１２０２、１２０３）とを有することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項又は第４項記載の光ピックアップ
   。