JPH04162222A - 光ピックアップヘッド - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光学系情報記録媒体の情報の記録、再生に用
いられる光ピツクアップヘッドに関する。

［従来の技術］ レーザ光を用いた高密度光情報記録システムとしての光
デイスクシステムは、急速に展開しつつある情報化社会
を担う情報システムとして注目されている。そして、こ
れまでの磁気ディスクシステムに代る高密度情報記録シ
ステムとして幅広い実用化を計るためには、かかる光デ
イスクシステムの光ピツクアップヘッドの高性能化、さ
らには小型、軽量化が要求されており、この実現を自衛
して活発な研究開発が行われている。

このような研究開発の成果として、先導波路を用いた光
集積回路が提唱されているが、先導波路型の光学素子は
製作上のプロセスが非常に複雑であり、光の利用効率も
悪い、という欠点がある。

そこで光導波路を用いずに、光検出器を半導体基板上に
形成し、この上に微小゛な光学素子を配置して平面集積
化した光ピツクアップヘッドとして、例えば特開平１−
２６０６４５号に開示されたものが知られている。この
光ピツクアップヘッドにおいては、第６図に示すように
、フォーカス及びトラッキングのずれを夫々個々に検出
する２個の分割光検出器４２．４４と、半導体レーザ光
の出力変動をモニタするモニタ用光検出器４６とを半導
体基板４０上に形成し、これら異なる光検出器４２．４
４；４６間に、レーザ光を発射する半導体レーザ素子４
８を配置する。この半導体レーザ素子４８は、図中左右
に、つまり２個の分割光検出器４２．４４とモニタ用光
検出器４６との両方に向ってレーザ光を射出する。そし
てこの半導体レーザ素子４８側に傾斜面を有し、又、レ
ーザ光を透過する断面台形のビームスプリッタ、即ちプ
リズム５０を、前記２個の分割光検出器４２，４４の上
に接着剤５２によって固着している。このプリズム５０
の傾斜面には半透過反射膜５４が、さらに上面には反射
膜５６が取着されている。この様な光ピツクアップヘッ
ドにおいては、半導体レーザ素子４８からプリズム５０
に向って射出されたレーザ光は、プリズム５０の傾斜面
に当たって半透過反射！Ｉ５４によって一部はプリズム
内へ発散し、一部は図示しない装置本体に固定された集
光光学系、即ち対物レンズ５８に向かって発散する。対
物レンズ５８は先ディスク３０の記録面に、発散したレ
ーザ光を収束して照射し、記録面からの反射光を再びプ
リズム５０の傾斜面に向かって照射する。この光は部分
的に半透過反射Ｈ５４を透過して図中右側の分割光検出
器４２に入射した後にプリズム５０の上面の反射膜５６
によって反射されて図中左側の分割光検出器４４に達す
る。そして、光ディスク３０の記録面からの反射光のう
ち、半透過反射膜５４によって反射された光は半導体レ
ーザ素子４８を通過した後に、モニタ用光検出器４６に
向って射出された発振光と共にモニタ用光検出器４６に
入射する。この反射光は高周波成分として、発振光の出
力変動は低周波成分として、モニタ用光検出器４６によ
って同時に検出される。

〔発明が解決しようとする課題］ しかし、上記従来の光ピツクアップヘッドにおいては、
集光光学系である対物レンズは半導体基板上に集積され
ていないので、光デイスクシステム全体の小型、軽量化
は制限される。又、半導体レーザ素子からの光をコリメ
ートせずにそのままビームスプリッタに入射しているの
で、ビームスプリッタ内で不要な発散光が生じて無駄に
なり、ひいてはこの不要な発散光が光検出器に当たって
エラーを生じさせる。

本発明の目的は、光デイスクシステム全体の小型、軽量
化を推進することができ、不要な発散光を生じさせない
光ピツクアップヘッドを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ したがって、本発明の光ピツクアップヘッドにおいては
、半導体レーザ素子と、半導体レーザからの出射光を分
岐するビームスプリッタ部を有するビームスプリッタと
、前記分岐光の一方を光記録媒体上に集光する集光光学
系と、前記光記録媒体からの反射光を受光し、情報を検
出する第１の光検出器と、前記分岐光の他方を受光し、
半導体レーザ素子の出力変動を検出する第２の光検出器
とを同一基板上に集積し、前記ビームスプリッタを、半
導体レーザ素子からのビームスプリッタ部に至る発散光
をコリメートするためのレンズと、ビームスプリッタ部
での一方の分岐光を光記録媒体上に集光するためのレン
ズとの機能を付加して一体化した複合機能光学素子によ
り構成したことを特徴としている。

［作用］ 本発明の光ピツクアップヘッドにおいて、半導体レーザ
素子からの射出光は、複合機能光学素子、即ちビームス
プリッタのコリメート機能によって平行光にされ、この
平行光はビームスプリッタのビームスプリッタ部によっ
て分岐される。この分岐光の一方は、ビームスプリッタ
の集光機能によって光記録媒体上に集光された後反射し
て、この反射光を第１の光検出器が受光する。前記分岐
光の他方は、ビームスプリッタを介して第２の光検出器
がこの分岐光を半導体レーザ素子の出カ変動モニタ先と
して受光する。

以下、添付図面を参照して本発明の一実施例による光ピ
ツクアップヘッドを詳細に説明する。

第１図に示す光ピツクアップヘッド１は、Ｗｉ根板状形
成された半導体基板２を有する。この半導体基板２上の
、図中右側には、レーザ光の光源である半導体レーザ素
子４が固着されている。半導体基板２の上面の、図中左
側には、フォーカス及びトラッキングのエラーを検出す
る第１の光検出器、即ち信号用光検出器６と、半導体レ
ーザ素子４の出力変動を検出する第２の光検出器、即ち
モニタ用光検出器８とが形成されている。信号用光検出
器６は、第４ａ図乃至第４ｄ図に示すような円形４分割
形状を有している。これら信号用光検出器６及びモニタ
用光検出器８の上面には、第３図に示すように、レーザ
光の乱反射を防止して、隣の光検出器や半導体レーザ素
子４への戻り反射光を軽減するための反射防止膜１０が
貼られている。この反射防止膜１０は、簡略化のために
第１図には図示しない。前記信号用光検出器６及びモニ
タ用光検出器８の上方には、ビームスプリッタを構成し
、直角プリズムである第１のプリズム１２が接着剤１６
によって半導体基板２上に固着されている。この第１の
プリズム１２は、９０度の頂角が上方に向くように設置
されている。この第１のプリズム１２の一方の傾斜面、
即ち半導体レーザ素子４側の傾斜面には、ビームスプリ
ッタを構成し、第１のプリズム１２よりやや小さい直角
プリズムである第２のプリズム１４が固着されている。

この第２のプリズム１４は、その互いに直交する２面が
、夫々水平方向、垂直方向に向くように設置されている
。この第１のプリズム１２の他方の傾斜面には、反射膜
１８が取着されている。

これら第１及び第２のプリズム１２．１４の貼り合せ部
分は、第２図に示すように、レーザ光を分岐するビーム
スプリッタ２０として機能する。この第２のプリズム１
４の互いに直交する２面のうち垂直方向に延出する面は
、半導体レーザ素子４の、第３図中左側のレーザ光発射
面と対面して入射面２２をなし、水平方向に延出する面
は、半導体基板２に対面して出射面２４を形成している
。

この入射面２２のほぼ中央には、入射する発散レーザ光
を平行光にする円形のコリメート用ＭＦＬ（マイクロフ
レネルレンズ）２６か第２のプリズム１４と一体に形成
されている。そして出射面２４には光学系情報記録媒体
、例えば光ディスク３０の記録面に光スポットを照射す
る円形の集光用ＭＦＬ２８が第２のプリズム１４と一体
に形成されている。この様にして、コリメート機能と集
光機能とを有する第２のプリズム１４は、前記第１のプ
リズム１２と共同して複合機能の光学素子を形成してい
る。第３図に示すように、第２のプリズム１４の出射面
２４には、この出射面２４の全体を、集光用ＭＦＬ２８
を除いて覆うように遮光塗料３２が塗られている。この
遮光塗料３２は、簡略化のために第１図及び第２図には
図示しない。

次に、上記のように構成された光ピツクアップヘッド１
の作用を説明する。

まず、半導体レーザ素子４から第３図中左側、即ち第１
及び第２のプリズム１２．１４方向にレーザ光を出射さ
せる。このレーザ光は第３図中矢印方向に進み、入射面
２２からコリメート用ＭＦＬ２６を介して平行光となっ
て第２のプリズム１４中を進む。この平行光はビームス
プリッタ２０によって、第３図中、垂直方向上方と水平
方向左側とに分岐される。この分岐先のうち一方、つま
り上方へのレーザ光は集光用ＭＦＬ２８で集光されて出
射面２４より光ディスク３０の記録面に照射される。照
射された光は情報を伴って下方に反射され、出射面２４
を介して再び集光用ＭＦＬ２８によって平行光になる。

平行光になった情報光は、ビームスプリッタ２０を介し
てそのまま下方に進み、反射防止膜］０を介して信号用
光検出器６に入射し、この信号用光検出器６によってト
ラッキング及びフォーカシングのずれが検出される。

そして前記分岐光のうち他方、つまり図中左側に進む光
は、反射膜１８によって垂直方向下方に反射され、反射
防止膜１０を介してモニタ用光検出器８に入射し、レー
ザ光の出力変動をモニタする。

上記トラッキング及びフォーカシングずれの検出方法に
ついては、第４ａ図乃至第４ｄ図を用いて以下に説明す
る。この方法においては、円形に４分割された信号用光
検出器６の各々の部分、即ちＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄの各領域に
当たる光量を、各領域が出力し、この出力を以下に示す
２つの判別式に代入し、算出される値によってトラッキ
ング及びフォーカシングのずれを判別する。

（Ｃ十Ｄ）　−（Ａ十Ｂ）・・・・・・■（Ｂ＋Ｃ）−
（Ａ＋Ｄ）・・・・・・■まず、■式及び■式の値が共
に０であれば、第４ａ図に示すような合焦状態であり、
正確にトラッキング及びフォーカシングがなされている
ことが分かる。■式が正、又は負の値を取り、■式の値
が０を取ると、第４ｂ図に示すようなトラッキングずれ
が生じていることか分かる。これと逆に、■式の値が０
を取り、■式が正、又は負の値を取ると、第４Ｃ図及び
第４ｄ図に示すように、フォーカシングずれが生じてい
ることが分かる。第４Ｃ図では、■式が正の値を取り、
光ピツクアップヘッド１が光ディスク３０から速すぎる
ことを示している。第４ｄ図では、■式が負の値を取り
、光ピツクアップヘット１か光ディスク３０から近すぎ
ることを示している。この様にして、これら各領域の出
力を比較してエラーを検出する。この実施例においては
、信号用光検出器６及びモニタ用光検出器８に光ディス
ク３０及び半導体レーザ素子４からの情報を直接検出す
る構成を取っているので、情報の検出か正確に行い得る
。

上述した光ピツクアップヘッドの変形例として、コリメ
ート用ＭＦＬ２６及び集光用ＭＦＬ２８を第２のプリズ
ム１４と一体に形成するのではなく、薄型のＭＦＬをあ
らかじめ形成しておき、第２のプリズム１４に固着する
ようにしても良い。

さらに、コリメート用ＭＦＬ２６と集光用ＭＦＬ２８と
を共に楕円とし、非点収差を持たせることによってトラ
ッキング及びフォーカシングのずれを検出するようにし
てもよい。この場合、信号用光検出器６の形状は、第５
ａ図乃至第５ｄ図に示すように、正方形を対角線で４分
割したものとする。第５ａ図に示すのは合焦状態であり
、各領域に光が均等に当たっている。トラッキング及び
フォーカシングの夫々のずれが生じると、各領域に入射
する光の均衡が崩れ、各々の出力を比較することにより
誤差が検出される。これらの細かな作用原理は、円形４
分割の信号用光検出器の作用原理とほぼ同様である。

［発明の効果］ 本発明によれば、先ディスクシステム全体の小型、軽量
化を推進することができ、不要な発散光を生じさせない
光ピツクアップヘッドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における光ピツクアップヘッ
ドを示す斜視図、第２図は本発明の一実施例における第
１および第２のプリズムを示す側面図、第３図は第２図
における光ピツクアップヘッド内部の光路を示す断面図
、第４ａ図乃至第４ｄ図は一実施例における信号用光検
出器に光が当たった状態を示す上面図であり、第４ａ図
は合焦状態、第４ｂ図はトラッキングずれが生じている
状態、第４Ｃ図及び第４ｄ図はフォーカシングずれか生
じている状態を示し、第５ａ図乃至第５ｄ図は第４ａ図
乃至第４ｄ図における信号用光検出器の変形例を示す平
面図、そして、第６図は従来の光ピツクアップヘッドを
示す断面図である。 １・・・光ピツクアップヘッド、２・・・半導体基板、
４・・・半導体レーザ素子、６・・・信号用光検出器、
８・・・モニタ用光検出器、１２・・・第１のプリズム
、１４・・・第２のプリズム、２０・・・ビームスプリ
ッタ、２６・・・コリメート用ＭＦＬ（マイクロフレネ
ルレンズ）、２８・・・集光用ＭＦＬ、３０・・・先デ
ィスク。 出願人代理人　弁理士　坪井　淳 第１図 第５ａｒＪＡ　　　　　　　　　１５ｂ図＄５ｃ図　　
　　　　　　　１５６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子からの出射光
   を分岐するビームスプリッタと、前記分岐光の一方を光
   記録媒体上に集光する集光光学系と、前記光記録媒体か
   らの反射光を受光し、情報を検出する光検出器と、前記
   分岐光の他方を受光し、半導体レーザ素子の出力変動を
   検出する光検出器とを同一基板上に集積し、前記ビーム
   スプリッタを、半導体レーザ素子からのビームスプリッ
   タに至る発散光をコリメートするためのレンズと、ビー
   ムスプリッタでの一方の分岐光を光記録媒体上に集光す
   るためのレンズとの機能を付加して一体化した複合機能
   光学素子により構成したことを特徴とする光ピックアッ
   プヘッド。