(57)【要約】【課題】本発明は、光記録媒体に情報を記録し又は記録された情報を再生する光ヘッド及びそれを用いた光記録再生装置、及び光ヘッドの調整方法及び製造方法に関し、対物レンズを含む光学系を一体化した超小型の光ヘッド及びそれを用いた光記録再生装置を提供すると共に、当該光ヘッドの効果的な調整方法及び製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】半導体レーザ１３からの射出光を光記録媒体の情報記録面に集光させる対物レンズ１８と、情報記録面での反射光を回折するホログラム素子１６と、ホログラム素子１６で回折した回折光を受光する一組の受光素子１４、１４’と、それらを収容する筐体１１と、筐体１１の一部を構成し回折光を反射させて受光素子１４’に入射させる反射板１１ｅとを有するように構成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光記録媒体の情報記録面に照射する光を射出する光源と、
前記光源からの射出光を前記情報記録面に集光させる対物レンズと、
前記射出光の前記情報記録面での反射光を回折する回折素子と、
前記回折素子で回折した回折光を受光する一組の受光素子と、
前記光源、対物レンズ、回折素子、及び受光素子を収容する筐体と、
前記筐体の一部を構成し、前記回折光を反射させて前記一組の受光素子の一方に入射させる反射板と
を含むことを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の光ヘッドにおいて、
前記反射板は、前記回折光の光路及び光路長の調整時に、基準面に対して高さ及び傾きが可変であること
を特徴とする光ヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光ヘッドにおいて、
前記回折素子は、前記回折光の光路及び光路長の調整時に、前記反射光の光路に平行な方向に所定量移動可能であること
を特徴とする光ヘッド。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光ヘッドにおいて、
前記射出光の光路上で前記対物レンズの手前に配置された光路変更素子をさらに有し、
前記回折素子は、前記光源と前記光路変更素子との間に配置されていること
を特徴とする光ヘッド。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光ヘッドにおいて、
前記回折素子は、入射光の偏光成分によって回折効率の異なる偏光性回折格子であり、
前記回折素子と前記対物レンズとの間に１／４波長板が配置されていること
を特徴とする光ヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光ヘッドにおいて、
前記回折素子は、１／４波長板の機能を含むこと
を特徴とする光ヘッド。
【請求項７】
光ヘッドを先端に搭載し、円板状の光記録媒体の半径方向に移動可能なスイングアームを備えた光記録再生装置であって、
前記光ヘッドは、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光ヘッドであること
を特徴とする光記録再生装置。
【請求項８】
光記録媒体の情報記録面に光を照射し、
前記情報記録面での反射光を回折素子に入射させて回折させ、
前記回折素子で回折した回折光を反射板で反射させてから受光素子に入射させ、
前記受光素子の出力に基づいて前記反射板の基準面からの高さ及び傾きを変化させて、前記回折光の光路及び光路長を調整すること
を特徴とする光ヘッドの調整方法。
【請求項９】
請求項８記載の光ヘッドの調整方法において、
さらに、前記回折素子を前記反射光の光路に平行な方向に移動させて前記回折光の光路及び光路長を調整すること
を特徴とする光ヘッドの調整方法。
【請求項１０】
光記録媒体の情報記録面に照射する光を射出する光源と、前記光源からの射出光を前記情報記録面に集光させる対物レンズと、前記射出光の前記情報記録面での反射光を回折する回折素子と、前記回折素子で回折した回折光を受光する一組の受光素子とを筐体内に収容した光ヘッドの製造方法であって、
前記筐体の一部を構成し、前記回折光を反射させて前記一組の受光素子の一方に入射させる反射板により、前記回折素子で回折した回折光を反射させてから受光素子に入射させ、
前記受光素子の出力に基づいて前記反射板の基準面からの高さ及び傾きを変化させて、前記回折光の光路及び光路長を調整すること
を特徴とする光ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の光ヘッドの製造方法において、
さらに、前記回折素子を前記反射光の光路に平行な方向に移動させて前記回折光の光路及び光路長を調整すること
を特徴とする光ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の光ヘッドの製造方法において、
前記回折光の光路及び光路長の調整は、
フォーカスサーボやトラッキングサーボをかけることが可能なアクチュエータに搭載されている調整用対物レンズを用いて行うこと
を特徴とする光ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録媒体に情報を記録し又は記録された情報を再生する光ヘッド及びそれを用いた光記録再生装置、及び光ヘッドの調整方法及び製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光記録再生装置は、例えば円板状の光記録媒体（光ディスク）の円周方向に沿って形成され且つ光記録媒体の半径方向に複数形成されたトラックの所定領域に情報を記録し、又は当該トラックの所定領域に記録された情報を再生する光ヘッドを備えている。光ヘッドには、光記録媒体に対して情報を記録するだけに用いられる記録専用型と、情報を再生するだけに用いられる再生専用型、及び記録再生の双方に使用可能な記録再生型とがある。従って、これらを搭載した装置はそれぞれ光記録装置、光再生装置、光記録再生装置となるが、本願では以下、それら全てを包含して光記録再生装置と総称する。光記録再生装置は、ハードディスク装置に代表される磁気記録装置と比較すると、低コスト且つ容易に光記録媒体を交換できるという利点や、光ヘッドあるいは光記録媒体表面がある程度損傷しても情報再生能力を維持できるという高い信頼性を有している。このため、光記録再生装置はコンピュータを始めとして各種電子情報機器の外部記憶装置として広く利用されている。
【０００３】
一方、光記録再生装置の光ヘッドは磁気記録装置の磁気ヘッドに比して大きくて重いため、光記録媒体の所望のトラック位置に光ヘッドを移動させる際のアクセス速度が遅いという欠点を有している。この欠点を克服するために、光ヘッドの軽量化とその駆動機構の性能向上に対して多くの開発がなされている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、高速アクセスが可能な小型化された光ヘッドの提供を目的としてレンズホルダと発光／受光手段とが一体になった光ヘッドが開示されている。また、特許文献２には、光ピックアップ装置内の発光素子、受光素子及びビームスプリッタ間の相対位置ずれ許容量を大幅に緩和した超薄型光ピックアップ装置が開示されている。また、特許文献３の実施例では、光学部材での反射を有効に活用した光路により光ヘッドの小型化を実現している。また、特許文献４では、光学系に対して水平で透明な光学部材の面上を光源と受光素子が独立に移動できる構造の光ヘッドが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０７−１１４７４３号公報
【特許文献２】
特開平０５−０２８５１７号公報
【特許文献３】
特開平０５−２０３８２４号公報
【特許文献４】
特開平０７−０２１５８１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１には、光ヘッドの複数の構成要素を一体化するための光学系の光路は明示されているものの、光源と受光素子を含む部分の構造や、各光学素子間の光軸を調整するための具体的な方法等は明示されていない。また、特許文献２においても、光源と受光素子を含む光路は明示されているものの、フォーカスエラー信号を得るための位相差検出法の実現に必要な光軸ずれの精度及び光軸ずれの調整方法については記載がない。
【０００７】
また、特許文献３の実施例では、復路系の光軸調整をするには、電極を付した受光素子を透明基板の傾斜面上に密着させて移動させる必要があるため、その調整作業は極めて煩雑なものとなってしまうという問題がある。さらに、調整装置の構造が複雑化すると共に、受光素子の電極から引き出されたリード線が光軸調整中に切断されないように、リード線強度を維持させるための方策が必要になってしまう。
【０００８】
また、特許文献４に開示された光ヘッドでは、復路系の光軸調整は比較的容易だが、往路と復路の光路長が、その主要な部分を占める透明な光学部材の寸法によって決まってしまうため、往路と復路の光路長の差異を微調整する有効な手段がないという欠点がある。このような往路と複路の光路長の設計値からのずれは、光記録媒体に対するフォーカスサーボをかける際に、その最適引き込み電圧のずれ（オフセット）となって現れる。通常このオフセット成分は、フォーカスサーボ時に引き込み電圧そのものを変化させることによって（すなわち電気的な調整によって）補正が可能であるが、ずれ量が大きくなるとフォーカスサーボ性能に支障をきたすことになるため、ある一定の範囲内に押さえ込む必要がある。具体的には、Ｓ字曲線と呼ばれるフォーカスエラー信号の中心電圧が通常は最適引き込み電圧に設定されるが、許容される電圧最適値の許容合焦ずれ量は、光ヘッドにおいては通常Ｓ字曲線の振幅（±５０％とする）の±１０〜±２０％以内に規定されており、この値を越えるとフォーカスサーボの動作が不安定になって、システムが正常に動作しなくなる可能性があるという問題を有している。
【０００９】
本発明の目的は、対物レンズを含む光学系を一体化した超小型の光ヘッド及びそれを用いた光記録再生装置を提供すると共に、当該光ヘッドの効果的な調整方法及び製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、光記録媒体の情報記録面に照射する光を射出する光源と、前記光源からの射出光を前記情報記録面に集光させる対物レンズと、前記射出光の前記情報記録面での反射光を回折する回折素子と、前記回折素子で回折した回折光を受光する一組の受光素子と、前記光源、対物レンズ、回折素子、及び受光素子を収容する筐体と、前記筐体の一部を構成し、前記回折光を反射させて前記一組の受光素子の一方に入射させる反射板とを含むことを特徴とする光ヘッドによって達成される。
【００１１】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記反射板は、前記回折光の光路及び光路長の調整時に、基準面に対して高さ及び傾きが可変であることを特徴とする。
【００１２】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記回折素子は、前記回折光の光路及び光路長の調整時に、前記反射光の光路に平行な方向に所定量移動可能であることを特徴とする。
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記射出光の光路上で前記対物レンズの手前に配置された光路変更素子をさらに有し、前記回折素子は、前記光源と前記光路変更素子との間に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
上記本発明の光ヘッドにおける前記回折素子には、例えば、入射光の偏光成分によって回折効率の異なる偏光性回折格子を用いることができる。このとき偏光性回折素子は、前記回折素子と前記対物レンズとの間に１／４波長板が配置されていることが好ましい。また、上記本発明の光ヘッドにおいて、前記回折素子は、１／４波長板の機能を含むことが好ましい。
【００１４】
また、上記目的は、光ヘッドを先端に搭載し、円板状の光記録媒体の半径方向に移動可能なスイングアームを備えた光記録再生装置であって、前記光ヘッドは、上記本発明の光ヘッドであることを特徴とする光記録再生装置によって達成される。
【００１５】
さらに、上記目的は、光記録媒体の情報記録面に光を照射し、前記情報記録面での反射光を回折素子に入射させて回折させ、前記回折素子で回折した回折光を反射板で反射させてから受光素子に入射させ、前記受光素子の出力に基づいて前記反射板の基準面からの高さ及び傾きを変化させて、前記回折光の光路及び光路長を調整することを特徴とする光ヘッドの調整方法によって達成される。
【００１６】
上記本発明の光ヘッドの調整方法において、さらに、前記回折素子を前記反射光の光路に平行な方向に移動させて前記回折光の光路及び光路長を調整することを特徴とする。
【００１７】
またさらに、上記目的は、光記録媒体の情報記録面に照射する光を射出する光源と、前記光源からの射出光を前記情報記録面に集光させる対物レンズと、前記射出光の前記情報記録面での反射光を回折する回折素子と、前記回折素子で回折した回折光を受光する一組の受光素子とを筐体内に収容した光ヘッドの製造方法であって、前記筐体の一部を構成し、前記回折光を反射させて前記一組の受光素子の一方に入射させる反射板により、前記回折素子で回折した回折光を反射させてから受光素子に入射させ、前記受光素子の出力に基づいて前記反射板の基準面からの高さ及び傾きを変化させて、前記回折光の光路及び光路長を調整することを特徴とする光ヘッドの製造方法によって達成される。
【００１８】
上記本発明の光ヘッドの製造方法において、さらに、前記回折素子を前記反射光の光路に平行な方向に移動させて前記回折光の光路及び光路長を調整することを特徴とする。
上記本発明の光ヘッドの製造方法における前記回折光の光路及び光路長の調整方法は適宜選択することができる。例えば、ターンテーブルへの加工によって回転時に意図的に面振れを起こさせた回転ディスクから得られるフォーカスエラー信号（Ｓ字信号と呼ばれる）が良好な波形になるように調整し、同時に、ディスクに刻まれた情報信号（ＲＦ信号と呼ばれる）の振幅が最大になるように調整する方法によって、光路及び光路長を調整することができる。この場合、フォーカスサーボやトラッキングサーボをかけることが可能なアクチュエータに搭載されている調整用対物レンズを用いることにより、信号波形の良否だけでなく、ＲＦ信号のジッタ値を直接観測しながら最適点を求めて調整することが可能となるため非常に好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態による光ヘッド及びそれを用いた光記録再生装置、及び当該光ヘッドの効果的な調整方法及び製造方法について図１乃至図９を用いて説明する。まず、本実施の形態による光ヘッドの概略の構成を光の進路（光路）と共に図１乃至図３を用いて説明する。本実施の形態の光ヘッドは、光源、回折素子、光路変更素子、対物レンズ及び受光素子が筐体内に一体的に収容された超小型光ヘッドである。
【００２０】
図１は、本実施の形態による光ヘッドをその平面方向から透過的に見た状態を示している。図２は、図１のＡ−Ａ線で切断した断面及びその近傍を含む領域を示している。また、図３は、本実施の形態による光ヘッドを構成する主要部材を示す分解斜視図であると共に、それらの組立手順を示している。図１乃至図３に示すように、光ヘッド１０は筐体１１を有している。筐体１１は、矩形の板状の基板部１１ａと、基板部１１ａの対向２辺から垂直に同方向に立ち上がり、ほぼ同じ高さに形成された２つの側壁部１１ｂ、１１ｂとを有している。２つの側壁部１１ｂ、１１ｂの一端部側の対向同位置には所定幅ｄで開口する２つの開口部１１ｃ、１１ｃが形成されている。
【００２１】
また、側壁部１１ｂ、１１ｂの他端部側は斜めに形成されており、当該斜辺部にスライダ１１ｄが固定されている。側壁部１１ｂ、１１ｂの開口部１１ｃ、１１ｃとスライダ１１ｄとの間の上面には、光ヘッド１０内を進む光の光路を調整する反射板１１ｅが接着剤等により固定されている。反射板１１ｅの基板部１１ａ側は光反射面になっている。図１では光ヘッド１０内部を示すため、スライダ１１ｄ及び反射板１１ｅは取り外した状態を示しており、それらは破線の仮想線で示されている。
【００２２】
スライダ１１ｄ及び反射板１１ｅは、後述する対物レンズ支持部１１ｆとで光記録媒体表面に対向する対向面を構成している。スライダ１１ｄは、回転する光記録媒体との間に生じる空気流の流入側端部となるように配置される。光記録媒体が回転すると、スライダ１１ｄ側から流入して光記録媒体と筐体１１との間を通過する空気流により、筐体１１には光記録媒体から離れる方向の揚力が生じる。筐体１１はこの揚力と、例えば、アクチュエータ等による外的な力によって光記録媒体との間に所定の間隔を隔てて光記録媒体との間に一定距離を保つようになっている。
【００２３】
基板部１１ａ上には、下地層がシリコン（Ｓｉ）等で形成され、種々の部品や光学系が搭載される基板１２が載置されている。基板１２上には、光記録媒体に照射する光を出射する光源としての半導体レーザ１３と、２つの受光素子１４、１４’と、フロントモニタ用光検出器１５と、ホログラム素子（回折素子）１６と、立ち上げミラー１７とが設けられている。
【００２４】
半導体レーザ１３は、基板１２表面から所定の高さに形成された載置台２６上面に貼り付けられている。半導体レーザ１３の光射出側は、筐体１１の開口部１１ｃ、１１ｃに挟まれた保持板２４に保持されたホログラム素子１６の回折格子面に向いており、基板１２面にほぼ平行な軸を有する発散光線束が半導体レーザ１３から射出されると、十分な光量の光がホログラム素子１６に入射するようになっている。
【００２５】
ホログラム素子１６は透過型回折格子としての機能を有する。ホログラム素子１６は長方形板状の保持板２４のほぼ中央に形成してもよい。あるいは、別部品として保持板２４上に保持してもよい。保持板２４の両端は開口部１１ｃ、１１ｃの開口幅ｄより薄く形成されて開口部１１ｃ、１１ｃ内に接着固定されている。このため、保持板２４を接着材で固定するまでは、保持板２４を開口部１１ｃ、１１ｃ内で移動させることができ、これによりホログラム素子１６の回折格子面を光記録媒体の情報記録面からの反射光の光路（復路）に平行な方向に所定量移動させる調整ができるようになっている。
【００２６】
ホログラム素子１６に対し半導体レーザ１３の反対側の基板１２上には立ち上げミラー（光路変更素子）１７が固定されている。立ち上げミラー１７の反射面は、基板１２面に対してほぼ４５°の角度に配置されている。半導体レーザ１３から射出してホログラム素子１６を透過した光は立ち上げミラー１７で折り曲げられて対物レンズ１８に向かうようになっている。
【００２７】
対物レンズ１８は、対物レンズ支持部１１ｆのほぼ中央部に開口した開口部に取り付けられて支持されている。対物レンズ支持部１１ｆは、側壁部１１ｂ、１１ｂの一端と開口部１１ｃ、１１ｃとの間に固定されている。ホログラム素子１６を透過した光のうち直進する０次光が立ち上げミラー１７で折り曲げられて対物レンズ１８に入射する。対物レンズ１８へ入射した光は集束光となって光記録媒体に照射される。光記録媒体に入射した光は、光記録媒体の表面の保護層の下層にある情報記録面で反射して対物レンズ１８に戻る。
【００２８】
光記録媒体からの戻り光は、対物レンズ１８を通過し立ち上げミラー１７で折り曲げられてホログラム素子１６に入射する。図４は、半導体レーザ１３側から見たホログラム素子１６の概観を示している。図４から分かるように、ホログラム素子１６には、基板１２の基板面に対し格子線が反時計方向に所定角度傾いた格子ピッチが等間隔の直線状透過型回折格子が形成されている。ホログラム素子１６を射出した±１次回折光は、それぞれ集束光線束となって受光素子１４、１４’に入射する。
【００２９】
受光素子１４は２分割された受光部１４ａ、１４ｂを有している。また、受光素子１４’は２分割された受光部１４ｃ、１４ｄを有している。受光部１４ａ〜１４ｄは、例えばフォトダイオードで形成されている。
【００３０】
また、受光素子１４の２分割受光部１４ａ、１４ｂの分割線は例えば＋１次回折光の集束光線束の軸に平行になるように調整され、受光素子１４’の２分割受光部１４ｃ、１４ｄの分割線は、−１次回折光の集束光線束の軸に平行になるように調整されている。これにより、２分割受光部１４ａ、１４ｂの分割線及び２分割受光部１４ｃ、１４ｄの分割線は光記録媒体に形成されたトラックの接線方向（タンジェンシャル方向）にほぼ平行になる。
【００３１】
ホログラム素子１６を射出した＋１次回折光は、集束光線束となって受光素子１４の受光部１４ａ、１４ｂに直接入射する。このとき、受光素子１４の光受光面が＋１次回折光の集束光線束の集束位置より手前になるようにホログラム素子１６と受光素子１４の位置調整がなされている。
【００３２】
一方、ホログラム素子１６を出射した−１次回折光は、集束光線束となって反射板１１ｅの反射面で反射して受光素子１４’の受光部１４ｃ、１４ｄに入射する。このとき、受光素子１４’の光受光面が−１次回折光の集束光線束の集束位置より遠くなるようにホログラム素子１６、反射板１１ｅ及び受光素子１４’の位置調整がなされている。従って、受光素子１４’の光受光面には、発散光線束となった−１次回折光が入射することになる。
【００３３】
本実施の形態では、図４に示したように直線状の透過回折格子を用いているが、当該回折格子を所定曲率の曲線状にすると共に格子ピッチを徐々に変化させることにより、ホログラム素子１６で＋１次回折光及び−１次回折光に集束性を持たせるようにしてももちろんよい。
また、ホログラム素子１６を、入射光の偏光面に応じて回折光の光量が異なる偏光性ホログラム素子とし、かつ、素子そのものに１／４波長板の機能を持たせる設計とすれば、半導体レーザ１３からの出射光はそのほとんどが０次光として透過し、光記録媒体からの反射光は、そのほとんどが±１次光として回折を受けるような効果を達成することができるので、より光の利用効率の高い光ヘッド１０を作製することが可能である。
【００３４】
フロントモニタ用光検出器１５は、半導体レーザ１３の射出光の一部を受光する位置に配置されている。フロントモニタ用光検出器１５の出力信号は、半導体レーザ１３の射出光の自動光量調整を行うために用いられる。本例では図１に示すように、筐体１１の側壁部１１ｂ、１１ｂの開口部１１ｃ、１１ｃの中点近傍の基板１２上にフロントモニタ用光検出器１５を配置している。なお、本実施の形態では、半導体レーザ１３、２つの受光素子１４、１４’、フロントモニタ用光検出器１５、載置台２６は基板１２上に貼り付けて配置し、いわゆるハイブリッド型としているが、基板１２上にフォトリソグラフィ工程で一体的に形成し、いわゆるモノリシック型としてももちろんよい。
【００３５】
基板１２には、半導体レーザ１３、受光素子１４、１４’及びフロントモニタ用光検出器１５への電力供給や信号取り出し用の配線（不図示）が形成されている。これらの配線は基板１２の一端部に形成された複数のパッド２１に接続されている。各パッド２１はフレキシブルプリント基板２０の一端部に設けられた複数の配線端子（不図示）にそれぞれ接続されている。不図示の配線層が形成された基板１２に直接フレキシブルプリント基板２０の一端を固定しているため、光ヘッド１０とフレキシブルプリント基板２０とを十分な機械的強度で接続しておくことができる。フレキシブルプリント基板２０の他端部は、不図示の光記録再生装置内の電子回路の各接続端子に接続されている。なお、図２及び図３ではフレキシブルプリント基板２０の図示は省略している。
【００３６】
次に、図５乃至図７を用いて、本実施の形態におけるフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号および情報再生信号の検出方法について説明する。図５乃至図７において、（ａ）は受光素子１４の受光部１４ａ、１４ｂを示し、（ｂ）は受光素子１４’の受光部１４ｃ、１４ｄを示している。いずれの図においても説明を容易にするため、受光部１４ａ、１４ｂ間の分割線と受光部１４ｃ、１４ｄ間の分割線は平行に揃えて図示している。
【００３７】
図５は、対物レンズ１８から光記録媒体に照射される光が光記録媒体における情報記録面で最も小径になる状態（以下、合焦状態という）において受光素子１４、１４’の光受光面での光スポット＋１Ｓ、−１Ｓを表わしている。合焦状態において、受光素子１４の受光部１４ａ、１４ｂの光受光面での＋１次回折光の集束光線束の光スポット＋１Ｓのスポット径（図５（ａ）参照）と、受光素子１４’の受光部１４ｃ、１４ｄの光受光面での−１次回折光の発散光線束の光スポット−１Ｓのスポット径（図５（ｂ）参照）とが等しくなるように、ホログラム素子１６と反射板１１ｅの配置が調整されている。
【００３８】
図６は、合焦状態に比べて対物レンズ１８と光記録媒体との距離が短くなった状態における受光素子１４、１４’の光受光面での光スポット＋１Ｓ、−１Ｓを表わしている。この状態では、受光素子１４の受光部１４ａ、１４ｂの光受光面での＋１次回折光の集束光線束の光スポット＋１Ｓのスポット径（図６（ａ）参照）は、合焦状態時（図５（ａ）参照）より大きくなり、一方、受光素子１４’の受光部１４ｃ、１４ｄの光受光面での−１次回折光の発散光線束の光スポット−１Ｓのスポット径（図６（ｂ）参照）は合焦状態時（図５（ｂ）参照）より小さくなる。
【００３９】
図７は、合焦状態に比べて対物レンズ１８と光記録媒体との距離が長くなった状態における受光素子１４、１４’の光受光面での光スポット＋１Ｓ、−１Ｓを表わしている。この状態では、受光素子１４の受光部１４ａ、１４ｂの光受光面での＋１次回折光の集束光線束の光スポット＋１Ｓのスポット径（図７（ａ）参照）は、合焦状態時（図５（ａ）参照）より小さくなり、一方、受光素子１４’の受光部１４ｃ、１４ｄの光受光面での−１次回折光の発散光線束の光スポット−１Ｓのスポット径（図７（ｂ）参照）は合焦状態時（図５（ｂ）参照）より大きくなる。
【００４０】
また、対物レンズ１８から光記録媒体に照射される光が光記録媒体のトラックに正確に追従しているときには、受光素子１４、１４’に入射する２つの回折光束の軸は、受光部１４ａ、１４ｂ間の分割線上及び受光部１４ｃ、１４ｄ間の分割線上にそれぞれ位置すると共に、各光束において各分割線の両側で強度分布に差は生じない。ところが、対物レンズ１８から照射される集束光が光記録媒体の半径方向（ラジアル方向）の一方向に相対的にずれると、受光素子１４、１４’に入射する２つの回折光束の強度分布が変化し、受光部１４ａ、１４ｄに入射する光の光量は受光部１４ｂ、１４ｃに入射する光の光量より少なくなる。対物レンズ１８から光記録媒体に照射される光が上記一方向の反対方向に相対的にずれると、同様にして受光素子１４、１４’に入射する２つの回折光束の強度分布が変化し、受光部１４ｂ、１４ｃに入射する光の光量は受光部１４ａ、１４ｄに入射する光の光量より少なくなる。
【００４１】
従って、受光部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄの出力をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ及びＤとすると、フォーカスエラー信号ＦＥＳ、トラッキングエラー信号ＲＥＳ及び情報再生信号ＲＦは、それぞれ次式の演算により得ることができる。
【００４２】
ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）
ＲＥＳ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）
ＲＦ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ
【００４３】
次に、本実施の形態による光ヘッドの調整方法及び製造方法について、主に図３に示す組立手順に沿って説明する。なお、図３に示す組立手順（１）〜（７）は一例であり手順（１）乃至（７）の順序を適宜入れ替えることはもちろん可能である。
【００４４】
まず、少なくとも下地層がシリコン等で形成された、電子回路及び光学系搭載用の基板１２を所定の長方形状に形成した後、半導体レーザ１３が実装される平面部が所定高さに位置する載置台２６を形成する（手順（１））。次に、半導体レーザ１３を載置台２６上に実装する。さらに、光記録媒体からの戻り光を検出するための受光素子１４、１４’を基板１２上の同一平面上の所定位置に実装する。この構成にすることにより、光ヘッド１０全体の高さを小さくすることが可能となる。また、受光素子１４の受光部１４ａ、１４ｂ間の分割線は、組立後にホログラム素子１６からの＋１次回折光の集束光線束の軸にほぼ平行になるように取り付け、受光素子１４’の受光部１４ｃ、１４ｄ間の分割線は、−１次回折光の集束光線束の軸にほぼ平行になるように取り付ける。これにより、その後の光学系の調整動作時に半導体レーザ１３の発振波長等に変動が生じても、ホログラム素子１６からの±１次回折光の軸を分割線からずれ難くすることができる。
【００４５】
さらに、半導体レーザ１３の射出光の一部を直接受光可能な位置にフロントモニタ用光検出器１５を基板１２面上の所定位置に実装する。本例では、光記録媒体からの反射光の影響を受けずにレーザ光量を検出できるように、フロントモニタ用光検出器１５は開口部１１ｃ、１１ｃを結ぶ中点の近傍の基板１２上に取り付けている。
【００４６】
なお、半導体レーザ１３、受光素子１４、１４’、及びフロントモニタ用光検出器１５をフォトリソグラフィ技術を用いて基板１２上に形成してもよい。さらに、半導体レーザ１３、受光素子１４、１４’、及びフロントモニタ用光検出器１５から出力される電流を電圧に変換したりする電子回路等もフォトリソグラフィ技術により同時に基板１２上に形成してもよい。こうすることにより、各素子の配置位置の精度を高めることができるだけでなく、光電変換信号の品質を向上させることができる。
【００４７】
次に、基板１２の一端部に形成された複数のパッド２１とフレキシブルプリント基板２０（図３では不図示）の一端部に設けられた複数の配線端子とを接続する。次いで、光源及び受光系が形成された基板１２を筐体１１の基板部１１ａに載置すると共に、フレキシブルプリント基板２０の他端部を光記録再生装置内の回路に接続する。以上が手順（２）の組立動作である。
【００４８】
次に、ホログラム素子１６を形成した保持板２４の両端を開口部１１ｃ、１１ｃ内に挿入して、基板１２上に仮に配置する（手順（３））。この段階では、ホログラム素子１６の格子面は基板１２面に垂直に位置しているだけで、半導体レーザ１３からの射出光の光路にほぼ平行に開口部１１ｃ、１１ｃ内を移動できる状態になっている。なお、ホログラム素子１６を立ち上げミラー１７の手前に配置しているので、光ヘッド１０の高さが低く抑えられるだけでなくホログラム素子１６の位置調整が容易に行えるようになっている。
【００４９】
次に、ホログラム素子１６に対して半導体レーザ１３の反対側に位置し、ホログラム素子１６を透過した光を基板１２面に対してほぼ垂直に折り曲げる立ち上げミラー１７を基板１２上に実装する（手順（４））。
【００５０】
次に、対物レンズ１８を取り付ける前に、対物レンズ１８の設置位置上方に調整用のアクチュエータに搭載された不図示の対物レンズ（以下、調整用対物レンズという）を設置する。次いで、半導体レーザ１３を駆動して発光させると共に、調整用対物レンズの上方に不図示の調整用光記録媒体（あるいはそれを代替する調整用反射板）を設置する。
【００５１】
次に、調整用光記録媒体からの反射光の光路（復路）での光軸や光路長の調整をするための反射板１１ｅを不図示の調整冶具で筐体１１上部に保持する。調整冶具は基板１２面を基準面にして反射板１１ｅの高さ及び傾きを微調整できるようになっている。まず、調整冶具により、反射板１１ｅの反射面を受光素子１４、１４’及び半導体レーザ１３の上方に位置させ、且つ反射板１１ｅの両端部を筐体１１の側壁部１１ｂ、１１ｂに近接させて、基板１２面とほぼ並行になるように反射板１１ｅを保持する。
【００５２】
この状態で、半導体レーザ１３を射出した光は、ホログラム素子１６を通って立ち上げミラー１７で光路を折り曲げられて調整用対物レンズに入射して集光され、調整用光記録媒体で反射する。反射光は、調整用対物レンズ、立ち上げミラー１７を通ってホログラム素子１６に至り、回折されて±１次の集束光線束の回折光が取り出される。
【００５３】
このとき、受光素子１４の受光部１４ａ、１４ｂの光受光面には、その集束位置より手前側で＋１次回折光が直接入射し、一方、受光素子１４’の受光部１４ｃ、１４ｄの光受光面には、反射板１１ｅの反射面で１回反射した−１次回折光がその集束位置より先側で入射する。ここで、受光素子１４の受光部１４ａ、１４ｂ及び受光素子１４’の受光部１４ｃ、１４ｄに十分な光量が得られるように、ホログラム素子１６を保持する保持板２４を開口部１１ｃ、１１ｃの幅ｄ内で調整用光記録媒体からの反射光の光路に平行に移動させると共に反射板１１ｅの高さ及び傾きを調整する。
【００５４】
受光素子１４及び受光素子１４’に十分な光量が入射するように調整できたら、＋１次回折光が直接入射する受光素子１４の２分割受光部１４ａ、１４ｂの各光量を電気信号により比較する。そして、受光部１４ａ、１４ｂの各光量がほぼ等しくなるように、再度ホログラム素子１６を調整用光記録媒体からの反射光の光路に平行に移動させてホログラム素子１６の位置調整を行う。
【００５５】
次いで、調整用光記録媒体（光ディスク）を回転させて、あるいは調整用反射板の場合は調整用対物レンズに対して反射面の距離を変えたり反射面の向きを変えたりして、Ｓ字曲線を描くフォーカスエラー信号ＦＥを観測する。フォーカスエラー信号ＦＥのＳ字曲線の振幅が基準レベルに対してほぼ対称に得られるように、反射板１１ｅの傾きを調整する。
【００５６】
次に、得られたフォーカスエラー信号ＦＥに基づいて調整用対物レンズにフォーカスサーボをかける。この場合、調整用対物レンズはフォーカスサーボやトラッキングサーボをかけることが可能なアクチュエータに搭載されている。そして、サーボの引き込み電圧を設計中心値（たとえば０Ｖ）に設定し、この状態で光記録媒体に刻まれた高い空間周波数の信号（ＲＦ信号やトラッククロス信号）が最も良好な品質で得られる位置になるように、反射板１１ｅの高さを調節する（手順（５））。反射板１１ｅの高さ調整が終了した後、必要があれば、ホログラム素子１６の位置調整動作と反射板１１ｅの傾き及び高さ調整動作を繰り返す。
【００５７】
位置調整が終了したホログラム素子１６の保持板２４と反射板１１ｅは、接着剤等で筐体１１に固定する。これにより反射板１１ｅは筐体１１の構成要素の一部となる。次いで、立ち上げミラー１７の上部に対物レンズ１８を支持した対物レンズ支持部１１ｆを固定して筐体１１と一体構造にする（手順（６））。次いで、スライダ１１ｄを取り付ける。これにより、光ヘッド１０全体はハードディスク装置で用いられている磁気ヘッドと同様のスライダ形状となる（手順（７））。
【００５８】
図８は、上記手順により製造された光ヘッド１０を搭載した光ヘッド装置１を示している。光ヘッド装置１は、スイングアーム３０先端部に光ヘッド１０を搭載して光記録媒体１００の半径方向への移動が自在な構造とし、さらに光ヘッド装置の１部にコイルまたは磁石を設けて、光記録媒体１００の情報記録面に対して垂直方向に移動可能なアクチュエータ構造となっている。これにより、光へッド１０全体を駆動して、フォーカス制御及びトラッキング制御ができるようになっている。
【００５９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、受光素子１４、１４’への光軸調整、フォーカスサーボ信号における対称性の調整、および光源と受光素子の共役位置調整が、容易に且つ独立して行えるようになる。また、本実施の形態の光ヘッド構造を用いることにより、小型化、軽量化、および光ヘッド全体をアクチュエータ上に搭載して制御することによる高性能化を達成することができる。
【００６０】
図９は、本実施の形態による光ヘッド１０を搭載した光記録再生装置５０の概略構成を示している。光記録再生装置５０は、図９に示すように光記録媒体１００を回転させるためのスピンドルモータ５２と、光記録媒体１００にレーザビームを照射するとともにその反射光を受光する光ヘッド１０と、スピンドルモータ５２及び光ヘッド１０の動作を制御するコントローラ５４と、光ヘッド１０にレーザ駆動信号を供給するレーザ駆動回路５５と、光ヘッド１０にレンズ駆動信号を供給するレンズ駆動回路５６とを備えている。
【００６１】
コントローラ５４にはフォーカスサーボ追従回路５７、トラッキングサーボ追従回路５８及びレーザコントロール回路５９が含まれている。フォーカスサーボ追従回路５７が作動すると、回転している光記録媒体１００の情報記録面にフォーカスがかかった状態となり、トラッキングサーボ追従回路５８が作動すると、光記録媒体１００の偏芯している信号トラックに対して、レーザビームのスポットが自動追従状態となる。フォーカスサーボ追従回路５７及びトラッキングサーボ追従回路５８には、フォーカスゲインを自動調整するためのオートゲインコントロール機能及びトラッキングゲインを自動調整するためのオートゲインコントロール機能がそれぞれ備えられている。また、レーザコントロール回路５９は、レーザ駆動回路５５により供給されるレーザ駆動信号を生成する回路であり、光記録媒体１００に記録されている記録条件設定情報に基づいて、適切なレーザ駆動信号の生成を行う。
【００６２】
これらフォーカスサーボ追従回路５７、トラッキングサーボ追従回路５８及びレーザコントロール回路５９については、コントローラ５４内に組み込まれた回路である必要はなく、コントローラ５４と別個の部品であっても構わない。さらに、これらは物理的な回路である必要はなく、コントローラ５４内で実行されるソフトウェアであっても構わない。
【００６３】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、基準面を基板１２面としているが、本発明はこれに限られない。例えば、基板１２面に対して傾斜している平面を基準面として光学系の配置をしてももちろん構わない。この場合には、光路変更素子である立ち上げミラー等のミラー面は、基準面に対して必ずしも４５°である必要はもちろんない。
また上記実施の形態では、光路変更素子として立ち上げミラーを用いているが、本発明はこれに限らず、プリズム素子等を用いることももちろん可能である。
【００６４】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、対物レンズを含む光学系を一体化した超小型の光ヘッド及びそれを用いた光記録再生装置を実現できると共に、当該光ヘッドの効果的な調整方法及び製造方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による光ヘッドをその平面方向から透過的に見た状態を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線で切断した断面及びその近傍を含む領域を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態による光ヘッドを構成する主要部材を示す分解斜視図であると共に、それらの組立手順を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態による光ヘッドの半導体レーザ１３側から見たホログラム素子１６の概観を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態による光ヘッドにおけるフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号および情報再生信号の検出方法について説明する図である。
【図６】本発明の一実施の形態による光ヘッドにおけるフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号および情報再生信号の検出方法について説明する図である。
【図７】本発明の一実施の形態による光ヘッドにおけるフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号および情報再生信号の検出方法について説明する図である。
【図８】図３に示す手順により製造された光ヘッド１０を搭載した光ヘッド装置１を示す図である。
【図９】本発明の一実施の形態による光ヘッドを搭載した光記録再生装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１  光ヘッド装置
１０  光ヘッド
１１  筐体
１１ａ  基板部
１１ｂ  側壁部
１１ｃ  開口部
１１ｄ  スライダ
１１ｅ  反射板
１１ｆ  対物レンズ支持部
１２  基板
１３  半導体レーザ
１４、１４’  受光素子
１５  フロントモニタ用光検出器
１６  ホログラム素子
１７  立ち上げミラー
１８  対物レンズ
２０  フレキシブルプリント基板
２１  パッド
２４  保持板
２６  載置台
５０  光記録再生装置
５２  スピンドルモータ
５４  コントローラ
５５  レーザ駆動回路
５６  レンズ駆動回路
５７  フォーカスサーボ追従回路
５８  トラッキングサーボ追従回路
５９  レーザコントロール回路
１００  光記録媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004272951.tif 000009
【図８】
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【図９】
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