JP2005018813A - 光ヘッド装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光ヘッド装置中のビームスプリッタ3は、ディスク7へ向かう半導体レーザ1の出射光と受光素子4へ向かう出射光との光量比がビームスプリッタ3に入射する光の偏光方向により異なる特性を有し、ビームスプリッタ3と半導体レーザ1との間の光路中に特定の偏光方向の出射光を透過するように偏光フィルタ2が設置されているように光ヘッド装置を構成する。
【選択図】図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクなどの光記録媒体に情報の記録および再生を行う光ヘッド装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
CDやDVDなどの光ディスクおよび光磁気ディスクなどの光記録媒体(以下、「ディスク」という)の情報記録面上に情報を書き込んだり(以下、「記録」という)または情報記録面上の情報を読み取ったり(以下、「再生」という)する従来の光ヘッド装置の1例について、図6の概念図を用いて説明する。
【0003】
半導体レーザ1からの出射光が集光レンズ6を経てディスク7上に集光され、ディスク7により反射された戻り光を、光受光素子8により検出することで記録および再生を行うことができる。光ヘッド装置が、安定した記録動作を行うためには、ディスク7に集光されるレーザ光量が安定していること、すなわち、半導体レーザ光が安定した光量であることが必要となる。このため、従来より、半導体レーザ光を、ディスク7に向かう経路の途中でビームスプリッタ3により光の一部を分離し、その一部を分離した光をモニタ用の受光素子4により検出し、その検出量に応じて半導体レーザ1の光量を制御している。
【0004】
ディスク7に集光されるレーザ光量の安定化について詳しく述べる。まず直線偏光である半導体レーザ1の光が、所定の偏光方向でビームスプリッタ3に入射する。ここでビームスプリッタ3は、いわゆる偏光ビームスプリッタであり、入射する光の偏光方向により反射率と透過率とが異なる特性を有している。よってビームスプリッタ3に入射した半導体レーザ光は、その偏光方向と、ビームスプリッタの偏光方向に対する反射率と透過率に従って、ディスク7に集光される光と、モニタ用の受光素子4に導かれる光に分離される。モニタする受光素子4の光量を一定の値にするよう半導体レーザ1の光量を制御することにより、ディスクに集光される光量は安定する。
【0005】
【特許文献1】
特開2003−67961号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記光ヘッド装置において、モニタ用の受光素子4に導かれる光とディスク7に集光される光の分離比は、一定で変動しないことが望ましいが、半導体レーザ1の動作中にその出射光の偏光方向が揺らぎ、分離比が変動することがあり、このような場合ディスク7に集光される光量が不安定となり問題となっている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、光源と、光源からの出射光の一部を光量のモニタをする第1光検出器に向けて分離し、かつ出射光の残りの部分を光記録媒体に集光する対物レンズに向けて分離するビームスプリッタと、集光され光記録媒体により反射された出射光を検出する第2光検出器とを備えた光ヘッド装置において、前記ビームスプリッタは、光記録媒体へ向かう出射光と第1検出器へ向かう出射光との光量比がビームスプリッタに入射する光の偏光方向により異なる特性を有し、前記ビームスプリッタと前記光源との間の光路中に特定の偏光方向の出射光を透過するように偏光フィルタが設置されていることを特徴とする光ヘッド装置を提供する。
【0008】
また、前記第1光検出器によりモニタされる光量が一定の値となるように、光源に対して電気信号を送信する制御回路が付加されている上記の光ヘッド装置を提供する。
また、前記偏光フィルタは、入射する光の偏光方向によって回折効率および透過率の異なる偏光性回折素子より構成されている上記の光ヘッド装置を提供する。
【0009】
また、前記光源と前記偏光フィルタとの間の光路中、または前記偏光フィルタと前記ビームスプリッタとの間の光路中に光の偏光状態を変化させる光学素子が配置されている上記の光ヘッド装置を提供する。
また、前記偏光フィルタと前記光学素子とが一体化されている上記の光ヘッド装置を提供する。
【0010】
また、前記偏光フィルタと3ビーム用回折格子とが一体化されている上記の光ヘッド装置を提供する。
【0011】
さらに、前記偏光フィルタと前記光源とが一体化されている上記の光ヘッド装置を提供する。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明は、光源と、光源からの出射光の一部を光量のモニタをする第1光検出器に向けて分離し、かつ出射光の残りの部分を光記録媒体に集光する対物レンズに向けて分離するビームスプリッタと、集光され光記録媒体により反射された出射光を検出する第2光検出器とを備えた光ヘッド装置である。
そして、光ヘッド装置の前記ビームスプリッタは、光記録媒体へ向かう出射光と第1検出器へ向かう出射光との光量比がビームスプリッタに入射する光の偏光方向により異なる特性を有している。
【0013】
さらに、前記ビームスプリッタと前記光源との間の光路中に光の透過率が偏光方向により異なる偏光フィルタが設置されている光ヘッド装置である。
【0014】
以下、本発明の光ヘッド装置の構成の概念的断面図である図1を用いて、具体的に説明する。
光源である半導体レーザ1から出射した光が1/4波長板5、対物レンズである集光レンズ6を経て光記録媒体であるディスク7へ向かう光路中に、ビームスプリッタ3により光の一部を分離し、その一部分離した光を第1光検出器であるモニタ用受光素子4によりモニタ可能な光ヘッド装置である。
【0015】
そして、ビームスプリッタ3は、半導体レーザ1から出た光をディスク7へ向かう光とモニタ用の受光素子4へ向かう光の分離比が、ビームスプリッタ3に入射する光の偏光方向により異なる特性を有し、ビームスプリッタ3と半導体レーザ1との間に、光の透過率が偏光方向により異なる偏光フィルタ2を設置している光ヘッド装置である。
【0016】
図2は偏光フィルタ2に用いられる偏光性回折素子13の構成を示す断面図である。透光性平面基板9の片面に、常光屈折率noおよび異常光屈折率ne(no≠ne)の複屈折性材料層10を断面形状が段差dの凹凸周期構造となるよう加工し、その凹部に屈折率nsの均質屈折率透明材料11を充填し、透光性平面基板12で挟み込んだ構造としている。
【0017】
ここで、屈折率nsが常光屈折率noと略等しい均質屈折率透明材料11を用い、|ne−ns|×dが半導体レーザの発振光波長λの(m+1/2)倍(mは整数)となる段差dとしている。
【0018】
このような構造の偏光性回折素子13を、図1の偏光フィルタ2として光ヘッド装置に搭載し、半導体レーザ1の出射光の直線偏光が偏光フィルタ2に常光偏光(図中の◎)として入射するように配置する(図2(a))。このとき、複屈折性材料層10の凹凸周期構造は光学的には常光屈折率noと屈折率nsが略等しいため均一屈折率層として作用し、入射光は回折されることなく直進透過する。一方、常光偏光と直交する異常光偏光(図中の←→)が入射すると(図2(b))、複屈折性材料層10の凹凸周期構造は光学的には位相差2π×(ne−ns)×d/λすなわち位相差πの位相回折格子として作用し、戻り光の部分は±1次以上で高次回折されるため異常光の直進透過する光はわずかとなる。
【0019】
ここで、複屈折性材料層10の凹凸周期構造の格子ピッチPに応じて発生するm次回折光の回折角度θは入射光の波長λに対して、sinθ=mλ/Pで記述される。ここで、mは±1、±2、・・・・である。
【0020】
半導体レーザ1の発光点最近傍の回折光は±1次回折光であるため、±1次回折光が、第1光検出器であるモニタ用の受光素子4およびディスク7上に集光する光に影響しない領域に回折されるように格子ピッチPを設定する。具体的には50μm以下の格子ピッチPとする。
【0021】
この結果、半導体レーザ1の偏光方向が動作中に揺らいでも、偏光フィルタ2により常に一定の偏光方向の光が偏光ビームスプリッタ3に入射されるため、モニタ用の受光素子4上の光量とディスク7に導かれる光量の分離比は常に一定となる。
【0022】
モニタする受光素子4の光量を一定の値にするよう半導体レーザ1の光量を制御すれば、分離比が一定のためディスク7に集光される光量が一定となり、安定した記録を実現できる。
【0023】
また図4は、偏光フィルタとして用いる偏光性回折素子と位相板15とを一体化した構成を示す断面図である。均質屈折率透明材料11と透光性接着材16を用いて透光性平面基板9と透光性平面基板12の間に位相差がπ/2の奇数倍となる位相板15を挟み込んだ構成としている。他の構成は図2の偏光性回折素子13の構成と同じである。
【0024】
位相板15はポリカ−ボネ−ト複屈折膜や高分子液晶などの位相差発生機能を有する有機薄膜位相板や水晶位相板が用いられる。このような構造の偏光性回折素子17を、図1の偏光フィルタ2として使用することにより、光ヘッド装置の部品点数および重量が減少するとともに、設計自由度の高い、安定した記録動作の光ヘッド装置を実現できる。
【0025】
図5は偏光フィルタとしての偏光性回折素子13と、3ビーム用の回折格子18を一体化した構成を示す断面図である。情報記録面の情報再生の信号検出法として一般的に用いられている3ビーム法を適用するために、透光性平面基板9の片面にディスクのトラッキング用に用いるサブビームを発生する回折格子18が形成されている。他の構成は図2の偏光フィルタ13の構成と同じであり、同じ符号の要素は同じものを表す。
【0026】
このような構造の偏光フィルタ19を、図1の光ヘッド装置に用いることにより、光ヘッド装置の部品点数および重量を増やすことなく光ディスクの信号の記録再生時に安定した信号検出ができる。
【0027】
また図7は、偏光フィルタ2として用いる偏光性回折素子と光源である半導体レーザ1とを一体化した構成を示す断面図である。図7(a)は、半導体レーザ1のパッケージに偏光回折素子が固定されている。図7(b)は、半導体レーザ1のカバーガラス20の部分に偏光回折素子を用いて一体に固定している。
このような光源と一体化した偏光フィルタを、図1の光ヘッド装置に用いることにより、光ヘッド装置の部品点数および重量を増やすことなく、光ディスクの信号の記録・再生時に安定した信号検出ができる。
【0028】
【実施例】
「例1」
図1に基づいて、本例1を説明する。1は半導体レーザ、2は偏光フィルタ、3は偏光ビームスプリッタ、4は第1光検出器であるモニタ用受光素子、5は1/4波長板、6は対物レンズである集光レンズ、7はディスク、8は第2検出器である受光素子を表わしている。
【0029】
半導体レーザ1から出射された光は、偏光フィルタ2に入射し、一定方向の偏光成分のみを透過する。次に偏光ビームスプリッタ3に入射し、透過光がモニタ用受光素子4に、反射光がディスク7に向けて分離する。ここで用いた偏光フィルタ2は、入射する光の偏光方向により回折効率および透過率の異なる偏光性回折素子により構成されている。偏光性回折素子としては、図2に示したものを用いている。
【0030】
すなわち、透光性平面基板9の片面に、常光屈折率noおよび異常光屈折率ne(no≠ne)の複屈折性材料層10を断面形状が段差dの凹凸周期構造となるよう加工し、その凹部に屈折率nsの均質屈折率透明材料11を充填し、透光性平面基板12で挟み込んだ構造としている。透光性平面基板9と透光性平面基板12の空気との界面には図示しない反射防止膜が形成されている。
【0031】
ここで、屈折率nsが常光屈折率noと略等しい均質屈折率透明材料11を用い、|ne−ns|×dが半導体レーザの発振光波長λの(m+1/2)倍(mは整数)となる段差dとしている。
本例では、常光偏光の透過率は約98%で、異常光偏光の透過率は約2%であった。
【0032】
第1光検出器であるモニタ用の受光素子4およびディスク7上に集光する光に影響しない領域に回折されるように、複屈折性材料層10の格子ピッチPを設定する。具体的には50μm以下の格子ピッチPとする。
【0033】
この結果、半導体レーザ1の偏光方向が動作中に揺らいでも、偏光フィルタ2により常に一定の偏光方向の光が偏光ビームスプリッタ3に入射されるため、モニタ用の受光素子4上の光量とディスク7に導かれる光量の分離比は常に一定となる。
【0034】
モニタする受光素子4の光量を一定の値にするよう半導体レーザ1の光量を制御すれば、分離比が一定のためディスク7に集光される光量が一定となり、安定した記録を実現できる。
【0035】
「例2」
図3は例2の光ヘッド装置の構成の概念的断面図を示しており、半導体レーザ1と偏光フィルタ2との間に、光学素子である光の偏光状態を変化させる素子14を配置している。なお図3において、図1と同符号の要素は図1のものと同じ要素を示す。
【0036】
半導体レーザ1の偏光方向、偏光フィルタ2の透過偏光方向、ビームスプリッタ3の透過および反射の偏光方向は、ディスク7に集光する光の偏光状態が、最適となるよう適宜設定する必要があり、光学素子である光の偏光状態を変化させる素子14を配置することは、設計自由度が増加し、光ピックアップ装置の実現に有効である。例2では、具体的には偏光状態を変化させる素子14として、1/2位相板を使用した。半導体レーザからの出射光の偏光方向に対して1/2位相板の光学軸を22.5度に設定して、半導体レーザの偏光方向を、45°回転させている。
【0037】
モニタする受光素子4の光量を一定の値にするよう半導体レーザ1の光量を制御すれば、分離比が一定のためディスク7に集光される光量が一定となり、安定した記録を実現できる。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ヘッド装置において、ディスク7に集光される光量比が一定となり、安定した記録動作を実現できる。
【0039】
また、部品点数の増加を招くことなく、光ディスクの信号検出用の3ビームを発生する回折格子機能と、ディスクに集光される光量が一定で安定した記録動作ができる機能とを、併せ持った光ヘッド装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の光ヘッド装置の構成を示す概念的断面図。
【図2】本発明における偏光フィルタに用いられる偏光性の回折素子の構成を示す断面図で、(a)常光偏光が入射した場合、(b)異常光偏光が入射した場合。
【図3】実施例2の光ヘッド装置の構成を示す概念的断面図。
【図4】本発明における偏光フィルタ(偏光性回折素子)と位相板とを一体化した構成を示す側面図。
【図5】本発明における偏光フィルタ(偏光性回折素子)と3ビーム用回折格子とを一体化した構成を示す断面図。
【図6】従来の光ヘッド装置の構成を示す概念的断面図。
【図7】本発明における偏光フィルタ(偏光性回折素子)と半導体レーザとを一体化した構成を示す断面図。
【符号の説明】
1:半導体レーザ
2:偏光フィルタ
3:ビームスプリッタ
4:モニタ用受光素子
5:1/4波長板
6:集光レンズ
7:ディスク
8:受光素子
9、12:透光性平面基板
10:複屈折性材料層
11:均質屈折率透明材料
13:偏光性回折素子
14:偏光状態を変化させる素子
15:1/2位相板
16:透光性接着材
17:位相板を一体化した偏光フィルタ
18:回折格子
19:3ビーム用回折格子を一体化した偏光フィルタ
20:半導体レーザのカバーガラス
Claims (7)
- 光源と、光源からの出射光の一部を光量のモニタをする第1光検出器に向けて分離し、かつ出射光の残りの部分を光記録媒体に集光する対物レンズに向けて分離するビームスプリッタと、集光され光記録媒体により反射された出射光を検出する第2光検出器とを備えた光ヘッド装置において、
前記ビームスプリッタは、光記録媒体へ向かう出射光と第1検出器へ向かう出射光との光量比がビームスプリッタに入射する光の偏光方向により異なる特性を有し、前記ビームスプリッタと前記光源との間の光路中に特定の偏光方向の出射光を透過するように偏光フィルタが設置されていることを特徴とする光ヘッド装置。 - 前記第1光検出器によりモニタされる光量が一定の値となるように、光源に対して電気信号を送信する制御回路が付加されている請求項1記載の光ヘッド装置。
- 前記偏光フィルタは、入射する光の偏光方向によって回折効率および透過率の異なる偏光性回折素子より構成されている請求項1または2記載の光ヘッド装置。
- 前記光源と前記偏光フィルタとの間の光路中、または前記偏光フィルタと前記ビームスプリッタとの間の光路中に光の偏光状態を変化させる光学素子が配置されている請求項1、2または3記載の光ヘッド装置。
- 前記偏光フィルタと前記光学素子とが一体化されている請求項4記載の光ヘッド装置。
- 前記偏光フィルタと3ビーム用回折格子とが一体化されている請求項1から5のいずれかに記載の光ヘッド装置。
- 前記偏光フィルタと前記光源とが一体化されている請求項1から3のいずれかに記載の光ヘッド装置。
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JP2003164667A JP2005018813A (ja) | 2003-04-28 | 2003-06-10 | 光ヘッド装置 |
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JP (1) | JP2005018813A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008262660A (ja) * | 2007-04-13 | 2008-10-30 | Asahi Glass Co Ltd | 光ヘッド装置 |
-
2003
- 2003-06-10 JP JP2003164667A patent/JP2005018813A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008262660A (ja) * | 2007-04-13 | 2008-10-30 | Asahi Glass Co Ltd | 光ヘッド装置 |
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