JP2005339651A - 光ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光記録ディスクの高密度記録化に対応でき、かつ、情報の記録、再生に用いるレーザ光の利用効率を低下させることなくレーザ光の出射光量をモニターすることのできる光ヘッド装置を提供すること。
【解決手段】 光ヘッド装置１において、半導体レーザ１１から出射されたレーザ光Ｌは、光記録ディスク１００に楕円状のスポットとして集光され、その長軸は、光記録ディスク１００の半径方向およびトラック接線方向の双方に対して斜めに配向している。このような傾きに合わせて、立ち上げミラー２０を斜めに配置することにより、ファーフィールドパターンＬ２の長軸Ｌ２１の方向の端部の光が立ち上げミラー２０の上辺２１で漏れ、モニター用受光素子４０に届く。
【選択図】 図３

Description

本発明は、光記録ディスクに対する情報の記録、再生を行う光ヘッド装置に関するものである。

ＣＤ、ＣＤ−Ｒ等のコンパクトティスクやＤＶＤ、ＤＶＤ−Ｒ等のデジタルバーサタイルディスクといった光記録ディスクの記録、再生用の光ヘッド装置は、図７および図８に示すように、光記録ディスク１００の半径方向に走査されるフレーム上に、半導体レーザ１１、この半導体レーザ１１から出射されたレーザ光Ｌを対物レンズ３０に導くとともに光記録ディスク１００からの戻り光を信号検出用受光素子４３に導く光学系、半導体レーザ１１の出力を制御するためにレーザ光をモニターするモニター用受光素子４０Ａ、４０Ｂなどが搭載されている。光学系には、半導体レーザ１１から光記録ディスク１００に向かう往路と光記録ディスク１００から受光素子４３に向かう復路とを分離する光路分離素子１５や、半導体レーザ１１から出射されたレーザ光Ｌを光記録ディスク１００の方（対物レンズ３０の方）に向けて立ち上げる立ち上げミラー２０Ａなどが含まれている。

ここで、モニター用受光素子は、図７に示すように、立ち上げミラー２０Ａとしてのハーフミラーを透過した成分、あるいは図８に示すように、偏光ビームスプリッタ１５を反射した成分を検出するように配置される。

しかしながら、図７および図８に示すように、立ち上げミラー２０Ａとしてのハーフミラーを透過した成分偏光、あるいは偏光ビームスプリッタ１５を反射した成分を検出する構成では、レーザ発光素子１１から出射されたレーザ光Ｌの一部をある程度以上、立ち上げミラー２０Ａや偏光ビームスプリッタ１５で無駄に透過あるいは反射させる必要があるので、光記録ディスク１００に向かうレーザ光Ｌからみた場合、光量損失が大きいという問題点がある。

また、光ヘッド装置においては、以下の技術的な課題もある。まず第１に、光ヘッド装置において、光記録ディスク１００の高密度記録化に対応するには、光記録ディスク１００に集光される楕円状の光スポットの長軸が光記録ディスク１００の半径方向および光記録ディスクのトラック接線方向に斜めに配向させることが好ましい。すなわち、半導体レーザ１１から出射されるレーザ光Ｌは、楕円の強度分布をもっており、これを円形開口の対物レンズ３０で光記録ディスク１００上に集光させるとスポット形状は楕円となるが、この楕円の長軸をトラック接線方向に向かせると、隣接トラックとの信号のクロストークが大きくなり、記録再生信号が劣化してしまう。また、楕円の長軸を光記録ディスク１００の半径方向に向かせると、ピット列方向に光を絞り込むサイズが大きくなるので、記録再生信号が劣化してしまう。

第２に、光記録ディスク１００への高速記録化を図るには、効率を高める必要があるので、光路分離素子としては偏光ビームスプリッタ１５を用いることが好ましい。この場合、立ち上げミラー２０Ａと対物レンズ３０との間に１／４波長位相差板４７が配置される。但し、偏光ビームスプリッタ１５を用いた場合には偏光依存性を利用するため、成形条件によって半径方向で生じる光記録ディスク１００自身の複屈折率の変動の影響を受けやすいので、その影響を排除するという観点からすれば、光学素子をレイアウトする際、立ち上げミラー２０Ａに対してレーザ光Ｌが光記録ディスクの半径方向あるいはトラック接線方向から入射させることが好ましい。

そこで、本発明の課題は、光記録ディスクの高密度記録化に対応でき、かつ、情報の記録、再生に用いるレーザ光の利用効率を低下させることなくレーザ光の出射光量をモニターすることのできる光ヘッド装置を提供することにある。

また、本発明の課題は、さらに、光記録ディスクへの高速記録化を図ることのできる光ヘッド装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明では、少なくとも、半導体レーザと、該半導体レーザから出射されたレーザ光を光記録ディスクに向けて立ち上げる立ち上げミラーと、該立ち上げミラーにより立ち上げられたレーザ光を光記録ディスクに集光させる対物レンズと、前記光記録ディスクからの戻り光を検出する信号検出用受光素子と、前記半導体レーザから前記光記録ディスクに向かう光路と前記光記録ディスクから前記信号検出用受光素子に向かう光路とを分離する光路分離素子と、前記半導体レーザの出力を制御するために前記レーザ光をモニターするモニター用受光素子とを有する光ヘッド装置において、前記光記録ディスクに集光される楕円状の光スポットの長軸が前記光記録ディスクの半径方向および前記光記録ディスクのトラック接線方向の双方に対して斜めに配向し、前記モニター用受光素子は、前記立ち上げミラーの背後で当該立ち上げミラーの端縁から漏れてくる前記レーザ光のファーフィールドパターンの長軸方向端部の光を受光することを特徴とする。

本発明において、半導体レーザから出射されたレーザ光は、立ち上げミラーの端縁で背後に漏れ、この漏れてくる光をモニター用受光素子が受光する。このため、立ち上げミラーをハーフミラーで構成する必要がない。また、立ち上げミラーの端縁で漏れる光は、レーザ光のファーフィールドパターンの長軸方向端部の光であり、情報の記録、再生に用いられない部分である。従って、情報の記録、再生に用いるレーザ光の利用効率を低下させることなくレーザ光の出射光量をモニターできる。また、本発明では、光記録ディスクに集光される楕円状の光スポットの長軸が光記録ディスクの半径方向および光記録ディスクのトラック接線方向の双方に対して斜めに配向しているため、楕円の長軸をトラック接線方向に向かせた場合と比較して、隣接トラックとの信号のクロストークを改善できる。また、楕円の長軸を光記録ディスクの半径方向に向かせた場合と比較して、ピット列方向に光を絞り込むサイズが小さいので、記録再生信号が劣化しない。

本発明において、前記光路分離素子は偏光分離スプリッタであることが好ましく、この場合、前記立ち上げミラーと前記対物レンズとの間に１／４波長位相差板が配置される。従って、前記レーザ光は、前記立ち上げミラーに対して前記光記録ディスクの半径方向あるいはトラック接線方向から入射することが好ましい。光路分離素子として偏光分離スプリッタを用いると、光の利用効率をさらに高めることができるので、さらなる光記録ディスクへの高速記録化を図ることができる。また、光学素子のレイアウトにおいて、立ち上げミラーに対してレーザ光が光記録ディスクの半径方向あるいはトラック接線方向から入射するので、レーザ光の偏光性を利用することにより光の利用効率を高めた場合でも、成形条件によって半径方向で生じる光記録ディスク自身の複屈折率の変動の影響を排除できる。

本発明において、前記モニター用受光素子が受光するレーザ光が漏れてくる前記立ち上げミラーの端縁は、前記ファーフィールドパターンの長軸に対して略直交する方向に直線的に延びていることが好ましい。

このように構成するには、例えば、前記立ち上げミラーの端縁にＣ面加工を施す。また、前記立ち上げミラーとして、反射面に対する法線方向からみたとき矩形の平面形状を備えた立ち上げミラーを用い、当該立ち上げミラーを、その４辺のうちの１辺が前記端縁として前記レーザ光のファーフィールドパターンの長軸に対して略直交するように斜めに配置してもよい。

本発明において、前記モニター用受光素子が受光するレーザ光が漏れてくる前記立ち上げミラーの端縁は、直線形状に限らず、円弧状であってもよいが、前記モニター用受光素子が受光するレーザ光が漏れてくる前記立ち上げミラーの端縁は、前記ファーフィールドパターンの長軸を中心に略線対称な形状を備えていることが好ましい。

本発明では、半導体レーザから出射されたレーザ光は、立ち上げミラーの端縁で背後に漏れ、この漏れてくる光をモニター用受光素子が受光する。このため、立ち上げミラーをハーフミラーで構成する必要がない。また、立ち上げミラーの端縁で漏れる光は、レーザ光のファーフィールドパターンの長軸方向端部の光であり、情報の記録、再生に用いられない部分である。従って、情報の記録、再生に用いるレーザ光の利用効率を低下させることなくレーザ光の出射光量をモニターできる。それ故、光記録ディスクへの高速記録化を図ることができるなどの利点がある。また、本発明では、光記録ディスクに集光される楕円状の光スポットの長軸が光記録ディスクの半径方向および光記録ディスクのトラック接線方向の双方に対して斜めに配向しているため、楕円の長軸をトラック接線方向に向かせた場合と比較して、隣接トラックとの信号のクロストークを改善できる。また、楕円の長軸を光記録ディスクの半径方向に向かせた場合と比較して、ピット列方向に光を絞り込むサイズが小さいので、記録再生信号が劣化しない。それ故、光記録ディスクの高密度記録化に対応することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

（光ヘッド装置の基本構成）
図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明を適用した光ヘッド装置の光学系を示す概略構成図、および各種光学素子のフレームへの搭載構造を模式的に示す平面図である。

図１（Ａ）に示す光ヘッド装置１は、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ等のコンパクトティスク、あるいはＤＶＤ、ＤＶＤ−Ｒ等のデジタルバーサタイルディスクといった光記録ディスクの記録、再生用の光ヘッド装置であり、その光学系として、光源としてのレーザ発光素子１１と、このレーザ発光素子１１から出射されたレーザ光を０次光（メインビーム）と±１次光（２つのサブビーム）の３ビームに分割するグレーティング１３と、偏光ビームスプリッタ（光路分離素子）１５と、偏光ビームスプリッタ１５を透過したレーザ光を平行光にするコリメータレンズ１７と、コリメータレンズ１７から出射された平行光束を所定方向に偏向する立ち上げミラー２０と、この立ち上げミラー２０によって偏向された平行光束を光記録ディスク１００上に集光させる対物レンズ３０とを備え、これらの光学素子がこの順番で配置されてレーザ発光素子１１から光記録ディスク１００に到る光路（往路）が構成されている。

偏光ビームスプリッタ１５の側方には、センサレンズ４１と信号検出用受光素子４３とが配置され、光記録ディスク１００で反射された戻り光は、対物レンズ３０、立ち上げミラー２０、コリメータレンズ１７を介して偏光ビームスプリッタ１５に入射し、偏光ビームスプリッタ１５によって、直角に折り曲げられてセンサレンズ４１および信号検出用受光素子４３に向けて導かれるように構成されている。このようにして光記録ディスク１００から信号検出用受光素子４３への戻り光の光路（復路）が構成されている。ここで、センサレンズ４１は、光記録ディスク１からの戻り光に対して非点収差を発生させるとともに、戻り光の倍率を上げている。なお、対物レンズ３０にはレンズ駆動装置３５が構成されているが、レンズ駆動装置３５については周知の構成を採用できるので、説明は省略する。

本形態の光ヘッド装置１では、半導体レーザ１１から光記録ディスク１００に向かう往路と光記録ディスク１００から信号検出用受光素子４３に向かう復路とを分離する光路分離素子として偏光ビームスプリッタ１５が用いられており、グレーティング１３と偏光ビームスプリッタ１５との間には１／２波長位相差板４５が配置されている。また、立ち上げミラー２０と対物レンズ３０との間には１／４波長位相差板４７が配置されている。従って、半導体レーザ１１から例えばＰ偏光光が出射されると、１／２波長位相差板４５によって、偏光ビームスプリッタ１５からはＳ偏光光が出射される。このＳ偏光光は、１／４波長位相差板４７によって円偏光化された後、対物レンズ３０を介して光記録ディスク１００で集光される。また、光記録ディスク１００で円偏光光として反射したレーザ光は、１／４波長位相差板４７によってＰ偏光光として偏光ビームスプリッタ１５に入射し、信号検出用受光素子４３に向けて導かれる。

ここで、上記の光学素子はいずれも、図１（Ｂ）に模式的に示すように、光記録ディスク１００の半径方向Ａに走査されるフレーム１０上に支持され、本形態において、各光学素子は、半導体レーザ１１から出射されたレーザ光が立ち上げミラー２０に対して光記録ディスク１００のトラック接線方向Ｂから入射するように配置されている。

（モニター光を検出するための構成）
図２は、本発明を適用した光ヘッド装置において光記録ディスクに集光されるスポットの形状を示す説明図である。図３は、本発明を適用した光ヘッド装置においてレーザ光をモニターするための構成を示す説明図である。

図１（Ａ）において、本形態の光ヘッド装置１では、半導体レーザ１１から出射されるレーザ光Ｌは、楕円の強度分布をもっており、これを円形開口の対物レンズ３０で光記録ディスク１００上に集光させると、図２に示すように、スポットＬ１は楕円形状となる。従って、本形態では、半導体レーザ１１の出射光軸周りの角度位置を所定の向きに調整し、光記録ディスク１００に集光される楕円状のスポットＬ１の長軸Ｌ１１が光記録ディスク１００の半径方向Ａおよび光記録ディスク１００のトラック接線方向Ｂの双方に対して斜め４５°に配向させてある。

また、図３に示すように、立ち上げミラー２０は、その反射面に対する法線方向からみたときの平面形状が矩形であり、そのうちの上辺２１および下辺２２がレーザ光ＬのファーフィールドパターンＬ２の長軸Ｌ２１と略直交するように斜めに配置されている。また、立ち上げミラー２０は、それを斜めに配置した状態で上辺２１（端縁）から背後に向けてファーフィールドパターンＬ２の長軸Ｌ２の方向における端部の光が漏れるように配置されている。従って、本形態では、立ち上げミラー２０の背後にモニター用受光素子４０を配置し、立ち上げミラー２０の上辺２１から背後に漏れた光をモニター用受光素子４０によって受光、検出し、半導体レーザ１１の出力を制御するようになっている。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の光ヘッド装置１において、半導体レーザ１１から出射されたレーザ光Ｌは、立ち上げミラー２０の上辺２１で背後に漏れ、この漏れてくる光をモニター用受光素子４０が受光する。このため、立ち上げミラー２０をハーフミラーで構成する必要がない。また、立ち上げミラー２０の上辺２１で漏れる光は、レーザ光ＬのファーフィールドパターンＬ２の長軸Ｌ２１の方向の端部の光であり、情報の記録、再生に用いられない部分である。従って、情報の記録、再生に用いるレーザ光Ｌの利用効率を低下させることなくレーザ光Ｌの出射光量をモニターできる。それ故、光記録ディスク１００への高速記録化を図ることができるなどの利点がある。

また、モニター用受光素子４０が受光するレーザ光Ｌが漏れてくる立ち上げミラー２０の上辺２１は、ファーフィールドパターンＬ２の長軸Ｌ２１に対して略直交する方向に直線的に延びているため、上辺２１は、ファーフィールドパターンＬ２の長軸Ｌ２１を中心に線対称である。従って、半導体レーザ１１からの出射強度が変わったとき、レーザ光Ｌの強度分布が変動した場合でも、モニター用受光素子４０が検出する信号のリニアリティを確保できる。

ここで、光記録ディスク１００に集光される楕円状のスポットＬ１の長軸Ｌ１１を、図４（Ａ）に示すように、光記録ディスク１００のトラック接線方向Ｂと平行に配置した場合には、図４（Ｂ）に示すように、立ち上げミラー２０のサイズなどを調整してその上辺２１からレーザ光Ｌの一部が漏れるように構成すればよい。しかるに本形態では、光記録ディスク１００に集光される楕円状のスポットＬ１の長軸Ｌ１１が光記録ディスク１００の半径方向Ａおよび光記録ディスク１００のトラック接線方向Ｂの双方に対して斜めに配向しているので、それに合わせて、立ち上げミラー２０を斜めに傾かせている。従って、立ち上げミラー２０としては矩形のものを用いた場合でも、モニター用受光素子４０が受光するレーザ光Ｌが漏れてくる立ち上げミラー２０の上辺２１が、ファーフィールドパターンＬ２の長軸Ｌ２１に対して略直交する方向に直線的に延びている構成を実現できる。

また、本形態では、光記録ディスク１００に集光される楕円状のスポットＬ１の長軸Ｌ１１が光記録ディスク１００の半径方向Ａおよび光記録ディスク１００のトラック接線方向Ｂの双方に対して斜め４５°に配向しているため、楕円の長軸Ｌ１１をトラック接線方向Ｂに向かせた場合と比較して、隣接トラックとの信号のクロストークを改善できる。また、楕円の長軸Ｌ１１を光記録ディスク１００の半径方向Ａに向かせた場合と比較して、ピット列方向に光を絞り込むサイズが小さいので、記録再生信号が劣化しない。それ故、光記録ディスク１００の高密度記録化に対応することができる。

さらに本形態では、光路分離素子として偏光分離スプリッタ１５を用いているので、レーザ光Ｌの利用効率をさらに高めることができ、さらなる光記録ディスク１００への高速記録化を図ることができる。また、光学素子のレイアウトにおいて、立ち上げミラー２０に対してレーザ光Ｌが光記録ディスク１００のトラック接線方向Ｂから入射するので、１／４波長位相差板４７の遅相軸を略４５°に設定することができ、レーザ光Ｌの偏光性を利用することにより光の利用効率を高めた場合でも、成形条件によって半径方向で生じる光記録ディスク１５自身の複屈折率の変動の影響を排除できる。

（その他の実施の形態）
上記形態では、立ち上げミラー２０として矩形のミラーを用い、その上辺２１でレーザ光ＬのファーフィールドパターンＬ２の長軸Ｌ２１の方向の端部の光をモニター用受光素子４０に導いたが、図５に示すように、矩形の立ち上げミラー２０の角部をＣ面加工により除去して形成した斜辺２５でレーザ光ＬのファーフィールドパターンＬ２の長軸Ｌ２１の方向の端部の光をモニター用受光素子４０に導いてもよい。

また、図３および図４に示す形態では、モニター用受光素子４０が受光するレーザ光Ｌが漏れてくる立ち上げミラー２０の端縁が、ファーフィールドパターンＬ２の長軸Ｌ２１に対して略直交する方向に直線的に延びている構成であったが、図６に示すように、モニター用受光素子４０が受光するレーザ光Ｌが漏れてくる立ち上げミラー２０の端縁２５が円弧状であってもよい。但し、この場合も、端縁２５がファーフィールドパターンＬ２の長軸Ｌ２１を中心に略線対称な形状とすれば、半導体レーザ１１からの出射強度が変わったときにレーザ光Ｌの強度分布が変動した場合でも、モニター用受光素子４０が検出する信号のリニアリティを確保できる。

さらに上記形態では、半導体レーザ１１から出射されたレーザ光が立ち上げミラー２０に対して光記録ディスク１００のトラック接線方向Ｂから入射するように構成されていたが、半導体レーザ１１から出射されたレーザ光が立ち上げミラー２０に対して光記録ディスク１００の半径方向Ａから入射するように構成して、成形条件によって半径方向で生じる光記録ディスク１５自身の複屈折率の変動の影響を排除してもよい。

（Ａ）、（Ｂ）は、本発明を適用した光ヘッド装置の光学系を示す概略構成図、および各種光学素子のフレームへの搭載構造を模式的に示す平面図である。 本発明を適用した光ヘッド装置において光記録ディスクに集光されるスポットの形状を示す説明図である。 本発明を適用した光ヘッド装置においてレーザ光をモニターするための構成を示す説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明の参考例に係る光ヘッド装置において光記録ディスクに集光されるスポットの形状を示す説明図、およびレーザ光をモニターするための構成を示す説明図である。 本発明を適用した別の光ヘッド装置においてレーザ光をモニターするための構成を示す説明図である。 本発明を適用したさらに別の光ヘッド装置においてレーザ光をモニターするための構成を示す説明図である。 従来の光ヘッド装置の光学系を示す概略構成図である。 別の従来の光ヘッド装置の光学系を示す概略構成図である。

符号の説明

１ 光ヘッド装置
１１ 半導体レーザ
１５ 偏光ビームスプリッタ（光路分離素子）
２０ 立ち上げミラー
３０ 対物レンズ
４０ モニター用受光素子
４３ 信号検出用受光素子
４７ １／２波長位相差板
１００ 光記録ディスク

Claims (5)

1. 少なくとも、半導体レーザと、該半導体レーザから出射されたレーザ光を光記録ディスクに向けて立ち上げる立ち上げミラーと、該立ち上げミラーにより立ち上げられたレーザ光を光記録ディスクに集光させる対物レンズと、前記光記録ディスクからの戻り光を検出する信号検出用受光素子と、前記半導体レーザから前記光記録ディスクに向かう光路と前記光記録ディスクから前記信号検出用受光素子に向かう光路とを分離する光路分離素子と、前記半導体レーザの出力を制御するために前記レーザ光をモニターするモニター用受光素子とを有する光ヘッド装置において、
   前記光記録ディスクに集光される楕円状の光スポットの長軸が前記光記録ディスクの半径方向および前記光記録ディスクのトラック接線方向の双方に対して斜めに配向し、
   前記モニター用受光素子は、前記立ち上げミラーの背後で当該立ち上げミラーの端縁から漏れてくる前記レーザ光のファーフィールドパターンの長軸方向端部の光を受光することを特徴とする光ヘッド装置。
2. 請求項１において、前記光路分離素子は、偏光分離スプリッタであり、
   前記立ち上げミラーと前記対物レンズとの間に１／４波長位相差板が配置され、
   前記レーザ光は、前記立ち上げミラーに対して前記光記録ディスクの半径方向あるいはトラック接線方向から入射することを特徴とする光ヘッド装置。
3. 請求項１または２において、前記モニター用受光素子が受光するレーザ光が漏れてくる前記立ち上げミラーの端縁は、前記ファーフィールドパターンの長軸に対して略直交する方向に直線的に延びていることを特徴とする光ヘッド装置。
4. 請求項３において、前記立ち上げミラーは、反射面に対する法線方向からみたときの平面形状が矩形であり、
   前記立ち上げミラーは、その４辺のうちの１辺が前記端縁として前記レーザ光のファーフィールドパターンの長軸に対して略直交するように斜めに配置されていることを特徴とする光ヘッド装置。
5. 請求項１または２において、前記モニター用受光素子が受光するレーザ光が漏れてくる前記立ち上げミラーの端縁は、前記ファーフィールドパターンの長軸を中心に略線対称な形状を備えていることを特徴とする光ヘッド装置。

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