JP2010003331A - 光ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多波長光源を用いるタイプの光ヘッド装置において、戻り光の光源への入射を確実かつ安価に防止することのできる構成を提供すること。
【解決手段】光ヘッド装置１において、光記録媒体１０からの戻り光は、１／４波長板５０を透過した際、光源２０からの出射光と異なる偏光に変換されてビームスプリッタ４０に到達するため、戻り光の一部が光源２０に向かおうとしても、かかる光は、偏光プリズム６０によって光源２０への入射が阻止される。また、偏光プリズム６０は、波長依存性がほとんどない。それ故、光源２０が多波長光源２０ａであっても、双方の波長において戻り光が光源２０に入射することを防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＤ（Compact Versatile Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光記録媒体に対して情報の記録や再生を行なうための光ヘッド装置に関するものである。

光記録媒体に対して情報の記録や再生を行なうための光ヘッド装置は、図５に示すように、半導体レーザからなる光源２０と、この光源２０からの出射光を光記録媒体１０に集光する対物レンズ７０と、光記録媒体１０からの戻り光を検出する信号検出用受光素子３０と、光源２０から対物レンズ７０に向かう光路と対物レンズ７０から信号検出用受光素子３０に向かう光路とを分離するビームスプリッタ４０とを有しており、ビームスプリッタ４０から対物レンズ７０に向かう光路には、立ち上げミラー８４が配置されている。また、ビームスプリッタ４０と信号検出用受光素子３０との間にはセンサーレンズ８１が配置され、光源２０とビームスプリッタ４０との間には３ビーム生成用の回折素子８５が配置されている。ビームスプリッタ４０は、光源２０からの出射光を反射して対物レンズ７０に導き、光記録媒体１０からの戻り光を透過して信号検出用受光素子３０に導くハーフミラー４０ａであり、ハーフミラー４０ａの背後には、光源２０からの出射光のうち、ハーフミラー４０ａを透過した光を受光するモニター用受光素子８２が配置されている。

このように構成した光ヘッド装置１において、光記録媒体１０からの戻り光は、その一部がビームスプリッタ４０（ハーフミラー４０ａ）を透過して信号検出用受光素子３０に向かうが、残りの一部は、ビームスプリッタ４０（ハーフミラー４０ａ）を反射して光源２０に向かってしまう。その結果、光源２０では、出射光と戻り光との干渉によって、光源２０からの出射光強度が不安定になり、情報の記録や再生が行なえなくなってしまう。

そこで、ビームスプリッタ４０から対物レンズ７０に向かう光路に１／４波長板５０を配置するとともに、回折素子８５を偏光性回折素子８５ａとして構成することが提案されている（特許文献１参照）。

かかる構成によれば、例えば、光源２０から出射されたＰ偏光の光は、偏光性回折素子８５ａを透過した後、ビームスプリッタ４０で反射して１／４波長板５０に向かい、１／４波長板５０を透過した際、円偏光となって光記録媒体１０に到達する。また、光記録媒体１０からの戻り光は、１／４波長板５０を透過した際、Ｓ偏光に変換されてビームスプリッタ４０に到達する。このため、戻り光の一部がビームスプリッタ４０で反射して光源２０に向かうとしても、かかるＳ偏光の光は、偏光性回折素子８５ａにより回折を受けて光源２０からそれて光源２０に到達しない。
特開２００２−１７０２７２号公報

しかしながら、図５を参照して説明した構成を採用した場合、コストが増大するという問題点がある。すなわち、偏光性回折素子８５ａは、深さが２．６μｍの溝を５μｍ程度のピッチで形成した後、高分子液晶層を充填するなどの工程が必要であるため、製造工程数が多い上に歩留まりが低いので、部品コストが高い。

また、図５を参照して説明した構成は、ＣＤ専用あるいはＤＶＤ専用の光ヘッド装置１のように、光源２０から単一波長のレーザ光が出射される場合には適用できるが、ＣＤおよびＤＶＤの双方に対応する光ヘッド装置１のように、光源２０として、波長の異なるレーザ光が出射される多波長光源２０ａを用いた場合には適用できないという問題点がある。すなわち、偏光性回折素子８５ａは、波長依存性が大きいことから、その光学特性をＤＶＤに対して最適化すると、ＣＤの記録や再生を行なう際、戻り光の一部が光源２０に到達してしまい、出射光強度が不安定になってしまう。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、多波長光源を用いるタイプの光ヘッド装置において、戻り光の光源への入射を確実かつ安価に防止することのできる構成を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、光源と、該光源からの出射光を光記録媒体に集光する対物レンズと、前記光記録媒体からの戻り光を検出する光検出器と、前記光源から前記対物レンズに向かう光路と前記対物レンズ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ビームスプリッタとを有する光ヘッド装置において、前記光源は、波長の異なるレーザ光を出射する多波長光源であって、当該多波長光源から前記ビームスプリッタに向かう光路には、偏光プリズムが配置され、当該偏光プリズムから前記対物レンズに向かう光路には１／４波長板が配置されていることを特徴とする。

本発明において、１／４波長板は、前記偏光プリズムから対物レンズに向かう光路のいずれの位置に配置してもよく、前記１／４波長板は、例えば、前記ビームスプリッタから前記対物レンズに向かう光路に配置される。

本発明では、例えば、多波長光源から出射されたＰ偏光の光は、偏光プリズムを透過した後、ビームスプリッタで反射して１／４波長板を透過した際、円偏光となって光記録媒体に到達する。また、光記録媒体からの戻り光は、１／４波長板を透過した際、Ｓ偏光に変換されてビームスプリッタに到達する。このため、戻り光の一部がビームスプリッタで反射して光源に向かおうとしても、かかる光は、Ｓ偏光の光であるため、偏光プリズムで反射し、光源に到達しない。

また、多波長光源から出射されたＳ偏光の光が偏光プリズムで反射した後、ビームスプリッタで反射して１／４波長板を透過した場合には、円偏光となって光記録媒体に到達するので、光記録媒体からの戻り光は、１／４波長板を透過した際、Ｐ偏光に変換されてビームスプリッタに到達する。このため、戻り光の一部がビームスプリッタで反射して光源に向かおうとしても、かかる光は、Ｐ偏光の光であるため、偏光プリズムを透過し、光源に到達しない。

ここで、偏光プリズムの場合は、偏光性回折格子と違って、所定の波長域であれば、波長依存性がほとんどない状態に構成することができる。それ故、光源が多波長光源であっても、双方の波長において戻り光が光源に入射することを防止することができる。それ故、本発明によれば、出射光と戻り光との干渉を防止することができるので、出射光強度が安定であり、情報の記録や再生を確実に行なうことができる。

本発明において、前記ビームスプリッタは、前記光源からの出射光を反射して前記対物レンズに導き、前記光記録媒体からの戻り光を透過して前記信号検出用受光素子に導く構成を採用できる。ハーフミラーは、通常、透過率より反射率が高いので、光源からの出射光を反射して対物レンズに導き、光記録媒体からの戻り光を透過して信号検出用受光素子に導く場合のビームスプリッタとして用いるのに適している。また、ビームスプリッタとしてハーフミラーを用いれば、プリズムを用いた場合に比較して安価である。さらに、ハーフミラーは偏光性を有しないので、光記録媒体が複屈折性を有する場合でも、十分な光量をもって信号検出用受光素子に戻り光を入射させることができる。

本発明において、前記偏光プリズムの６面のうち、前記多波長光源からの出射光の入射面および出射面のみが平滑面になっており、他の４面は、粗面になっていることが好ましい。すなわち、多波長光源からビームスプリッタに向かう光路に配置された偏光プリズムにおいて、前記多波長光源からの出射光の入射面および出射面を除く４面は、光の入射あるいは出射に利用されないか、あるいは、かかる４面から出射される光は利用されないことから、かかる４面については研磨加工を省略することができ、研磨加工を省略すればその分、部品コストを低減することができる。

本発明において、前記偏光プリズムの６面のうち、前記多波長光源からの出射光の入射面および出射面のみに反射膜防止膜が形成され、他の４面に反射防止膜が形成されていないことが好ましい。すなわち、多波長光源からビームスプリッタに向かう光路に配置された偏光プリズムにおいて、前記多波長光源からの出射光の入射面および出射面を除く４面は、光の入射あるいは出射に利用されないか、あるいは、かかる４面から出射される光は利用されないことから、かかる４面については反射防止膜の形成を省略することができ、反射防止膜の形成を省略すればその分、部品コストを低減することができる。

本発明では、光記録媒体からの戻り光は、１／４波長板を透過した際、光源からの出射光と異なる偏光に変換されてビームスプリッタに到達するため、戻り光の一部が光源に向かおうとしても、かかる光は、偏光プリズムによって光源への入射が阻止される。また、偏光プリズムは、偏光性回折格子と違って、所定の波長域であれば、波長依存性がほとんどない状態に構成することができる。それ故、光源が多波長光源であっても、双方の波長において戻り光が光源に入射することを防止することができる。それ故、本発明によれば、出射光と戻り光との干渉を防止することができるので、出射光強度が安定であり、情報の記録や再生を確実に行なうことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明を適用した光ヘッド装置の基本的な構成は、図５を参照して説明した光ヘッド装置と同様であるため、対応関係が分りやすいように、共通する機能を有する部分には同一の符号を付して説明する。

［実施の形態１］
（光ヘッド装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光ヘッド装置の光学系を示す説明図である。図２および図３は各々、本発明を適用した光ヘッド装置に用いたハーフミラーおよび偏光プリズムの光学特性（分光特性）を示す説明図である。

図１において、本形態の光ヘッド装置１は、半導体レーザからなる光源２０と、この光源２０からの出射光を光記録媒体１０に集光する対物レンズ７０と、光記録媒体１０からの戻り光を検出する信号検出用受光素子３０と、光源２０から対物レンズ７０に向かう光路と対物レンズ７０から信号検出用受光素子３０に向かう光路とを分離するビームスプリッタ４０とを有している。

本形態において、光源２０は、ＣＤに対応する波長７９０ｎｍ帯域のレーザ光と、ＤＶＤに対応する波長６５０ｎｍ帯域のレーザ光とを出射する多波長光源２０ａ（２波長レーザ発光素子）である。

本形態において、ビームスプリッタ４０から対物レンズ７０に向かう光路には、コリメートレンズ８３や立ち上げミラー８４が配置され、ビームスプリッタ４０と信号検出用受光素子３０との間にはセンサーレンズ８１が配置されている。また、光源２０とビームスプリッタ４０との間には３ビーム生成用の回折素子８５が配置されている。

ビームスプリッタ４０は、光源２０からの出射光を反射して対物レンズ７０に導き、光記録媒体１０からの戻り光を透過して信号検出用受光素子３０に導くハーフミラー４０ａであり、ハーフミラー４０ａの背後には、光源２０からの出射光のうち、ハーフミラー４０ａを透過した光を受光するモニター用受光素子８２が配置されている。

かかるハーフミラー４０ａは、図２に示す光学特性を有しており、６５０〜７９０ｎｍの波長域においては、Ｐ偏光およびＳ偏光のいずれに対しても、８０〜９３％の反射率を備えている。このため、ハーフミラー４０ａは、光源２０からの出射光を効率よく対物レンズ７０に導く。また、ハーフミラー４０ａは、６５０〜７９０ｎｍの波長域においては、Ｐ偏光およびＳ偏光のいずれに対しても７〜２０％の透過率を備えている。このため、光記録媒体１０が複屈折性を有する場合でも、十分な光量をもって信号検出用受光素子３０に戻り光を入射させることができる。

但し、ビームスプリッタ４０としてハーフミラー４０ａを用いた場合、光記録媒体１０からの戻り光は、その一部がビームスプリッタ４０（ハーフミラー４０ａ）を透過して信号検出用受光素子３０に向かうが、残りの一部は、ビームスプリッタ４０（ハーフミラー４０ａ）を反射して光源２０に向かってしまう。

そこで、本形態では、光源２０からビームスプリッタ４０に向かう光路には偏光プリズム６０が配置されているとともに、偏光プリズム６０から対物レンズ７０に向かう光路には１／４波長板５０が配置されている。本形態において、１／４波長板５０は、ビームスプリッタ４０から対物レンズ７０に向う光路上において、コリメートレンズ８３と立ち上げミラー８４との間に配置されている。また、偏光プリズム６０は、光源２０から回折素子８５に向かう光路上に配置されている。

本形態において、偏光プリズム６０は、図３に示す光学特性を有しており、波長が６５０〜８６０ｎｍの広帯域において、Ｐ偏光についは９０％以上の透過率を備え、Ｓ偏光に対する透過率は１０％以下である。

ここで、偏光プリズム６０は、その６面のうち、多波長光源２０ａからの出射光の入射面６１および出射面６２は、研磨加工により平滑面として形成されているが、入射面６１および出射面６２を除く４面６６は、研磨加工が施されていない粗面になっている。また、偏光プリズム６０は、その６面のうち、多波長光源２０ａからの出射光の入射面６１および出射面６２には反射防止膜が形成されているが、入射面６１および出射面６２を除く４面６６には反射防止膜が形成されていない。

（作用）
このように構成した光ヘッド装置１では、多波長光源２０ａから出射されたＰ偏光の光は、偏光プリズム６０の偏光分離膜を透過した後、ビームスプリッタ４０で反射して１／４波長板５０に向かい、１／４波長板５０を透過した際、円偏光となって光記録媒体１０に到達する。また、光記録媒体１０からの戻り光は、１／４波長板５０を透過した際、Ｓ偏光に変換されてビームスプリッタ４０に到達する。このため、戻り光の一部がビームスプリッタ４０で反射して光源２０に向かおうとしても、かかる光は、Ｓ偏光の光であるため、偏光プリズム６０の偏光分離膜で反射し、面６６から出射されるので、光源２０に到達しない。また、偏光プリズム６０は、図３を参照して説明したように、偏光性回折格子と違って、所定の波長域であれば、波長依存性がほとんどない。従って、多波長光源２０ａ（光源２０）から出射される波長７９０ｎｍ帯域のレーザ光、および波長６５０ｎｍ帯域のレーザ光のいずれにおいても戻り光が光源２０に入射することを防止することができる。

（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では、光記録媒体１０からの戻り光は、１／４波長板５０を透過した際、光源２０からの出射光と異なる偏光に変換されてビームスプリッタ４０に到達するため、戻り光の一部が光源２０に向かおうとしても、かかる光は、偏光プリズム６０によって光源２０への入射が阻止される。また、偏光プリズム６０は、偏光性回折格子と違って、所定の波長域であれば、波長依存性がほとんどない。それ故、光源２０が多波長光源２０ａであっても、双方の波長において戻り光が光源２０に入射することを防止することができる。それ故、本形態によれば、光源２０（多波長光源２０ａ）での出射光と戻り光との干渉を防止することができるので、出射光強度が安定であり、情報の記録や再生を確実に行なうことができる。しかも、偏光プリズム６０は、偏光性回折格子と比較して安価である。

また、本形態では、ビームスプリッタ４０としてハーフミラー４０ａが用いられており、かかるハーフミラー４０ａは、透過率より反射率が高いので、光源２０からの出射光を反射して対物レンズ７０に導き、光記録媒体１０からの戻り光を透過して信号検出用受光素子３０に導く場合のビームスプリッタ４０として用いるのに適している。また、ビームスプリッタ４０としてハーフミラー４０ａを用いれば、プリズムを用いた場合に比較して安価である。さらに、ハーフミラー４０ａは偏光性を有しないので、光記録媒体１０が複屈折性を有する場合でも、十分な光量をもって信号検出用受光素子３０に戻り光を入射させることができる。

さらに、本形態において、偏光プリズム６０の６面のうち、多波長光源２０ａからの出射光の入射面６１および出射面６２を除く４面６６は、研磨加工が施されていない粗面である。すなわち、偏光プリズム６０において、多波長光源２０ａからの出射光の入射面６１および出射面６２を除く４面６６については研磨加工が省略されているため、その分、部品コストを低減することができる。また、偏光プリズム６０において研磨加工が省略されている面は粗面であり、かかる粗面から出射された光は散乱している。それ故、偏光プリズム６０から出射された不要な光が強い迷光となって信号検出用受光素子３０などに入射することがないという利点もある。

さらにまた、偏光プリズム６０の６面のうち、多波長光源２０ａからの出射光の入射面６１および出射面６２には反射防止膜が形成されているが、他の４面６６には反射防止膜が形成されていない。従って、反射防止膜を形成する面が少ない分、部品コストを低減することができる。

［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の形態２に係る光ヘッド装置１の光学系を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。

図４において、本形態の光ヘッド装置１も、実施の形態１と同様、半導体レーザからなる光源２０と、この光源２０からの出射光を光記録媒体１０に集光する対物レンズ７０と、光記録媒体１０からの戻り光を検出する信号検出用受光素子３０と、光源２０から対物レンズ７０に向かう光路と対物レンズ７０から信号検出用受光素子３０に向かう光路とを分離するビームスプリッタ４０とを有している。

本形態でも実施の形態１と同様、光源２０は、ＣＤに対応する波長７９０ｎｍ帯域のレーザ光と、ＤＶＤに対応する波長６５０ｎｍ帯域のレーザ光とを出射する多波長光源２０ａ（２波長レーザ発光素子）であり、ビームスプリッタ４０はハーフミラー４０ａである。

また、本形態でも実施の形態１と同様、ビームスプリッタ４０から対物レンズ７０に向かう光路には、コリメートレンズ８３や立ち上げミラー８４が配置され、ビームスプリッタ４０と信号検出用受光素子３０との間にはセンサーレンズ８１が配置され、光源２０とビームスプリッタ４０との間には３ビーム生成用の回折素子８５が配置され、ハーフミラー４０ａの背後にはモニター用受光素子８２が配置されている。

本形態においても、実施の形態１と同様、ハーフミラー４０ａは、図２に示す光学特性を有しており、６５０〜７９０ｎｍの波長域においては、Ｐ偏光およびＳ偏光のいずれに対しても、８０〜９３％の反射率、および７〜２０％の透過率を備えている。

また、本形態では、ビームスプリッタ４０から対物レンズ７０に向かう光路には１／４波長板５０が配置されているとともに、光源２０からビームスプリッタ４０に向かう光路には偏光プリズム６０が配置されている。かかる偏光プリズム６０は、図３に示す光学特性を有しており、６５０〜８６０ｎｍの波長域において、Ｓ偏光については９０％以上の反射率を備え、Ｐ偏光に対する反射率は１０％以下である。

また、本形態でも、偏光プリズム６０の６面のうち、多波長光源２０ａからの出射光の入射面６１および出射面６２は研磨加工が施された平滑面になっているが、他の４面６６は、研磨加工が施されていない粗面である。また、偏光プリズム６０の６面のうち、多波長光源２０ａからの出射光の入射面６１および出射面６２には反射防止膜が形成されているが、他の４面６６には、反射防止膜が形成されていない。

このように構成した光ヘッド装置１では、多波長光源２０ａから出射されたＳ偏光の光は、偏光プリズム６０の偏光分離膜で反射した後、ビームスプリッタ４０で反射して１／４波長板５０に向かい、１/４波長板５０を透過した後は、円偏光となって光記録媒体１０に到達する。このため、光記録媒体１０からの戻り光は、１／４波長板５０を透過した際、Ｐ偏光に変換されてビームスプリッタ４０に到達する。このため、戻り光の一部がビームスプリッタ４０で反射して光源２０に向かおうとしても、かかる光は、Ｐ偏光の光であるため、偏光プリズム６０の偏光分離膜を透過し、光源２０に到達しない。また、偏光プリズム６０は、図３を参照して説明したように、偏光性回折格子と違って、所定の波長域であれば、波長依存性がほとんどない。従って、光源２０が多波長光源２０ａであっても、双方の波長において戻り光が光源２０に入射することを防止することができる。それ故、本形態によれば、光源２０（多波長光源２０ａ）において出射光と戻り光との干渉を防止することができるので、出射光強度が安定であり、情報の記録や再生を確実に行なうことができるなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。

（他の実施の形態）
上記形態では、１／４波長板５０がビームスプリッタ４０（ハーフミラー４０ａ）から対物レンズ７０に向かう光路上に配置されていたが、偏光プリズム６０から対物レンズ７０に向かう光路上であれば、偏光プリズム６０からビームスプリッタ４０に向かう光路上に１／４波長板５０を配置してもよい。

上記形態において、ビームスプリッタ４０（ハーフミラー４０ａ）が、多波長光源２０ａからの出射光を反射して対物レンズ７０に導き、光記録媒体１０からの戻り光を透過して信号検出用受光素子３０に導く構成を採用したが、ビームスプリッタ４０（ハーフミラー４０ａ）が多波長光源２０ａからの出射光を透過して対物レンズ７０に導き、光記録媒体１０からの戻り光を反射して信号検出用受光素子３０に導く構成を採用してもよい。

上記形態では、光源２０として、ＣＤに対応する波長７９０ｎｍ帯域のレーザ光と、ＤＶＤに対応する波長６５０ｎｍ帯域のレーザ光とを出射する多波長光源２０ａ（２波長レーザ発光素子）を用いたが、光源２０として、ＤＶＤに対応する波長６５０ｎｍ帯域のレーザ光と、ＢＤ（ブルーレイディスク）に対応する波長４０５ｎｍ帯域のレーザ光とを出射する多波長光源２０ａ（２波長レーザ発光素子）を用いた光ヘッド装置１に本発明を適用してもよい。

上記形態では、多波長光源２０ａとして、２種類の波長のレーザ光を出射する２波長レーザ発光素子を用いた例を説明したが、３種類、あるいは３種類以上の波長のレーザ光を出射するレーザ発光素子を用いた場合に本発明を適用してもよい。

本発明の実施の形態１に係る光ヘッド装置の光学系を示す説明図である。 本発明を適用した光ヘッド装置に用いたハーフミラーの光学特性を示す説明図である。 本発明を適用した光ヘッド装置に用いた偏光プリズムの光学特性を示す説明図である。 本発明の実施の形態２に係る光ヘッド装置の光学系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説明図である。

符号の説明

１ 光ヘッド装置
１０ 光記録媒体
２０ 光源
２０ａ 多波長光源
３０ 信号検出用受光素子
４０ ビームスプリッタ
４０ａ ハーフミラー
７０ 対物レンズ

Claims (6)

1. 光源と、該光源からの出射光を光記録媒体に集光する対物レンズと、前記光記録媒体からの戻り光を検出する光検出器と、前記光源から前記対物レンズに向かう光路と前記対物レンズ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ビームスプリッタとを有する光ヘッド装置において、
   前記光源は、波長の異なるレーザ光を出射する多波長光源であって、
   当該多波長光源から前記ビームスプリッタに向かう光路には、偏光プリズムが配置され、
   当該偏光プリズムから前記対物レンズに向かう光路には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装置。
2. 前記１／４波長板は、前記ビームスプリッタから前記対物レンズに向かう光路に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド装置。
3. 前記ビームスプリッタは、前記光源からの出射光を反射して前記対物レンズに導き、前記光記録媒体からの戻り光を透過して前記信号検出用受光素子に導くことを特徴とする請求項１または２に記載の光ヘッド装置。
4. 前記ビームスプリッタは、ハーフミラーであることを特徴とする請求項３に記載の光ヘッド装置。
5. 前記偏光プリズムの６面のうち、前記多波長光源からの出射光の入射面および出射面のみが平滑面になっており、他の４面は、粗面になっていることを特徴とする請求項１乃４の何れか一項に記載の光ヘッド装置。
6. 前記偏光プリズムの６面のうち、前記多波長光源からの出射光の入射面および出射面のみに反射膜防止膜が形成され、他の４面に反射防止膜が形成されていないことを特徴とする請求項１乃５の何れか一項に記載の光ヘッド装置。

Images