JP3908002B2 - 光ピックアップおよび光ディスク装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ピックアップおよびそれを搭載した光ディスク装置に係り、特に、レーザの光出力の安定化を図るようにした技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光ディスク装置の光ピックアップの光源としては、半導体レーザが広く用いられている。この半導体レーザは、ガスレーザと比較して小型、安価、低消費電力等の長所を有している。光ディスク装置に使用される半導体レーザは、インデックスガイド型（屈折率導波型）とゲインガイド型（利得導波型）とに大別され、前者はレーザの発振波長のスペクトル本数が１本であり、これをシングルモードと呼び、後者はレーザの発振波長のスペクトル本数が複数であり、これをマルチモードと呼ぶ。
【０００３】
光ディスク装置を小型化する上では、ノイズの問題からマルチモードが望ましく、種々の再生装置に使用されている。しかし、高出力パワーが必要な記録装置においては、シングルモードが使用されている。ところで、これらのレーザは、周囲温度変化等によって光出力が変動することが確かめられており、このように変動するレーザの出力を安定させる手法として、従来は、大きく分けて以下の２つの手法の何れかが採られていた。
【０００４】
その１つは、半導体レーザの前方出射光を利用してレーザの駆動電流を制御し、レーザの光出力（出射光量）を一定に保つ手法で、一般にフロントモニタ法と呼ばれている（これについて必要であれば、特開昭６０−１０３５２９号公報を参照されたい）。
【０００５】
このフロントモニタ法の構成を図４に示す。図４に示す構成において、半導体レーザ（半導体レーザ素子）１１の出射光（前方出射光）２１はコリメートレンズ１２によって平行光にされ、低反射率の膜を塗布したビームスプリッタ１３’で約５％が反射され、残りの約９５％が透過されて、集光レンズ１４を通って光ディスク１５に到達する。ビームスプリッタ１３’で反射された約５％の光は、受光素子４１で取り込まれて、この受光素子４１からの電気信号がフィードバック制御回路４２に出力される。そして、フィードバック制御回路４２が、受光素子４１から出力される信号レベルを一定に保つようにレーザ駆動電流を制御することにより、半導体レーザ１１の出射光量の安定化が図られる。なお、光ディスク１５からの反射光２２は、集光レンズ１４を通してビームスプリッタ１３’に導入され、ビームスプリッタ１３’で反射した光（図中点線で表している）が、図示せぬ情報検出用等の光検出器で検出される。
【０００６】
また、いま１つの手法は、半導体レーザの後方出射光を利用してレーザの駆動電流を制御し、レーザの光出力（出射光量）を一定に保つ手法で、一般にバックモニタ法と呼ばれている。
【０００７】
このバックモニタ法の構成を図５に示す。図５に示すように、半導体レーザ１１の後方出射光２４が、半導体レーザ素子と同一パッケージ内に組み込んだ受光素子４１で受光され、この受光素子４１からの電気信号がフィードバック制御回路４２に出力される。そして、フィードバック制御回路４２が、受光素子４１から出力される信号レベルを一定に保つように、レーザ駆動電流を制御することにより、半導体レーザ１１の出射光量の安定化が図られる。なお、光ディスク１５からの反射光２２は、集光レンズ１４を通してビームスプリッタ１３’に導入され、ビームスプリッタ１３’で反射した光（図中点線で表している）が、図示せぬ情報検出用等の光検出器で検出される。
【０００８】
ところで、光ディスク装置においては、光ディスク上に収束する光スポットの合焦点を調整するように集光レンズ駆動装置をディスク面に垂直な方向に制御するためのフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）、トラックを常に追従するために集光レンズ駆動装置をディスク面と水平方向に制御するためのトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）など、各種の制御信号を利用する。この信号を得るための方法の１つとして、ホログラムレーザを使用した構成がある（これについて必要であれば、特開平５−１５９３１６号公報を参照されたい）。
【０００９】
このホログラムレーザを用いた光ピックアップの構成を図６に、ホログラムレーザ部の構成を図７に、それぞれ示す。図６中のホログラムレーザ部１６は、図７にその詳細を示すように、半導体レーザ素子を内蔵したパッケージ３０とホログラムガラス３３とを組み合わせたものからなっている。半導体レーザに近接したホログラムガラス３３には、半導体レーザ側に、レーザ発光点３１からの出射光を、０次、±１次のわずかに角度の異なる３つのビームに分けるための回折格子３２が形成されていると共に、それと反対側（ディスク側）に、３分割のホログラム素子３４が形成されている。回折格子３２で分けられた３ビームは、ＴＥＳなど各種の信号に利用される。光ディスク１５で反射した光は、ホログラム素子３４によって再び０次、±１次光に回折され、このうちの１次回折光２７を、半導体レーザ素子のパッケージ３０に配設した受光素子３５で受光させることによって、各種信号の検出を行うようになっている。
【００１０】
ここで注意すべきは、半導体レーザ側の回折格子３２による回折角に比べて、ホログラム素子３４による回折角は十分大きいということである。このため、光ディスクから反射してきた光に対しては制御信号に利用することができるが、レーザからの出射時にホログラム素子３４で回折される出射±１次回折光２６、２６は、光学系には入射させず、一般的に利用されないようになっていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のフロントモニタ法においては、情報の読み取りもしくは書き込みに利用する光の一部を、レーザ出力の安定化のため行う光検出で利用するため、光の損失が大きく、高速の読み取り時や情報書き込み時など高出力が必要な場合において、レーザパワーのロスが生じてしまう。また、レーザ光を受光素子４１に導くためにビームスプリッタ１３’の一面全てに約５％といった比較的低い反射率の反射膜を塗布する必要があるが、製造上約２〜８％の公差が生じてしまい、個々の装置のモニタ出力のばらつきが大きくなってしまう。
【００１２】
また、前記したバックモニタ法では、レーザ１１の前方出射光２１をロスなく光ディスクに集光させることができるが、後方出射光２４と前方出射光２１の空間分布は完全な対称状態で時間変動をするわけではないため、後方出射光２４の光量を一定にしても、実際に情報を読み書きするのに使用する前方出射光２１の光量は、必ずしも一定にならない。さらに、高速応答が必要な場合において利用するのは困難である。
【００１３】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、光出力（出射光量）を安定化させるのにフロントモニタ法を用いる光ピックアップにおいて、情報の読み書きに使用するレーザパワーのロスを可及的に低減させることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明においては、これまでは利用していなかったホログラムレーザ部のホログラム素子の１次回折光（出射１次回折光）を、フロントモニタに使用する。すなわち、情報の読み取り、書き込みに使用するホログラム素子の０次回折光のうちディスク記録再生に利用される光束を全て（本明細書でいう全てとは、理論設計上での全てを意味している）通過させ、１次回折光の少なくとも一部分を反射させることで、レーザパワーのロスを減らす。例えば、ホログラム素子の０次回折光は全て通過させ、１次回折光のみを反射させるために、２つのプリズムの傾斜面を貼り合わせた構成のビームスプリッタにおいて、４５度傾斜した面の光源（半導体レーザー）から距離の遠い側の一部分を切削し、空気の層を生成させると共に、その部分を照射している１次回折光を全反射させるように傾斜角を任意に設定するようにされ、これにより、１次回折光のみを反射させるための反射膜を全く必要としないため、安価でモニタ出力のばらつきも少なくなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００１７】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る光ピックアップの構成を示す図である。図１において、１６は図７に示したような構成をとるホログラムレーザ部、１３は２つのプリズムの傾斜面（４５度の傾斜面）同志を貼り合わせて構成されたビームスプリッタ、１７はビームスプリッタの傾斜面の一部に形成された反射膜、１２はコリメートレンズ、１４は集光レンズ、１５は光ディスク、４３は光検出器、４２はレーザドライバとしてのフィードバック制御回路である。また、２５は、ホログラムレーザ部１６のホログラム素子からの０次回折光、２６、２６はホログラムレーザ部１６のホログラム素子からの１次回折光（±１次回折光）である。
【００１８】
前記反射膜１７は、光軸に対して４５度傾斜したビームスプリッタ１３の傾斜面における、半導体レーザから最も遠い部位に、塗布によって形成されており、反射率が約９５％といった高反射率の反射膜とされている。
【００１９】
図１に示す構成において、ホログラムレーザ部１６の半導体レーザから出射された光ビームは、ホログラムレーザ部１６のホログラムガラス３３のホログラム素子３４（図７参照）によって回折され、そのうちの０次回折光２５は、ビームスプリッタ１３を透過し、コリメートレンズ１２によって平行光にされ、集光レンズ１４によって光ディスク１５に集光される。そして、光ディスク１５に集光された０次回折光は、光ディスク１５で反射され、集光レンズ１４、コリメートレンズ１２、ビームスプリッタ１３を通って、再びホログラムレーザ部１６のホログラム素子に戻り、ホログラム素子で再び回折され、その１次回折光をホログラムレーザ部１６の受光素子３５（図７参照）で受光して、各種信号を得るようになっている。
【００２０】
一方、ホログラム素子による２つの１次回折光２６のうち、ビームスプリッタ１３の傾斜面における半導体レーザから遠い側に照射する１次回折光は、前記した約９５％といった高反射率の反射膜１７によって反射され、光出力安定用のための光検出器４３にて受光される。そして、この光検出器４３からの電気信号がフィードバック制御回路４２に出力され、フィードバック制御回路４２が、光検出器４３から出力される信号レベルを一定に保つように、レーザ駆動電流を制御することにより、半導体レーザの出射光量の安定化が図られるようになっている（つまり、光検出器からの電気信号を反転増幅し、半導体レーザの印加電流に負帰還をかけ、光検出器から発生する信号を一定にすることで、半導体レーザの出射光量を安定化させる）。
【００２１】
このように本実施形態においては、フロントモニタ法を用いる光ピックアップにおいて、情報の読み取り、書き込みに使用するホログラム素子の０次回折光を全て通過させ、１次回折光のみを光出力安定化に使用するため、情報の読み書きに使用するレーザーパワーのロスを可及的に少なくすることができる。
【００２２】
＜第２実施形態＞
図２は、本発明の第２実施形態に係る光ピックアップの構成を示す図であり、同図において、先の実施形態と同一のもには同一符号を付し、その説明は重複を避けるため割愛する（なお、これは以下の実施形態においても同様である）。
【００２３】
本実施形態が前記第１実施形態と相違するのは、第１実施形態のビームスプリッタに設けた反射膜１７に代えて、光軸に対して４５度傾斜したビームスプリッタ１３の傾斜面における半導体レーザから遠い側の、一方のプレズムの隅部を切削して、この切削部位に到達する１次回折光が全反射するような角度の全反射用傾斜面１８として、もう一方の切削していないプリズムと貼り合わせたとき、その部分に空気の層が存在するように構成してある。
【００２４】
本実施形態においては、半導体レーザから出射されホログラム素子によって回折された１次回折光のうち、ビームスプリッタ１３の４５度傾斜面における半導体レーザから遠い側に照射する１次回折光は、上記の全反射用傾斜面１８で全反射され、光検出器４３によって受光される。そして、この光検出器４３からの電気信号がフィードバック制御回路４２に出力され、フィードバック制御回路４２が、光検出器４３から出力される信号レベルを一定に保つように、レーザ駆動電流を制御することにより、半導体レーザの出射光量の安定化が図られるようになっている。
【００２５】
なお、本実施形態においても第１実施形態と同様に、ホログラム素子から０次回折光は、ビームスプリッタにより何らの影響も受けることなく、全て光ディスクに集光することができることは、言うまでもない。
【００２６】
このような構成をとる本実施形態においては、前記した第１実施形態の効果に加えて、反射膜を形成することなく単に切削加工を施せばよいので、ビームスプリッタを安価なものとすることができ、モニタ出力のばらつきも少なくすることができる。
【００２７】
＜第３実施形態＞
図３は、本発明の第３実施形態に係る光ピックアップの構成を示す図である。本実施形態は、波長の異なるレーザを２つ持つ光ピックアップへの適用例であり、このような光ピックアップとしては、異なる２種類の光ディスクに対応できるように、例えばＤＶＤ−ＲＯＭ等の再生専用レーザと、ＣＤ−ＲやＶＤ−ＲＷといった再生／記録用レーザとをもつものが、挙げられる。
【００２８】
図３において、５１は再生／記録用のホログラムレーザ部、５２は再生専用のホログラムレーザ部であり、２つのホログラムレーザ部５１、５２は、ビームスプリッタ１３を中心として９０度の角度にそれぞれ配置されている。ビームスプリッタ１３の光軸に対して４５度傾斜した傾斜面には、ダイクロイック膜が塗布されており、ある波長の光については全て反射し、別のある波長の光についは全て透過するという特性がある。
【００２９】
高速応答を必要としない再生専用のホログラムレーザ部５２のホログラム素子からの０次回折光２８は、ビームスプリッタ１３のダイクロイック膜によって全て反射され、コリメートレンズ１２、集光レンズ１４を通過して、光ディスク１５上に収束する。そして、光ディスク１５に集光されたホログラムレーザ部５２からの０次回折光２８は、光ディスク１５で反射され、集光レンズ１４、コリメートレンズ１２を通って、ビームスプリッタ１３により再び反射されて、ホログラムレーザ部５２のホログラム素子に戻り、ホログラム素子で再び回折され、その１次回折光をホログラムレーザ部５２の受光素子で受光して、各種信号を得るようになっている。
【００３０】
この再生専用のホログラムレーザ部５２の光出力安定化は、ホログラムレーザ部５２のパッケージ内の受光素子によって、半導体レーザの後方出射光を受光することで実現する。再生専用のホログラムレーザ部５２では、フロントモニタ法を利用しないため、前方出射光は全てディスクに到達しパワーのロスが少なく、図４に示した構成のように、数％を透過させるといった複雑な膜設計を行う必要がない。
【００３１】
再生／記録用のホログラムレーザ部５１に関しては、前記第１実施形態と同様で、再生／記録用のホログラムレーザ部５１のホログラム素子からの０次回折光２５は、ビームスプリッタ１３を透過し、コリメートレンズ１２、集光レンズ１４を通過して、光ディスク１５上に収束する。そして、光ディスク１５に集光された０次回折光は、光ディスク１５で反射され、集光レンズ１４、コリメートレンズ１２、ビームスプリッタ１３を通って、ホログラムレーザ部５１のホログラム素子に戻り、ホログラム素子で再び回折され、その１次回折光をホログラムレーザ部５１の受光素子で受光して、各種信号を得るようになっている。
【００３２】
また、再生／記録用のホログラムレーザ部５１のホログラム素子による２つの１次回折光２６のうちの一方は、前記第１実施形態と同様に、ビームスプリッタ１３の前記した高反射率の反射膜１７によって反射され、光出力安定用のための光検出器４３にて受光される。なお、再生／記録用のホログラムレーザ部５１の１次回折光２６を光検出器４３に導くための構成は、前記第２実施形態の構成を採用してもよい。
【００３３】
かような構成をとる本実施形態においては、高速応答を必要としないレーザ側においてはバックモニタを使用し、高速、高出力で光ディスクに記録を行うレーザ側に対しては、第１または第２実施形態によるフロントモニタ法を利用することによって、２つのレーザを持つコンボピックアップを搭載した光ディスク装置に対して、高出力を確保し、高精度の記録を行うことができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、情報の読み取り、書き込みに使用するホログラム素子の０次回折光のうちディスク記録再生に利用される光束を全て通過させ、１次回折光を光出力安定化に使用するため、パワーのロスの少ない光ピックアップおよびそれを搭載した光ディスク装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光ピックアップの構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る光ピックアップの構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る光ピックアップの構成図である。
【図４】フロントモニタ法をとる従来の光ピックアップの構成図である。
【図５】バックモニタ法をとる従来の光ピックアップの構成図である。
【図６】ホログラムレーザを用いた従来の光ピックアップの構成図である。
【図７】ホログラムレーザ部の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ 半導体レーザ
１２ コリメートレンズ
１３、１３’ ビームスプリッタ
１４ 集光レンズ
１５ 光ディスク
１６ ホログラムレーザ部
１７ 反射膜
１８ 全反射用傾斜面
２１ 出射光（前方出射光）
２２ 反射光
２３ モニタ用の光
２４ 後方出射光
２５ ホログラム素子による０次回折光（出射０次回折光）
２６ ホログラム素子による１次回折光（出射１次回折光）
２７ 光ディスクからの反射光の１次回折光
２８ ０次回折光（出射０次回折光）
３０ パッケージ
３１ レーザ発光点
３２ 回折格子
３３ ホログラムガラス
３４ ホログラム素子
３５ 受光素子
４１ 受光素子
４２ フィードバック制御回路
４３ 光検出器
５１ 再生／記録用のホログラムレーザ部
５２ 再生専用のホログラムレーザ部

Claims (4)

1. 半導体レーザと、該半導体レーザから前方に出射されるレーザ光を０次回折光と１次回折光に分割するホログラム素子と、前記半導体レーザからの出射光量を検出するための光検出器とを備えた光ピックアップにおいて、
   前記ホログラム素子による０次回折光のうちディスク記録再生に利用される光束を全て透過させて光ディスクに導き、前記ホログラム素子による１次回折光の少なくとも一部分を反射させて前記光検出器に導くビームスプリッタを設け、
   前記ビームスプリッタは、２つのプリズムの４５度傾斜した傾斜面同志を貼り合わせた構成をとり、ビームスプリッタの４５度傾斜した面の前記半導体レーザから距離の遠い側の一部分を切削して、１次回折光を全反射させる全反射用傾斜面を形成して、前記ホログラム素子による１次回折光の少なくとも一部分のみを前記光検出器に導き、前記ホログラム素子による０次回折光は全て通過させるようにしたことを特徴とする光ピックアップ。
2. 請求項１に記載において、
   前記半導体レーザとは別個に、第２の半導体レーザをもつコンボピックアップの構成をとり、前記第２の半導体レーザの前方出射光を前記ビームスプリッタで全反射させて光ディスクに導くようにしたことを特徴とする光ピックアップ。
3. 請求項２記載において、
   前記第２の半導体レーザの後方出射光を検出する光検出器を設けたことを特徴とする光ピックアップ。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の光ピックアップを搭載したことを特徴とする光ディスク装置。

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