JP3952625B2 - 光ヘッド装置 - Google Patents
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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の情報の記録や再生に用いる光ヘッド装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4に示す一般的な光ヘッド装置全体の光学系において、半導体レーザ1から出射した光は、対物レンズ6により光記録媒体(光ディスク)7上に集光される。光記録媒体7からの反射戻り光の一部はホログラム素子3に形成されたホログラムの回折格子により回折され、光検出器(受光素子)2へ向けて回折される。
【0003】
ここでは従来例として、ここでは半導体レーザ(以下、LDという)、ホログラフィックビームスプリッタ、3ビーム発生用の回折素子、受光素子を一体化したホログラムレーザユニットを用いた光ヘッド装置の場合を説明する。これは、図4において、ホログラム素子の部分に、ホログラフィックビームスプリッタ、3ビーム発生用の回折素子の機能を持たせたものである。ここで回折格子とは、格子(例えば縦線の並び)そのものを意味し、素子の意味ではない。
【0004】
従来から、ホログラムレーザユニットにおけるフォーカス誤差信号を得る方法の1つとして、ナイフエッジ法が提案されている。このナイフエッジ法とは、ビームスプリッタ用のホログラムが光ディスク面上の集光の位置での半径方向に平行な分割線で少なくとも2分割され、そのホログラムの少なくとも1つの領域からの回折光が、受光部の表面が隣接する2つの領域に分割された受光素子である光検出器の分割線付近に集光し、そして、この光検出器の隣接する2つの領域からのそれぞれの信号の差を得ることで、光ディスク上のフォーカス誤差信号を得る方法である。
【0005】
従来のホログラムによる回折光は、図6に示すような一本のピークを有する強度分布を持ち、光ディスク面上で合焦時(照射光の焦点があったとき)に、このピークを図7の分割線13上にスポット14として跨らせて集光させ、光検出器のA、B領域の光強度が等しくなるように調整していた。図6の横軸は光検出器上の分割線13を横切る方向の距離を表し、強度を表す縦軸とともに任意スケールである。横軸のゼロは分割線13の中心に対応する。
【0006】
このナイフエッジ法では、受光部の表面が分割された光検出器の分割線上に、ホログラムにより回折限界近くまで回折して、光スポット径を小さく集光する必要があり、LD、光検出器およびホログラムの組立精度が非常に厳しく要求されて、生産の歩留まりを低下させていた。
【0007】
また、このように回折限界近くまで小さなスポット径として光を集光した場合には、光検出器の分割線の影響が無視できなくなる。この光検出器の分割線上では、光信号の電気信号への変換効率が低い問題や、この分割線上に入射した光により発生するキャリヤの移動速度が遅いために、応答速度が低下する問題があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来技術が有していた前述のような問題を解決した、光ヘッド装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体レーザからの出射光を光記録媒体に導き、光記録媒体からの反射光を回折素子によって複数の回折光とし、そのうちの少なくとも1つの回折光は光検出器の2つ以上に分割された受光面の分割線近くに集光させることにより反射光強度を検出する光ヘッド装置において、回折素子は2つ以上の領域に分割され、その少なくとも1つの領域はさらに回折格子の周期の位相が140〜220度ずれた領域Sおよび領域Tを含む2つ以上の領域に分割されており、かつ領域Sおよび領域Tで回折された光記録媒体からの反射光が光検出器の受光面を2分する分割線の近くで分割線を挟んで集光されることを特徴とする光ヘッド装置を提供する。
【0010】
また、回折素子を領域Sと領域Tとに分割している分割線は光記録媒体表面における入射光の照射点位置での半径方向に平行である上記の光ヘッド装置を提供する。
また、光検出器の受光面の分割線が光を反射または吸収するように形成されている上記の光ヘッド装置を提供する。
【0011】
参考として、半導体レーザからの出射光を光記録媒体に導き、光記録媒体からの反射光を回折素子によって複数の回折光とし、そのうちの1つの回折光は光検出器の少なくとも2つに分割された受光面の分割線近くに集光させることにより反射光強度を検出する光ヘッド装置において、光検出器の受光面の分割線が光を反射または吸収するように形成されている光ヘッド装置を構成できる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明を詳細に説明する。本発明の光ヘッド装置で使用される回折素子は、回折効果を有するものであればどのような形態のものでもよいが、ここではホログラムの回折素子すなわちホログラム素子として説明する。
【0013】
図1(a)には、本発明におけるホログラム素子の一例としてのホログラムが円形であり、その中心を通る分割線12により2つの領域aとcに分割され、さらにそのうちの1つの領域aは、分割線11によりホログラムの回折格子の周期の位相が180度ずれた2つの領域S(上部)と領域T(下部)に別れているとして説明する。
【0014】
図1(b)は、本発明における光検出が5個の領域A、B、C、E、Fに別れた光検出器の概念図の一例である。ホログラム素子による複数の回折光のうち1つが集光する、領域Aと領域Bに分割された光検出器の表面の分割線13が示してあり、また、光検出器が他のC、EおよびFにも分割されている様子が表されている。
【0015】
図1(a)のホログラムの構造、図1(b)の光検出器の構成は、ナイフエッジ法によるフォーカス誤差信号検出法を用い、トラッキング誤差信号検出方法としては3ビーム法を用いる場合の例として示す。
ここでは、図1(a)と図1(b)とを使用してホログラムの領域と光検出器の領域との関係を説明する。
【0016】
ホログラムのa領域からの回折光は、図1(b)の光検出器のA、B領域領域の分割線13付近に集光するように配置し、ホログラムのc領域からの回折光は光検出器のC領域の中心付近に集光させる。また、光検出器のE、F領域は、トラッキング用3ビームのサイドビームの受光用として使用する。
【0017】
ここで、光ディスク上での光のフォーカス状態によって光検出器のA、B領域領域上の光強度が変化することを利用して、A、B領域領域の信号強度が等しく(信号強度の差がゼロ)なるようにフォーカスサーボを掛けることができる。このとき、光検出器のA、B領域の分割線13の幅は3〜10μmである。
【0018】
本発明では、上述のように光検出器のこの分割線上に光が集光することをさけるために、図1(a)のようにホログラムの回折格子の周期の位相を180度変化させた分割線11を設けることで、図3に示すように光検出器上の分割された領域上で光強度分布を双峰形状としている。図3の横軸と縦軸の意味は、図6のそれらと同じである。このように双峰の光強度分布とすることで、図5に示すように光検出器の分割線13上の光スポット14の光強度を低下させ、上述のような分割線の影響を低減できる。また、この双峰状のピークの高さはできるだけ同じにするのが好ましい。
【0019】
また、ホログラムの回折格子の周期の位相が180度ずれている領域Sと領域Tとの境界線11は、光ディスク上の光が集光されている位置での半径方向とほぼ平行にすることが好ましい。それにより、光ディスクの再生時に行う対物レンズの集光点における光ディスクの半径方向のトラッキングシフトに起因する光強度分布の変化を低減できる。
【0020】
また、光が集光される光検出器のA領域とB領域との分割線13を光を反射または吸収する金属などの遮光手段を設けることで、この分割線13下の光検出点で発生する移動速度の遅いキャリヤを低減できる。
さらに、前述の回折特性が双峰状の光強度分布を持つホログラムの回折格子パターンを用いることで双峰間の微少な分割線上の光により発生する遅いキャリヤの生成をさらに低減できて好ましい。
【0021】
ここでホログラム素子は、材質としてガラス、プラスチックなどが使用でき、それらの表面にエッチング、射出成形、プレスなどの方法によってホログラムの回折格子を形成すればよい。このホログラムの回折格子に光を回折したり、ビームスプリッタ機能を持たせることができる。
【0022】
また、光の利用効率を高めるために、回折効率が光の偏光方向により異なる、偏光性ホログラムを用いることが好ましい。この場合1/4波長板と偏光性ホログラムを組み合わせて使用することが好ましい。偏光性ホログラムはLiNbO3 などの複屈折性光学単結晶で作成してもよく、高分子液晶やポリジアセチレンのような複屈折性を示す有機材料を用いて作成してもよい。
【0023】
また、トラッキング方法として差動プッシュプル法を用いた場合のホログラムの回折格子と光検出器の分割法としては図2(a)、図2(b)に示すようにホログラムをa1、c1、d1と3分割し、光検出器はA1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1の8領域からなるものを例示できる。ここでホログラムの領域a1は分割線11でさらに2分割されており領域S、Tからの回折光は光検出器のA1、B1領域の分割線付近に集光させ、ホログラム領域c1、d1からの回折光はそれぞれ光検出器のC1、D1領域上に集光させる。
【0024】
また、光検出器のE1、F1、G1、H1領域はホログラムのc1、d1領域に対応する3ビームサブビームの受光を行う領域である。このときRF信号(光ディスクからの再生信号)は光検出器のA1、B1、C1、D1の各領域からの信号の和、フォーカス誤差信号は光検出器のA1とB1領域の差信号、また、トラッキング誤差信号は(C1−D1)−k(E1+F1−G1−H1)の式により各領域での受光量を使用して得ることができる。ただし、kは常数である。ここで光検出器の分割線上付近に集光するホログラムのa1領域に上述のような回折格子の周期の位相を180度ずらせたホログラムを用いることで同様の効果が得られる。
【0025】
以上においては、ホログラムの回折格子の周期の位相がS領域とT領域とで180度ずれているとして説明した。この位相のずれは、180度に限定されない。180度であれば、双峰すなわち2つのピークが最も明確に区別されている最適の状態であるが、180度から±40度まで変化しても、すなわち140〜220度のずれであれば2つのピークは区別でき、2つのピーク間の光量はピークでの光量と区別でき、本発明の効果を奏する。しかし、位相のずれが140度未満または220度超の場合は、2つのピーク間の光量はピークでの光量と区別できにくくなる。
【0026】
また、他のフォーカス誤差信号検出方式やトラッキング誤差信号検出方式を採用し、それに合わせてホログラムの分割や光検出器の分割領域のパターンを変化させても、本発明の奏する効果は変わらない。
【0027】
【実施例】
図4で示されている個別の部品である、半導体レーザ1、ホログラムの回折格子4を形成したホログラム素子3と、光検出器2およびアンプなどの電子回路を一体化した部品セットとがパッケージと一体としたホログラムレーザユニットを構成した。このホログラムレーザユニットの上部に図4と同様に対物レンズ6と光ディスク7を設置して光ディスクの再生装置を組み立てた。
【0028】
ホログラムの回折格子は図1(a)に示されているように分割した。すなわち、光ディスク上のスポット位置での光ディスク半径方向にほぼ平行な分割線12によりa、c領域に2分割した。さらに、ホログラムのa領域中に、分割線12と平行な境界線11を設け、2つの領域(S領域とT領域)の回折格子の周期の位相を180度ずらせた。
【0029】
光検出器は図1(b)に示されているように分割した。すなわち、狭い分割線13で分割されたA、B領域およびC、E、Fの合計5つの領域である。そして、分割線13の幅は7μmとし、金属膜で遮光する構造として、この分割線下で発生する移動速度の遅いキャリヤの発生を防止した。
【0030】
ホログラムの回折格子と光検出器との位置関係は、ホログラムのa領域からの回折光が、光検出器のA、B領域の分割線付近に集光し、かつS領域とT領域からの図3に示すような光強度分布を有する各ピークが分割線13を跨いでそれぞれ光検出器のA領域とB領域に集光するように、なっている。また、ホログラムのc領域からの回折光は光検出器のC領域中心付近に集光させるようにもなっている。
【0031】
フォーカス誤差信号検出法は、ナイフエッジ法を用い、光検出器のA、B領域の信号強度が等しく(差信号がゼロ)なるようにフォーカスサーボかけた。
トラッキング誤差信号検出方法としては3ビーム法を用い、光検出器のD、E領域をサイドビームの受光用とした。
【0032】
本実施例では、2つのピークを有する回折光の強度分布とし、かつこの回折光の2つの受光領域を金属膜で分離して、低移動度キャリヤ発生を押さえてノイズを低減でき、ホログラムの回折格子の分割線を光ディスク半径方向とすることで、トレッキングシフトによる光強度分布の変化を抑えて、光ヘッド装置において良好な再生信号を得ることができた。
【0033】
【発明の効果】
回折素子に形成された、隣接する領域の回折格子の周期の位相を140〜220度ずらせることにより、隣接する領域からの回折光が2つのピークを有する光に別れ、各ピークが光検出器の分割線によって分離された2つの領域にそれぞれ集光される。したがって、分割線上に光が照射されないため、分割線上での移動速度の遅いキャリアが発生しないので、応答速度が低下せず、ノイズを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるホログラム素子の分割法と光検出器の分割法の一例を示す概念図であり、(a)はホログラム素子の回折格子が3つの領域に分割されている様子を示す概念図、(b)は光検出器が5つの領域分割されている様子を示す概念図である。
【図2】本発明におけるホログラム素子の分割法と光検出器の分割法の他の例を示す概念図であり、(a)はホログラム素子の回折格子が4つの領域に分割されている様子を示す概念図、(b)光検出器が8つの領域分割されている様子を示す概念図である。
【図3】本発明におけるホログラム素子により回折された、光検出器上の2つのピークを有する光強度分布形状の一例を示すグラフである。
【図4】従来の一般的光ヘッド装置の光学的構成を示す概念図である。
【図5】本発明におけるホログラム素子により回折された、光検出器上の光ビームの断面形状の模式図である。
【図6】従来のホログラム素子により回折された、光検出器上の1つのピークを有する光強度分布形状の一例を示すグラフである。
【図7】従来のホログラム素子により回折された、光検出器上の光ビームの断面形状の例の模式図である。
【符号の説明】
1:半導体レーザ
2:光検出器
3:ホログラム素子
4:ホログラムの回折格子
6:対物レンズ
7:光ディスク
11、12、13:分割線
Claims (3)
- 半導体レーザからの出射光を光記録媒体に導き、光記録媒体からの反射光を回折素子によって複数の回折光とし、そのうちの少なくとも1つの回折光は光検出器の2つ以上に分割された受光面の分割線近くに集光させることにより反射光強度を検出する光ヘッド装置において、回折素子は2つ以上の領域に分割され、その少なくとも1つの領域はさらに回折格子の周期の位相が140〜220度ずれた領域Sおよび領域Tを含む2つ以上の領域に分割されており、かつ領域Sおよび領域Tで回折された光記録媒体からの反射光が光検出器の受光面を2分する分割線の近くで分割線を挟んで集光されることを特徴とする光ヘッド装置。
- 回折素子を領域Sと領域Tとに分割している分割線は光記録媒体表面における入射光の照射点位置での半径方向に平行である請求項1に記載の光ヘッド装置。
- 光検出器の受光面の分割線が光を反射または吸収するように形成されている請求項1または2に記載の光ヘッド装置。
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