JP4160476B2 - Optical head - Google Patents
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Description
本発明は、光記録媒体に対して情報を記録または再生するのに用いる光ヘッドに関するものである。 The present invention relates to an optical head used for recording or reproducing information on an optical recording medium.
近年、高密度の光記録媒体としてDVDが急速に普及しつつある。一方、すでに市場には、CD,CD−ROM,CD−Rと言った光ディスクが広く普及している。さらに、青色レーザと呼ばれる半導体レーザも開発され、この青色レーザからの波長400nm前後の短波長の照射光を利用することで、より高密度な情報の記録および再生が可能となる光ディスク装置も開発されている。したがって、今後の光ディスク装置には、これら多種の光ディスクに対して、記録および再生機能が得られる互換性が強く要求されることになる。 In recent years, DVDs are rapidly spreading as high-density optical recording media. On the other hand, optical disks such as CDs, CD-ROMs, and CD-Rs are already widely used in the market. Furthermore, a semiconductor laser called a blue laser has also been developed, and an optical disc apparatus capable of recording and reproducing higher-density information by using short-wavelength irradiation light having a wavelength of about 400 nm from the blue laser has been developed. ing. Therefore, future optical disc apparatuses are strongly required to have compatibility with these various optical discs to obtain recording and reproducing functions.
しかしながら、DVDは波長660nmの半導体レーザを使用しており、CD−Rにおいては、情報の記録再生を行う光源波長が780nmから790nmに限定されているディスクも存在している。 However, a DVD uses a semiconductor laser having a wavelength of 660 nm, and a CD-R includes a disc whose light source wavelength for recording and reproducing information is limited to 780 nm to 790 nm.
したがって、これら複数の異なるディスクに対して、同一の光ディスク装置で記録あるいは再生を行うには、3種類の波長の光を発光する半導体レーザを搭載する必要がある。 Therefore, in order to perform recording or reproduction on these plural different discs with the same optical disc apparatus, it is necessary to mount semiconductor lasers that emit light of three types of wavelengths.
このような互換性を有する光ディスク装置の構成方法としては、例えば後記の特許文献1に開示の2つの光ヘッドを用いる技術を採用し、一方の光ヘッドには例えば波長660nmの半導体レーザと波長785nmの半導体レーザとの2種類の半導体レーザを搭載し、他方の光ヘッドには青色レーザを搭載することが考えられる。なお、2種類の半導体レーザを搭載する一方の光ヘッドは、例えば後記の特許文献2に開示のように、2種類の半導体レーザの出射光軸をダイクロイックプリズムで合成して、これら半導体レーザから選択的に出射される光束を同一の対物レンズを用いて光記録媒体に照射し、その光記録媒体からの反射光を再びダイクロイックプリズムで分離して、サーボ信号および情報信号を検出するように構成する。
As a method of configuring such an optical disc device having compatibility, for example, a technique using two optical heads disclosed in Patent Document 1 described later is adopted. For example, a semiconductor laser having a wavelength of 660 nm and a wavelength of 785 nm are used for one optical head. It is conceivable to mount two types of semiconductor lasers, i.e., a semiconductor laser, and a blue laser on the other optical head. One optical head on which two types of semiconductor lasers are mounted is selected from these semiconductor lasers by synthesizing the outgoing optical axes of the two types of semiconductor lasers with a dichroic prism as disclosed in, for example,
また、他の構成方法としては、波長の異なる3つの半導体レーザを1つの光ヘッドに搭載し、これら半導体レーザの出射光軸を、特許文献2の技術を応用し、ダイクロイックプリズムを追加して合成することにより、各半導体レーザからの光束を同一の対物レンズを用いて光記録媒体に照射し、その光記録媒体からの反射光を再びダイクロイックプリズムで分離して、サーボ信号および情報信号を検出するように構成することが考えられる。
As another configuration method, three semiconductor lasers having different wavelengths are mounted on one optical head, and the output optical axes of these semiconductor lasers are synthesized by applying the technique of
しかしながら、前者のように、2つの光ヘッドで構成する場合には、2つの光ヘッドに対して独立した光学系および駆動系を要することになるため、装置が大型化すると共に、コストアップになることが懸念される。 However, as in the former case, when two optical heads are used, an independent optical system and drive system are required for the two optical heads, which increases the size of the apparatus and increases the cost. There is concern.
これに対し、後者のように、ダイクロイックプリズムを追加して1つの光ヘッドで構成する場合には、前者の場合よりも小型化およびコストダウンを図ることができるが、ダイクロイックプリズムを追加する分、部品点数が増えて、装置の大型化およびコストアップを招くことになる。 On the other hand, as in the latter case, when a dichroic prism is added to form a single optical head, the size and cost can be reduced as compared with the former case. However, as the dichroic prism is added, The number of parts increases, leading to an increase in size and cost of the apparatus.
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、波長の異なる3つの半導体レーザを搭載した小型で安価な光ヘッドを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention made in view of such a point is to provide a small and inexpensive optical head equipped with three semiconductor lasers having different wavelengths.
上記目的を達成する請求項1に係る発明は、第1の波長で発振する第1のレーザ光源と、第2の波長で発振する第2のレーザ光源と、第3の波長で発振する第3のレーザ光源とを有し、これら第1〜3の半導体レーザから選択的に出射される光束を、1つの共通の対物レンズを経て光記録媒体へ照射して情報の記録、消去または再生を行う光ヘッドにおいて、
上記第1〜3のレーザ光源と上記対物レンズとの間の光路中に、上記第1〜3のレーザ光源から出射される光束のうち少なくとも2つの光束を、ほぼ同一の光軸に合成する屈折面を有する光路合成手段を配置し、上記光記録媒体で反射される上記第1〜3の波長の戻り光を、上記光路合成手段の上記屈折面で反射させると共に、上記光路合成手段には、上記屈折面で反射された上記第1〜3の波長の戻り光を屈折させる第2の屈折面を設け、この第2の屈折面で上記第1〜3の波長の戻り光の光軸を分離するよう構成したことを特徴とするものである。
The invention according to claim 1, which achieves the above object, includes a first laser light source that oscillates at a first wavelength, a second laser light source that oscillates at a second wavelength, and a third laser that oscillates at a third wavelength. And recording, erasing or reproducing information by irradiating the optical recording medium with a light beam selectively emitted from the first to third semiconductor lasers through one common objective lens. In the optical head,
Refraction that combines at least two of the light beams emitted from the first to third laser light sources into substantially the same optical axis in the optical path between the first to third laser light sources and the objective lens. An optical path synthesizing unit having a surface is disposed, and the return light of the first to third wavelengths reflected by the optical recording medium is reflected by the refractive surface of the optical path synthesizing unit. A second refracting surface is provided that refracts the first to third wavelength return light reflected by the refracting surface, and the optical axis of the first to third wavelength return light is separated by the second refracting surface. It is characterized by having comprised so.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の光ヘッドにおいて、上記第1のレーザ光源から出射される光束および上記第2のレーザ光源から出射される光束を平行光にする第1のコリメータレンズと、上記第3のレーザ光源から出射される光束を平行光にする第2のコリメータレンズとを有することを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the optical head according to the first aspect, the first collimator that converts the light beam emitted from the first laser light source and the light beam emitted from the second laser light source into parallel light. It has a lens and a second collimator lens that makes the light beam emitted from the third laser light source parallel light.
請求項3に係る発明は、請求項1に記載の光ヘッドにおいて、上記第1〜3のレーザ光源から出射される光束を平行光にする共通の1つのコリメータレンズを有することを特徴とするものである。
The invention according to
請求項4に係る発明は、請求項1、2または3に記載の光ヘッドにおいて、上記光路合成手段の上記屈折面により、入射光束のビーム形状を整形して上記対物レンズに導くよう構成したことを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the optical head according to the first, second or third aspect, the beam shape of the incident light beam is shaped and guided to the objective lens by the refracting surface of the optical path synthesizing unit. It is characterized by.
請求項5に係る発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光ヘッドにおいて、上記第1〜3のレーザ光源を同一パッケージ内に収容したことを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the optical head according to any one of the first to fourth aspects, the first to third laser light sources are accommodated in the same package.
請求項6に係る発明は、請求項3に記載の光ヘッドにおいて、上記第1のレーザ光源および上記第2のレーザ光源を同一パッケージ内に収容し、上記コリメータレンズ、上記パッケージおよび上記第3のレーザ光源のうち、少なくとも2つを光軸方向に位置調整可能に設けたことを特徴とするものである。
The invention according to
請求項7に係る発明は、請求項3に記載の光ヘッドにおいて、上記第1のレーザ光源および上記第2のレーザ光源を同一パッケージ内に収容し、上記コリメータレンズと上記パッケージとの間または上記コリメータレンズと上記第3のレーザ光源との間にレンズを配置したことを特徴とするものである。 According to a seventh aspect of the present invention, in the optical head according to the third aspect, the first laser light source and the second laser light source are accommodated in the same package, and between the collimator lens and the package or the above A lens is disposed between the collimator lens and the third laser light source.
請求項8に係る発明は、請求項1〜7のいずれか一項に記載の光ヘッドにおいて、上記第1〜3の波長は、第1の波長>第2の波長>第3の波長、であり、
上記光路合成手段の上記屈折面への各波長の入射角が、第1の波長の入射角<第2の波長の入射角<第3の波長の入射角、となるように、上記第1〜3のレーザ光源を配置したことを特徴とするものである。
The invention according to
The first to first angles are set so that the incident angle of each wavelength on the refractive surface of the optical path synthesizing unit is the incident angle of the first wavelength <the incident angle of the second wavelength <the incident angle of the third wavelength. 3 laser light sources are arranged.
請求項9に係る発明は、請求項3に記載の光ヘッドにおいて、上記第1〜3の波長は、第1の波長>第2の波長>第3の波長、であり、
上記第1のレーザ光源および上記第2のレーザ光源は、これらレーザ光源から出射される光束が上記コリメータレンズに対して軸外から入射するように配置し、
上記第3のレーザ光源は、該レーザ光源から出射される光束が上記コリメータレンズに対してほぼ軸上から入射するように配置したことを特徴とするものである。
The invention according to
The first laser light source and the second laser light source are arranged so that light beams emitted from these laser light sources are incident on the collimator lens from the off-axis,
The third laser light source is characterized in that the light beam emitted from the laser light source is arranged so as to be incident on the collimator lens almost on the axis.
請求項1に係る発明によれば、第1〜3のレーザ光源から出射されるそれぞれ異なる波長の光束のうち、少なくとも2つの光束を光路合成手段の屈折面によりほぼ同一の光軸に合成するとともに、光記録媒体で反射される第1〜3の波長の戻り光を、屈折面で反射させた後、光路合成手段の第2の屈折面で屈折させて光軸を分離するようにしたので、専用のビーム分離素子も不要となって部品点数を削減でき、波長の異なる第1〜3のレーザ光源を搭載した小型で安価な光ヘッドを提供することができる。
According to the invention according to claim 1, of each of the different wavelengths of light flux emitted from the first to third laser light sources, as well as synthetic substantially the same optical axis by the refracting surface of the optical path combining portion at least two light beams , the first to third wavelength of the return light reflected by the optical recording medium, after being reflected by the refractive surface, since as to separate the optical axis is refracted by the second refracting surface of the optical path combining portion, A dedicated beam separation element is not required, and the number of components can be reduced, and a small and inexpensive optical head equipped with first to third laser light sources having different wavelengths can be provided.
請求項2に係る発明によると、2つのコリメータレンズを有するので、波長の差が小さく、屈折面での分離角の小さい2つの光束に対して1つのコリメータレンズを共用して平行光にすることが可能となる。 According to the second aspect of the present invention, since two collimator lenses are provided, a collimator lens is used as a parallel light for two light beams having a small wavelength difference and a small separation angle on the refracting surface. Is possible.
請求項3に係る発明によると、第1〜3の波長の光束に対して1つのコリメータレンズを共用するようにしたので、光ヘッドをより小型で安価にできる。
According to the invention of
請求項4に係る発明によると、屈折面にビーム整形機能を持たせたので、専用のビーム整形素子が不要となって部品点数を削減でき、光ヘッドをより小型かつ安価にできる。 According to the fourth aspect of the invention, since the refracting surface has a beam shaping function, a dedicated beam shaping element is not required, the number of parts can be reduced, and the optical head can be made smaller and less expensive.
請求項5に係る発明によると、第1〜3のレーザ光源を同一パッケージ内に収容したので、各レーザ光源からの光束の出射方向をほぼ同一方向に揃えることができ、光ヘッドの小型化が期待できる。 According to the fifth aspect of the present invention, since the first to third laser light sources are accommodated in the same package, the light emission directions of the light beams from the laser light sources can be aligned in substantially the same direction, and the optical head can be downsized. I can expect.
請求項6に係る発明によると、第1、第2のレーザ光源を収容するパッケージ、第3のレーザ光源、および第1〜3のレーザ光源に対して共通のコリメータレンズの光軸方向の位置調整を容易に行うことが可能となる。
According to the invention of
請求項7に係る発明によると、第1〜3のレーザ光源に共通のコリメータレンズに対して、第1、第2のレーザ光源を収容するパッケージまたは第3のレーザ光源の配置位置をレンズによって任意に設定することができ、光学部品のレイアウト設計が容易になる。 According to the invention which concerns on Claim 7, with respect to the collimator lens common to the 1st-3rd laser light source, the arrangement | positioning position of the package which accommodates the 1st, 2nd laser light source, or the 3rd laser light source is arbitrary with a lens Therefore, the layout design of the optical component is facilitated.
請求項8に係る発明によると、第1〜3のレーザ光源からの各光束を屈折面で確実に合成することが可能となる。
According to the invention which concerns on
請求項9に係る発明によると、第1〜3のレーザ光源に共通のコリメータレンズに対して、波長が最も短い第3のレーザ光源からの光束がほぼ軸上から入射するので、収差の発生が抑えられ、記録、消去または再生性能を向上することが可能となる。 According to the ninth aspect of the present invention, since the light flux from the third laser light source having the shortest wavelength is incident on the collimator lens common to the first to third laser light sources from the substantially on-axis, the occurrence of aberration is generated. Thus, recording, erasing or reproducing performance can be improved.
以下、本発明による光ヘッドの実施の形態について説明する。
Hereinafter, it will be explained the embodiment of the optical head according to the present invention.
図1は、本発明の一実施の形態に係る光ヘッドの光学系の概略構成を示す図である。
Figure 1 is a diagram showing a schematic configuration of an optical system of an optical head according to an embodiment of the present invention.
この光ヘッドは、第3の波長として波長405nmの光を発光する第3のレーザ光源としての青色半導体レーザ1と、第2の波長として波長650nmの光を発光する第2のレーザ光源としてのレーザチップ2aおよび第1の波長として波長780nmの光を発光する第1のレーザ光源としてのレーザチップ2bの2つのレーザチップを1つのパッケージに納めたハイブリット型半導体レーザ2と、コリメータレンズ3と、光路合成手段であるビーム整形プリズム4と、波長選択フィルタ5と、対物レンズ6と、検出レンズ7と、青色半導体レーザ1から発光された光を受光する光検出器8と、ハイブリット型半導体レーザ2から発光された光を受光する光検出器9と、モニタ用光検出器10と、ミラー11とを有している。なお、ハイブリット型半導体レーザ2は、1つのチップから波長650nmの光と波長780nmの光とを発光するモノリシック型半導体レーザとしても良い。
The optical head includes a blue semiconductor laser 1 as a third laser light source that emits light having a wavelength of 405 nm as a third wavelength, and a laser as a second laser light source that emits light having a wavelength of 650 nm as a second wavelength. A
先ず、青色半導体レーザ1から発光される波長405nmの光束について説明する。 First, a light beam having a wavelength of 405 nm emitted from the blue semiconductor laser 1 will be described.
青色半導体レーザ1から発光された光束は、コリメータレンズ3で平行光とされる。ここで、最も波長の短い青色半導体レーザ1からの光束は、最も収差の影響が大きくなるため、コリメータレンズ3の軸上に青色半導体レーザ1を配置し、収差劣化を抑えることが好ましい。
The light beam emitted from the blue semiconductor laser 1 is converted into parallel light by the
コリメータレンズ3を透過した平行光は、屈折面であるビーム整形プリズム4の整形面4aに入射する。ここで、整形面4aは、一部反射光が発生するように設計されており、その反射光はモニタ用光検出器10に入射して青色半導体レーザ1の発光光量がモニタされる。
The parallel light transmitted through the
ビーム整形プリズム4の整形面4aを透過する平行光は、その整形面4aのビーム整形機能によって、青色半導体レーザ1の非点隔差による楕円光束の強度分布がほぼ円形に整形される。
The parallel light transmitted through the shaping
ここで、本実施の形態では、ビーム整形比を2.55とするため、ビーム整形プリズム4の硝材としてBSL7(OHARA社製)を用いる。この場合、青色半導体レーザ1の波長405nmでのBSL7の屈折率n1は、1.52972であるので、ビーム整形プリズム4の整形面4aでの屈折角(θ0)を38.47degとした場合、ビーム整形比=cosθ0/cosθ1、よりビーム整形プリズム4の整形面4aに対する入射角(θ1)は72.11degとなる。
Here, in this embodiment, BSL7 (manufactured by OHARA) is used as the glass material of the
ビーム整形プリズム4の整形面4aを屈折角(θ0)38.47degで屈折して整形された光束は、ビーム整形プリズム4を出射し、ミラー11によって光路が90度折り曲げられる。なお、図1においては、説明の都合上、ビーム整形プリズム4とミラー11との間で光軸周りに90度回転して表示している。
The light beam shaped by refraction of the shaping
ミラー11を反射した光束は、波長選択フィルタ5を透過する。波長選択フィルタ5は、青色半導体レーザ1から発光された光束に対する対物レンズ6の開口数に合わせて開口を制限するように設定されている。波長選択フィルタ5を透過した光束は、対物レンズ6により光記録媒体である光ディスク12に集光され、情報の消去、記録または再生が行われる。
The light beam reflected by the
一方、光ディスク12からの戻り光は、再び対物レンズ6、波長選択フィルタ5を透過し、ミラー11によって光路が90度折り曲げられ、再びビーム整形プリズム4の整形面4aに入射する。ここで、整形面4aは、前述したように、一部反射光が発生するように設計されているので、ビーム整形プリズム4に入射した戻り光は、整形面4aで一部反射されてビーム整形プリズム4の第2の屈折面である面4bに入射して、面4bを屈折透過する。なお、本実施の形態では、面4bを、戻り光の入射角が36.94deg、屈折角が66.83degとなるように設定する。
On the other hand, the return light from the
ビーム整形プリズム4を出射した戻り光は、検出レンズ7によって光検出器8上に集光され、その出力に基づいてフォーカスエラーおよびトラックエラーといった光ディスク12上の光スポットを制御する信号が検出され、あるいは光ディスク12に記録されている情報信号が再生される。
The return light emitted from the
なお、光ディスク12上の光スポットを制御する信号検出方式は、従来公知の各種方式を用いることができ、光検出器8の受光面形状は特定の形状に限定されるものではない。
As a signal detection method for controlling the light spot on the
次に、ハイブリット型半導体レーザ2のレーザチップ2aから発光される波長650nmの光束について説明する。
Next, a light beam having a wavelength of 650 nm emitted from the
ハイブリット型半導体レーザ2のレーザチップ2aから発光された波長650nmの光束は、コリメータレンズ3を透過することで平行光となってビーム整形プリズム4の整形面4aに入射し、ここで一部が反射されて、その反射光がモニタ用光検出器10で受光されることにより、ハイブリット型半導体レーザ2の波長650nmの発光光量がモニタされる。
A light beam having a wavelength of 650 nm emitted from the
ビーム整形プリズム4の整形面4aへの入射角は、整形面4aでの屈折角がθ0、すなわち38.47degとなるように、ビーム整形プリズム4の硝材BSL7(OHARA社製)の波長650nmでの屈折率n2=1.51405から、スネルの法則により70.37degとする。
The incident angle of the
このように、ビーム整形プリズム4の整形面4aでの屈折角がθ0となるようにハイブリット型半導体レーザ2のレーザチップ2aの配置およびコリメータレンズ3への画角を設定することで、レーザチップ2aから発光される波長650nmの光束の光軸を、ビーム整形プリズム4の整形面4aを屈折した後に、青色半導体レーザ1から発光された光束の光軸と合成することが可能となる。
Thus, by setting the arrangement of the
ビーム整形プリズム4を出射した波長650nmの光束は、ビーム整形プリズム4の整形面4aによるビーム整形機能によって、ビーム整形比2.33で楕円光束の強度分布が略円形に整形され、ミラー11によって光路が90度折り曲げられる。
The light beam having a wavelength of 650 nm emitted from the
ミラー11を反射した光束は、波長選択フィルタ5を透過する。波長選択フィルタ5は、波長650nmの光束に対する対物レンズ6の開口数に合わせて開口を制限するように設定されており、この波長選択フィルタ5を透過した光束は、対物レンズ6により光ディスク12に集光されて、情報の消去、記録または再生が行われる。
The light beam reflected by the
一方、光ディスク12からの波長650nmの戻り光は、再び対物レンズ6および波長選択フィルタ5を透過し、ミラー11により光路が90度折り曲げられて、再びビーム整形プリズム4の整形面4aに入射する。整形面4aは、前述したように、一部反射光が発生するように設計されているので、戻り光は整形面4aで一部反射されてビーム整形プリズム4の面4bに入射角36.94degで入射し、屈折角65.49deg(n2=1.51405)で出射されることになる。
On the other hand, the return light having a wavelength of 650 nm from the
このように、ビーム整形プリズム4の面4bを屈折させることで、波長650nmの戻り光の光軸を、波長405nmの戻り光の光軸と分離することが可能となる。
In this way, by refracting the
ビーム整形プリズム4を出射した波長650nmの戻り光は、検出レンズ7によって光検出器9上に集光され、その出力に基づいてフォーカスエラーおよびトラックエラーといった光ディスク12上の光スポットを制御する信号が検出され、あるいは光ディスク12に記録されている情報信号が再生される。
The return light having a wavelength of 650 nm emitted from the
この波長650nmの光束に対しても、光ディスク12上の光スポットを制御する信号検出方式は、従来公知の各種方式を用いることができ、光検出器9の受光面形状は特定の形状に限定されるものではない。
Various known methods can be used as the signal detection method for controlling the light spot on the
次に、ハイブリット型半導体レーザ2のレーザチップ2bから発光される波長780nmの光束について説明する。
Next, a light beam having a wavelength of 780 nm emitted from the
ハイブリット型半導体レーザ2のレーザチップ2bから発光された波長780nmの光束は、コリメータレンズ3を透過することで平行光となり、ビーム整形プリズム4の整形面4aに入射し、ここで一部が反射されて、その反射光がモニタ用光検出器10で受光されることにより、ハイブリット型半導体レーザ2の波長780nmの発光光量がモニタされる。
A light beam having a wavelength of 780 nm emitted from the
ビーム整形プリズム4の整形面4aへの入射角は、整形面4aでの屈折角がθ0、すなわち38.47degとなるように、ビーム整形プリズム4の硝材BSL7(OHARA社製)の波長780nmでの屈折率n3=1.51062から、スネルの法則により70.01degとする。
The incident angle of the
このように、ビーム整形プリズム4の整形面4aでの屈折角がθ0となるようにハイブリット型半導体レーザ2のレーザチップ2bの配置およびコリメータレンズ3への画角を設定することで、レーザチップ2bから発光される波長780nmの光束の光軸を、ビーム整形プリズム4の整形面4aを屈折した後に、青色半導体レーザ1から発光された光束の光軸と合成することが可能となる。
Thus, by setting the arrangement of the
ビーム整形プリズム4を出射した波長780nmの光束は、ビーム整形プリズム4の整形面4aによるビーム整形機能によって、ビーム整形比2.29で楕円光束の強度分布が略円形に整形され、ミラー11によって光路が90度折り曲げられる。
The light beam having a wavelength of 780 nm emitted from the
ミラー11を反射した光束は、波長選択フィルタ5を透過する。波長選択フィルタ5は、波長780nmの光束に対する対物レンズ6の開口数に合わせて開口を制限するように設定されており、この波長選択フィルタ5を透過した光束は、対物レンズ6により光ディスク12に集光されて、情報の消去、記録または再生が行われる。
The light beam reflected by the
一方、光ディスク12からの波長780nmの戻り光は、再び対物レンズ6および波長選択フィルタ5を透過し、ミラー11により光路が90度折り曲げられて、再びビーム整形プリズム4の整形面4aに入射する。整形面4aは、前述したように、一部反射光が発生するように設計されているので、戻り光は整形面4aで一部反射されてビーム整形プリズム4の面4bに入射角36.94degで入射し、屈折角65.21deg(n3=1.51062)で出射されることになる。
On the other hand, the return light having a wavelength of 780 nm from the
このように、ビーム整形プリズム4の面4bを屈折させることで、波長780nmの戻り光の光軸を、波長405nmの戻り光の光軸と分離することが可能となる。
In this way, by refracting the
ビーム整形プリズム4を出射した波長780nmの戻り光は、検出レンズ7によって光検出器9上に集光され、その出力に基づいてフォーカスエラーおよびトラックエラーといった光ディスク12上の光スポットを制御する信号が検出され、あるいは光ディスク12に記録されている情報信号が再生される。
The return light having a wavelength of 780 nm emitted from the
この波長780nmの光束に対しても、光ディスク12上の光スポットを制御する信号検出方式は、従来公知の各種方式を用いることができ、光検出器9の受光面形状は特定の形状に限定されるものではない。
Various known methods can be used as the signal detection method for controlling the light spot on the
ここで、上述したように、波長780nm、波長650nmおよび波長405nmのそれぞれの光束に対して、1つの共通のコリメータレンズ3を用いる場合、コリメータレンズ3への入射画角をそれぞれの光束に対して等しくすると、波長が短くなるほど収差が大きくなる。このため、本実施の形態では、コリメータレンズ3への入射画角を波長が短くなるほど小さくして、収差特性への影響度を小さくする。
Here, as described above, when one
このように、本実施の形態によれば、1つのビーム整形プリズム4を用い、その整形面4aの屈折を利用することで、波長の異なる3つの光束の光軸を一致させると共に、面4bの屈折を利用することで、光ディスク12からの戻り光を波長に応じて分離するようにしたので、光学部品を削減でき、小型で安価な光ヘッドを得ることができる。
Thus, according to the present embodiment, by using one
なお、本実施の形態は、上記構成に限定されることなく、種々の変形または変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、ハイブリット型半導体レーザ2から出射される光束の波長に対して、青色半導体レーザ1から出射される光束の波長が大きく異なり、このため検出レンズ7の焦点距離および光検出器の受光感度の差も大きく異なることから、ハイブリット型半導体レーザ2から出射される波長650nmの光束および波長780nmの光束の光ディスク12からの戻り光を受光する光検出器9は共通とし、青色半導体レーザ1から出射される波長405nmの光束の光ディスク12からの戻り光を受光する光検出器8は別の構成としたが、これらの光検出器9および光検出器8を共通の光検出器として構成することも可能である。
In addition, this Embodiment is not limited to the said structure, A various deformation | transformation or change is possible. For example, in the above-described embodiment, the wavelength of the light beam emitted from the blue semiconductor laser 1 is greatly different from the wavelength of the light beam emitted from the
また、波長780nm、波長650nmおよび波長405nmのそれぞれの光束に対して、1つの共通のコリメータレンズ3を用いるのに代えて、それぞれの光束に対して独立したコリメータレンズを配置したり、青色半導体レーザ1からの波長405nmの光束に対するコリメータレンズと、ハイブリット型半導体レーザからの波長650nmの光束および波長780nmの光束に対する共通のコリメータレンズとの2つのコリメータレンズを配置したりすることも可能である。
In addition, instead of using one
また、ミラー11に向かう各光束の光軸は、対物レンズ9にて光ディスク12上に良好なスポットが形成できれば、必ずしも一致させる必要はない。
Further, the optical axes of the light beams directed toward the
さらに、図1に示したように、ハイブリット型半導体レーザ2から発振される波長650nmおよび波長780nmの光束、および青色半導体レーザ1から発振される波長405nmの光束を、コリメータレンズ3を経てビーム整形プリズム4の整形面4aに斜めに入射される場合には、ハイブリット型半導体レーザ2および青色半導体レーザ1と、コリメータレンズ3とのそれぞれの距離をμm単位で調整する必要がある。
Further, as shown in FIG. 1, a light beam having a wavelength of 650 nm and a wavelength of 780 nm oscillated from the
このため、好ましくは、ハイブリット型半導体レーザ2、青色半導体レーザ1およびコリメータレンズ3のうち、2つ以上を光軸方向に位置調整可能に設ける。また、ハイブリット型半導体レーザ2および青色半導体レーザ1を、光軸方向に位置調整可能に設けることがメカ構成上困難な場合には、図2に示すように、ハイブリット型半導体レーザ2または青色半導体レーザ1とコリメータレンズ3との間にレンズ14を配置し、コリメータレンズ3とレンズ14とを光軸方向に位置調整可能として、ハイブリット型半導体レーザ2および青色半導体レーザ1とコリメータレンズ3とのそれぞれの距離をμm単位で調整する。
For this reason, preferably, two or more of the
また、図1では、ビーム整形プリズム4を1個で構成したが、図3に示すように、2個のビーム整形プリズム401および402を用いて構成することもできる。このように、ビーム整形プリズム4を2個のビーム整形プリズム401,402を用いて構成すれば、波長変動に対するビーム整形プリズム401の出射光の光軸変化等をビーム整形プリズム402でキャンセルすることができる。
In FIG. 1, the single
図4は、本発明とともに開発した参考例に係る光ヘッドの光学系の概略構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of an optical system of an optical head according to a reference example developed together with the present invention.
本参考例においては、第3の波長として波長405nmの光を発光する第3のレーザ光源としての青色半導体レーザチップ201と、第2の波長として波長650nmの光を発光する第2のレーザ光源としてのレーザチップ202と、第1の波長として波長780nmの光を発光する第1のレーザ光源としてのレーザチップ203と、光検出器204とを同一パッケージ内に配置して、レーザ・光検出器ユニット20を構成している。
In this reference example , a blue
以下、図4において、紙面に対して平行方向に振動している光をP偏光、紙面に対して垂直に振動している光をS偏光と称して説明する。 Hereinafter, in FIG. 4, light oscillating in a direction parallel to the paper surface will be referred to as P-polarized light, and light oscillating perpendicular to the paper surface will be referred to as S-polarized light.
先ず、レーザ・光検出器ユニット20内の青色半導体レーザチップ201から発光される光束について説明する。
First, the light beam emitted from the blue
青色半導体レーザチップ201からP偏光として発光された光束は、コリメータレンズ3で平行光とされて、ビーム整形プリズム4に入射する。ここで、ビーム整形プリズム4の整形面4aは、波長405nm付近の光に対して、P偏光は一部反射し、S偏光は全て反射するように設計されており、この整形面4aで一部反射されるP偏光はモニタ用光検出器10で受光されて、青色半導体レーザチップ201の発光光量がモニタされる。
The light beam emitted as P-polarized light from the blue
ビーム整形プリズム4の整形面4aを透過する平行光は、整形面4aのビーム整形機能によって、青色半導体レーザチップ201の非点隔差による楕円光束の強度分布が略円形に整形される。
The parallel light transmitted through the shaping
ここで、本参考例では、ビーム整形比を2.55とするため、ビーム整形プリズム4の硝材として、上記実施の形態と同様にBSL7(OHARA社製)を用いる。この場合、青色半導体レーザチップ201の波長405nmでのBSL7の屈折率n1は、1.52972であるので、ビーム整形プリズム4の整形面4aでの屈折角(θ0)を38.47degとした場合、ビーム整形比=cosθ0/cosθ1、よりビーム整形プリズム4の整形面4aに対する入射角(θ1)は72.11degとなる。
Here, in the present embodiment, since the beam shaping ratio is 2.55, as the glass material of the
ビーム整形プリズム4の整形面4aを屈折角(θ0)38.47degで屈折して整形された光束は、ビーム整形プリズム4を出射して1/4波長板21に入射する。1/4波長板21は、波長405nm付近の直線偏光を円偏光に変換する機能を有しており、この1/4波長板21でP偏光の直線偏光から円偏光に変換された光束は、ミラー11によって光路が90度折り曲げられる。なお、図4においては、説明の都合上、1/4波長板21とミラー11との間で光軸周りに90度回転して表示している。
The light beam shaped by refraction of the shaping
ミラー11を反射した光束は、波長選択フィルタ5を透過する。波長選択フィルタ5は、青色半導体レーザチップ201から発光された光束に対する対物レンズ6の開口数に合わせて開口を制限するように設定されている。波長選択フィルタ5を透過した光束は、対物レンズ6により光ディスク12に集光され、情報の消去、記録または再生が行われる。
The light beam reflected by the
一方、光ディスク12からの戻り光は、再び対物レンズ6、波長選択フィルタ5を透過し、ミラー11によって光路が90度折り曲げられ、再び1/4波長板21に入射して円偏光から直線偏光に変換される。ここで、戻り光は、1/4波長板21を往路および復路において合計2回透過したことになるので、1/4波長板21を透過した戻り光における直線偏光の方向は、往路における直線偏光の方向と直交するS偏光に変換される。
On the other hand, the return light from the
1/4波長板21によってS偏光に変換された戻り光は、ビーム整形プリズム4の整形面4aに入射する。ここで、整形面4aは、前述したように、S偏光は全て反射するように設計されているので、ビーム整形プリズム4に入射した戻り光は、整形面4aで全て反射されてビーム整形プリズム4の面4bから出射される。
The return light converted into S-polarized light by the
このビーム整形プリズム4の面4bから出射された戻り光は、検出レンズ7によって光検出器8上に集光され、その出力に基づいてフォーカスエラーおよびトラックエラーといった光ディスク12上の光スポットを制御する信号が検出され、あるいは光ディスク12に記録されている情報信号が再生される。
The return light emitted from the
なお、光ディスク12上の光スポットを制御する信号検出方式は、従来公知の各種方式を用いることができ、光検出器8の受光面形状は特定の形状に限定されるものではない。
As a signal detection method for controlling the light spot on the
次に、レーザ・光検出器ユニット20内のレーザチップ202から発光される波長650nmの光束について説明する。
Next, a light beam having a wavelength of 650 nm emitted from the laser chip 202 in the laser /
レーザチップ202から発光された波長650nmのP偏光の光束は、コリメータレンズ3を透過することで平行光となってビーム整形プリズム4の整形面4aに入射する。ここで、整形面4aは、波長650nm付近の光に対して、P偏光は一部反射し、S偏光は全て透過するように設計されており、この整形面4aで一部反射されるP偏光はモニタ用光検出器10で受光されて、レーザチップ202の発光光量がモニタされる。
The P-polarized light beam having a wavelength of 650 nm emitted from the laser chip 202 passes through the
ビーム整形プリズム4の整形面4aへの入射角は、整形面4aでの屈折角がθ0、すなわち38.47degとなるように、ビーム整形プリズム4の硝材BSL7(OHARA社製)の波長650nmでの屈折率n2=1.51405から、スネルの法則により70.37degとする。
The incident angle of the
このように、ビーム整形プリズム4の整形面4aでの屈折角がθ0となるようにレーザチップ202の配置およびコリメータレンズ3への画角を設定することで、レーザチップ202から発光される波長650nmの光束の光軸を、ビーム整形プリズム4の整形面4aを屈折した後に、青色半導体レーザチップ201から発光された光束の光軸と合成することが可能となる。
Thus, by setting the arrangement of the laser chip 202 and the angle of view to the
ビーム整形プリズム4を出射した波長650nmの光束は、ビーム整形プリズム4の整形面4aによるビーム整形機能によって、ビーム整形比2.33で楕円光束の強度分布が略円形に整形されて1/4波長板21に入射する。
The light beam having a wavelength of 650 nm emitted from the
ここで、1/4波長板21は、前述したように、波長405nm近傍の光束に対して1/4波長板として機能するように構成されているので、1/4波長板21を透過した波長650nmの光束は任意の偏光状態となる。なお、本参考例では、この1/4波長板21を透過する波長650nmの光束を特定の偏光状態とはしないが、1/4波長板21の厚さdを適切に設定することによって、円偏光あるいは直線偏光とすることも可能である。
Here, as described above, the
1/4波長板21を透過した光束は、ミラー11によって光路が90度折り曲げられた後、波長選択フィルタ5を透過する。波長選択フィルタ5は、波長650nmの光束に対する対物レンズ6の開口数に合わせて開口を制限するように設定されており、この波長選択フィルタ5を透過した光束は、対物レンズ6により光ディスク12に集光されて、情報の消去、記録または再生が行われる。
The light beam transmitted through the quarter-
一方、光ディスク12からの波長650nmの戻り光は、再び対物レンズ6および波長選択フィルタ5を透過し、ミラー11により光路が90度折り曲げられて、再び1/4波長板21を透過することにより、再度任意の偏光状態となってビーム整形プリズム4の整形面4aに入射する。ここで、整形面4aは、前述したように、波長650nm付近の光に対してP偏光は一部反射し、S偏光は全て透過するように設計されているので、任意の偏光状態で整形面4aに入射する戻り光は、整形面4aでP偏光成分の一部が反射されるが、そのほとんど全てが整形面4aから屈折角70.37degで出射される。
On the other hand, the return light having a wavelength of 650 nm from the
この整形面4aから出射される波長650nmの戻り光は、コリメータレンズ3によってレーザ・光検出器ユニット20の内部に配置されている光検出器204に集光され、その出力に基づいてフォーカスエラーおよびトラックエラーといった光ディスク12上の光スポットを制御する信号が検出され、あるいは光ディスク12に記録されている情報信号が再生される。
The return light having a wavelength of 650 nm emitted from the shaping
この波長650nmの光束に対しても、光ディスク12上の光スポットを制御する信号検出方式は、従来公知の各種方式を用いることができ、光検出器204の受光面形状は特定の形状に限定されるものではない。
Various known methods can be used as the signal detection method for controlling the light spot on the
また、一般に、トラックエラー信号検出方式として、いわゆる3スポット法が用いられるが、この場合には、図4に示すように、レーザ・光検出器ユニット20の上部に回折格子22を配置して光束を3本に分割することにより、トラックエラー信号検出用の3スポットを形成すれば良い。
In general, a so-called three-spot method is used as a track error signal detection method. In this case, as shown in FIG. 4, a
次に、レーザ・光検出器ユニット20内のレーザチップ203から発光される波長780nmの光束について説明する。
Next, a light beam having a wavelength of 780 nm emitted from the laser chip 203 in the laser /
レーザチップ203から発光された波長780nmのP偏光の光束は、コリメータレンズ3を透過することで平行光となってビーム整形プリズム4の整形面4aに入射する。ここで、整形面4aは、波長780nm付近の光に対して、P偏光は一部反射し、S偏光は全て透過するように設計されており、この整形面4aで一部反射されるP偏光はモニタ用光検出器10で受光されて、レーザチップ203の発光光量がモニタされる。
The P-polarized light beam having a wavelength of 780 nm emitted from the laser chip 203 passes through the
ビーム整形プリズム4の整形面4aへの入射角は、整形面4aでの屈折角がθ0、すなわち38.47degとなるように、ビーム整形プリズム4の硝材BSL7(OHARA社製)の波長780nmでの屈折率n3=1.51062から、スネルの法則により70.01degとする。
The incident angle of the
このように、ビーム整形プリズム4の整形面4aでの屈折角がθ0となるようにレーザチップ203の配置およびコリメータレンズ3への画角を設定することで、レーザチップ203から発光される波長650nmの光束の光軸を、ビーム整形プリズム4の整形面4aを屈折した後に、青色半導体レーザチップ201から発光された光束の光軸と合成することが可能となる。
Thus, by setting the arrangement of the laser chip 203 and the angle of view to the
ビーム整形プリズム4を出射した波長780nmの光束は、ビーム整形プリズム4の整形面4aによるビーム整形機能によって、ビーム整形比2.29で楕円光束の強度分布が略円形に整形されて1/4波長板21に入射する。
The light beam having a wavelength of 780 nm emitted from the
ここで、1/4波長板21は、前述したように、波長405nm近傍の光束に対して1/4波長板として機能するように構成されているので、1/4波長板21を透過した波長780nmの光束は、上述した波長650nmの光束の場合と同様に任意の偏光状態となる。なお、本参考例では、この1/4波長板21を透過する波長780nmの光束についても特定の偏光状態とはしないが、1/4波長板21の厚さdを適切に設定することによって、円偏光あるいは直線偏光とすることも可能である。
Here, as described above, the
1/4波長板21を透過した光束は、ミラー11によって光路が90度折り曲げられた後、波長選択フィルタ5を透過する。波長選択フィルタ5は、波長780nmの光束に対する対物レンズ6の開口数に合わせて開口を制限するように設定されており、この波長選択フィルタ5を透過した光束は、対物レンズ6により光ディスク12に集光されて、情報の消去、記録または再生が行われる。
The light beam transmitted through the quarter-
一方、光ディスク12からの波長780nmの戻り光は、再び対物レンズ6および波長選択フィルタ5を透過し、ミラー11により光路が90度折り曲げられて、再び1/4波長板21を透過することにより、再度任意の偏光状態となってビーム整形プリズム4の整形面4aに入射する。ここで、整形面4aは、前述したように、波長780nm付近の光に対してP偏光は一部反射し、S偏光は全て透過するように設計されているので、任意の偏光状態で整形面4aに入射する戻り光は、整形面4aでP偏光成分の一部が反射されるが、そのほとんど全てが整形面4aから屈折角70.01degで出射される。
On the other hand, the return light having a wavelength of 780 nm from the
この整形面4aから出射される波長780nmの戻り光は、コリメータレンズ3によってレーザ・光検出器ユニット20の内部に配置されている光検出器204に集光され、その出力に基づいてフォーカスエラーおよびトラックエラーといった光ディスク12上の光スポットを制御する信号が検出され、あるいは光ディスク12に記録されている情報信号が再生される。
The return light having a wavelength of 780 nm emitted from the shaping
この波長780nmの光束に対しても、光ディスク12上の光スポットを制御する信号検出方式は、従来公知の各種方式を用いることができ、光検出器204の受光面形状は特定の形状に限定されるものではない。
Various known methods can be used as the signal detection method for controlling the light spot on the
また、一般に、トラックエラー信号検出方式として、いわゆる3スポット法が用いられるが、この場合には、図4に示すように、レーザ・光検出器ユニット20の上部に回折格子22を配置して光束を3本に分割することにより、トラックエラー信号検出用の3スポットを形成すれば良い。
In general, a so-called three-spot method is used as a track error signal detection method. In this case, as shown in FIG. 4, a
このように、本参考例によれば、1つのビーム整形プリズム4を用い、その整形面4aの屈折を利用することで、青色半導体レーザチップ201、レーザチップ202およびレーザチップ203からそれぞれ出射される光束をほぼ同じ光軸に合成するようにしたので、これらの青色半導体レーザチップ201、レーザチップ202およびレーザチップ203を同一パッケージ内に容易に収容することができ、小型で安価な光ヘッドを得ることができる。
Thus, according to this reference example, using a single
1 青色半導体レーザ(第3のレーザ光源)
2 ハイブリット型半導体レーザ
2a レーザチップ(第2のレーザ光源)
2b レーザチップ(第1のレーザ光源)
3 コリメータレンズ
4 ビーム整形プリズム(光路合成手段)
4a 整形面(屈折面)
4b 面(第2の屈折面)
5 波長選択フィルタ
6 対物レンズ
7 検出レンズ
8,9 光検出器
10 モニタ用光検出器
11 ミラー
12 光ディスク(光記録媒体)
14 レンズ
401,402 ビーム整形プリズム
20 レーザ・光検出器ユニット
201 青色半導体レーザチップ(第3のレーザ光源)
202 レーザチップ(第2のレーザ光源)
203 レーザチップ(第1のレーザ光源)
204 光検出器
21 1/4波長板
22 回折格子
1 Blue semiconductor laser (third laser light source)
2
2b Laser chip (first laser light source)
3
4a Shaped surface (refractive surface)
4b surface (second refracting surface)
DESCRIPTION OF
14
202 Laser chip (second laser light source)
203 Laser chip (first laser light source)
Claims (9)
上記第1〜3のレーザ光源と上記対物レンズとの間の光路中に、上記第1〜3のレーザ光源から出射される光束のうち少なくとも2つの光束を、ほぼ同一の光軸に合成する屈折面を有する光路合成手段を配置し、上記光記録媒体で反射される上記第1〜3の波長の戻り光を、上記光路合成手段の上記屈折面で反射させると共に、上記光路合成手段には、上記屈折面で反射された上記第1〜3の波長の戻り光を屈折させる第2の屈折面を設け、この第2の屈折面で上記第1〜3の波長の戻り光の光軸を分離するよう構成したことを特徴とする光ヘッド。 A first laser light source that oscillates at a first wavelength; a second laser light source that oscillates at a second wavelength; and a third laser light source that oscillates at a third wavelength. In an optical head that records, erases, or reproduces information by irradiating a light beam selectively emitted from the semiconductor laser through an optical recording medium through one common objective lens,
Refraction that combines at least two of the light beams emitted from the first to third laser light sources into substantially the same optical axis in the optical path between the first to third laser light sources and the objective lens. An optical path synthesizing unit having a surface is disposed, and the return light of the first to third wavelengths reflected by the optical recording medium is reflected by the refractive surface of the optical path synthesizing unit. A second refracting surface is provided that refracts the first to third wavelength return light reflected by the refracting surface, and the optical axis of the first to third wavelength return light is separated by the second refracting surface. An optical head characterized in that the optical head is constructed .
上記光路合成手段の上記屈折面への各波長の入射角が、第1の波長の入射角<第2の波長の入射角<第3の波長の入射角、となるように、上記第1〜3のレーザ光源を配置したことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の光ヘッド。 The first to third wavelengths are first wavelength> second wavelength> third wavelength,
The first to first angles are set so that the incident angle of each wavelength on the refractive surface of the optical path synthesizing unit is the incident angle of the first wavelength <the incident angle of the second wavelength <the incident angle of the third wavelength. The optical head according to claim 1, wherein three laser light sources are arranged.
上記第1のレーザ光源および上記第2のレーザ光源は、これらレーザ光源から出射される光束が上記コリメータレンズに対して軸外から入射するように配置し、
上記第3のレーザ光源は、該レーザ光源から出射される光束が上記コリメータレンズに対してほぼ軸上から入射するように配置したことを特徴とする請求項3に記載の光ヘッド。 The first to third wavelengths are first wavelength> second wavelength> third wavelength,
The first laser light source and the second laser light source are arranged so that light beams emitted from these laser light sources are incident on the collimator lens from the off-axis,
4. The optical head according to claim 3, wherein the third laser light source is disposed so that a light beam emitted from the laser light source is incident on the collimator lens from substantially on the axis.
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