JPH02192041A - 光ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は情報記録媒体に光を照射することにより情報
の書き込み、消去、および読み出しを行う光ヘッド装置
、ことに光源としての半導体レーザの放射光の安定機能
の改善に関する。

〔従来の技術〕

従来、半導体レーザを光源とする光デイスク装置の光ヘ
ッドにふいて、半導体レーザの出射光量の安定化は半導
体レーザに内蔵されたモニタ用フォトダイオードで出射
光量の一部を検出し、そのモニタ信号で半導体レーザを
パワーコントロールするよう構成されたものが知られて
いる。

第４図は従来装置で使用される半導体レーザの一例を示
す斜視断面図であり、端子１０７を有するステム１０６
と、窓１０３を有するキャップ１０４とで覆われた容器
内には、　ヒートシンク１０５に半導体レーザ素子１０
１がその出射面を１０３に向けて取り付けられ、反出射
面側にはモニタ用フォトダイオード１０２がその受光面
を半導体レーザ素子１０１に向けてステム１０６に支持
された構造となっており、窓１０３を介して光量Ｐ。な
るレーザビーム１１０が出射されるとともに、モニタ用
フォトダイオード１０２に向けて光量Ｐ。がＰｏの３％
程度にあたるモニタビーム１２０が出射される。

第５図は従来の自動（レーザ）パワーコントロール回路
であり、モニタ用フォトダイオード１０’２にモニタビ
ーム１２０が入射することによりモニタ信号が発生し、
　トランジスタ１０７を介して半導体レーザ１０１の駆
動回路としてのトランジスタ１０８にフィードバックさ
れることにより半導体レーザ１０１の出射ビーム１１０
の光量Ｐ。が安定化されるとともに、外部信号Ｖｉｎに
よりオン・オフ制御されるトランジスタ１０９によりト
ランジスタ１０８が制御され半導体レーザの出射ビーム
１０１　がオン・オフ制御される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来装置においては、情報記録媒体としての光ディスク
の反射光の一部や投射光学系の光学素子の端面反射光−
が戻り光として半導体レーザに入り、さらにその一部ま
たはかなりの部分がモニタ用フォトダイオード１０２で
受光され、正しいレーザパワーのモニタ出力が得られな
いという不都合を生ずる。第６図はこの状態を説明する
ための半導体レーザの模式図であり、投射光学系のビー
ムスプリッタ（ハーフミラ−）の透過率をα５．光ディ
スクの反射率をα、とすると、端面反射や光学系のけら
れ等を無視しても半導体レーザ素子１０１への戻り光１
１１の光量ＰｒはＰ、＝αｂ”　ｘ　Ｐｏとなる。戻り
光１１１が半導体レーザ素子１０１を透過してモニタ用
フォトダイオード１０２に入射する戻り光１２１の光量
Ｐ、、は半導体レーザ素子の透過率を３％としてｐＩ、
＝Ｑ、　０３　Ｘ　Ｐ、となる。したがって、モニタ用
フォトダイオード１０２の出力誤差ηはＰ、、／Ｐ、＋
　Ｐ、。

αｄ・αｂ２／１＋αｄ・αｂ２で表され、αｄ−０，
３゜α、＝０．７とした場合、　ηは０．１２８に達す
ることになり、半導体レーザの実際の出射光量Ｐ。より
も１２．８％も多い光量を出射しているものと錯覚した
モニタ制御が行われるという不都合が発生する。

戻り光１１１　は光ディスクの回転に伴う面振れや軸振
れ、その他ディスク表面の状態により時間的に変動する
ので、そのモニタ出力では安定した自動パワーコントロ
ール動作を期待することはできない。また、　レーザパ
ワーＰｏの不安定は信号読み出し時にノイズ増大となっ
て影響し、信号対雑音比（Ｃ／Ｎ）低下の原因となる。

コンパクトディスク（ＣＤ）や追記形光ディスク（ＤＲ
ＡＷ）など光ディスクの反射率変化を基に情報を読み出
す方式においては、偏光ビームスプリッタと１／４波長
板との組み合わせによるアイソレータ光学系を設けるこ
とで戻り光を低減することか可能であるが、光磁気ディ
スク（ＭＯ）の場合は、信号の検出をわずかな偏光面の
回転としてとらえるために、アイソレータ光学系を使用
することができない。従って、戻り光の低減は極めで難
しく、第４図のように半導体レーザに内蔵されたモニタ
用フォトダイオードを用いて出射レーザビーム１１０を
安定化できないのが実情である。

この発明の目的は、戻り光の影響を排除して出射レーザ
ビームの光量を安定化することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、この発明は、自動パワーコ
ントロールされた半導体レーザから出射され円形ビーム
に整形されビームスプリッタを透過した直線偏光光を微
小スポットとして情報記録媒体に投射する投射光学系、
および前記ビームスプリッタで分離をされた前記情報記
録媒体からの反射光から情報信号を検出する検出光学系
を備え、情報信号の書き込み、消去、および読み出しを
行うものにおいて、前記ビームスプリッタで反射された
前記円形ビームの反射成分を受けて前記自動パワーコン
トロールの制御信号を発するフォトダイオードを備えて
なることを特徴とし、また、前記ビームスプリッタで反
射された前記円形ビームの反射成分を微小角度偏向させ
て前記検出光学系に向けて反射する反射板を備え、前記
検出光学系は、前記情報記録媒体からの反射光から情報
信号を検出する受光素子と、前記ビームスプリッタ及び
前記反射板で反射された前記円形ビームの反射成分を検
出して前記自動パワーコントロールの制御信号を発する
受光素子とを備えてなることを特徴とし、さらに、情報
信号を検出する受光素子と自動パワーコントロールの制
御信号を発する受光素子とが１つの多分割素子であるこ
とを特徴としている。

〔作用〕

上記手段において、半導体レーザから放射され円形ビー
ムに整形された直線偏光光の一部を主光路上に設けられ
たビームスプリッタで分岐させ、この分岐光路上に受光
素子を設け、そのモニタ出力を自動レーザパワーコント
ロール回路のフィードバック信号とするよう構成したこ
とにより、主光路上を半導体レーザに向けて進む戻り光
の影響が排除され、レーザビームのパワーを安定化する
ことができる。

また、ビームスプリッタの分岐光を偏向させて検出光学
系に導く場合には上記作用に加え、情報を検出する受光
素子と自動パワーコントロールの制御信号を発する素子
とを近接して配置することができ、これらを１つの多分
割素子とすることにより光学系との位置合わせは一方の
素子について行うのみでよくすることもできる。

〔実施例〕

以下この発明を実施例に基づいて説明する。

第１図はこの発明の第１実施例装置を下側から見た平面
図、第２図はその要部の側面図である。

図において、光ヘッドは投射光学系１０と検出光学系２
０とで構成される。投射光学系１０に布いては、半導体
レーザ１から出射されたレーザビーム１１０はコリメー
タレンズ２で平行光束となり、整形プリズム３で等方性
を有する円形ビームに整形され、透過率α、なる゛ビー
ムスプリッタ　（ハーフミラ−）４を透過した光束が立
上げミラー５によって上方に進路を変え、対物レンズ６
で集束され、情報記録媒体としての例えば光磁気ディス
ク５１の情報トラック５２上に微小スポット６１として
投射され、磁界との相乗作用によって情報の記録または
消去が行われる。

また、情報トラック５２で反射された光は、再び対物レ
ンズ６、立上げミラー５を通ってビームスプリッタ４で
反射されて進路を９０°変え、検出光学系２０に導かれ
る。検出光学系に導かれた反射光は１／２波長板１１を
通って偏光ビームスプリッタ−〇 １２で２つの光路に分離され、集束レンズ１４および光
検出器１３がプッシュプル方式のトラッキングエラー検
出手段を形成して微小スポット６１がトラックから逸脱
するのを防ぐ信号を発するとともに、集束レンズ１５１
円筒レンズ１６．および光検出器１７が非点収差方式の
フォーカスエラー検出手段を形成して微小スポット６１
の焦点制御に必要な信号を出力する。また雨検出手段の
出力信号から再生情報信号が検出される。

この実施例装置においては、ビームスプリッタ４０反検
出光学系側の面にモニタ用フォトダイオード２１が外付
けされ、その出力側が自動レーザパワーコントロール回
路２２に接続され、半導体レーザ１のパワーコントロー
ルが行われる。なお、自動レーザパワーコントロール回
路２２は、第５図に示す従来の回路のモニタ用フォトダ
イオード１０２をモニタ用フォト、ダイオード２１に置
き換え、かつ各部抵抗値を調整することにより、従来装
置を大幅に変えることなく使用することができる。

つぎに、上述のように構成された第１実施例装置０ 置の自動パワーコントロール動作を第３図に示す要部の
拡大図に基づいて説明する。図において、半導体レーザ
１から放射され、コリメータレンズ２で平行光束となっ
たレーザビーム１１０が点Ｅ方向から進み、入射面ＢＤ
Ｏ点Ｆで整形プリズム３に入射し、ここで光路が屈折す
ることによって等方性を有する円形ビームに整形された
後、ビームスプリッタ４のハーフミラ−面ＢＣと点０で
交差する。ハーフミラ−の透過率をα５１反射率を（１
−α、）とすると、光量Ｐ。なる入射光１１０のうち、
Ｐ　ｏ　ｘα、なる光量が透過率１３０としてＧ方向。

いわゆる立上げミラー５に向かって進み、微小スポット
６１に集束されて光ディスク５１に投射され、ＰＯＸ（
１−α、）なる光量の反射光１４０がモニタ用フォトダ
イオードに入射する。ここで、モニタ用フォトダイオー
ド２１の結合効率をα。、　光電変換効率をβ（０，５
Ａ／Ｗ程度）とすると、モニタ用フォトダイオード２１
の電気出力■８は次式となる。

１、＝　Ｐｏ（１−αｂ）α。・β　　　　　（１）一
方、透過光１３０は光ディスク５１で反射率α、て反射
され、Ｐ　ｏ　ｘα８×α５なる光量の戻り光１３１と
してハーフミラ−の０点に戻り、ハーフミラ−の透過率
α、によりその光量がＰ。×α、×α５′に減少し、半
導体レーザ１への戻り光１１１となる成分と、反射率α
、なるハーフミラ−で反射され検出光学系に向かう光量
ＰｏｘαｄＸαｂ×（１−αｂ）なる反射光１５０とに
分離される。　ここでプリズム面ＡＢ、ＡＣ，ＣＤ等の
反射率は通常１％以下と低いので、反射光１３１．１１
１．１５０等が多重反射してモニタ用フォトダイオード
２１方向に進む光ノイズがあったとしても、モニタ光１
４００光量Ｐ。（１α５）に対して無視できる程度とな
り、戻り光の影響をほとんど排除することができる。

また、１式において、ハーフミラ−の透過率α５．フォ
トダイオード２１の結合効率α。、および光電変換効率
βは使用する素子によって定まる定数であり、したがっ
てモニタ用フォトダイオード２１の出力ＩＸは　レーザ
ビーム１１０の光量Ｐ。によって決まり、モニタ用フォ
トダイオード２１を含む自動レーザパワーコントロール
回路２２により、半導体レーザの出射ビームの光量Ｐ。

を一定値に安定化することができる。

第７図はこの発明の第２実施例装置を下側から見た平面
図、第２図はその要部の側面図である。

図において、光ヘッドは投射光学系１０と検出光学系２
０とで構成される。投射光学系１０においては、半導体
レーザ１から出射されたレーザビーム１１０はコリメー
タレンズ２で平行光束となり、整形プリズム３で等方性
を有する円形ビームに整形され、透過率αｂなるビーム
スプリッタ　（ハーフミラ−）４を透過した光束が立上
げミラー５によって上方に進路を変え、対物レンズ６で
集束され、情報記録媒体としての例えば光磁気ディスク
５１の情報トラック５２上に微小スポット６１として投
射され、磁界との相乗作用によって情報の記録または消
去が行われる。

また、情報トラック５２で反射された光は、再び対物レ
ンズ６、立上げミラー５を通ってビームスプリッタ４で
反射されて進路を９０°変え、検出光学系２０に導かれ
る。検出光学系に導かれた反射光は１／２波長板１１を
通って偏光ビームスプリッタ１２で２つの光路に分離さ
れ、集束レンズ１４およびフォトダイオードよりなる光
検出器１３がプッシュプル方式のトラッキングエラー検
出手段を形成して微小スポット６１がトラックから逸脱
するのを防ぐ信号を発するとともに、集束レンズ１５９
円筒レンズ１６．およびフォトダイオードよりなる光検
出器１７が非点収差方式のフォーカスエラー検出手段を
形成して微小スポット６１の焦点制御に必要な信号を出
力する。また雨検出手段の出力信号から再生情報信号が
検出される。

この実施例装置においては、ビームスプリッタ４の圧検
出光学系側に反射板３１が微小角度傾けて外付けされ、
ビームスプリッタ４で分岐された円形ビームの分岐成分
は、反射板３１により反射され、１／２波長板１１．偏
光ビームスプリッタ１２および集束レンズ１４を介して
、モニタ用フォトダイオード３２に導かれる。モニタ用
フォトダイオード３２の出力側は、自動レーザパワ−コ
ン１０−ル回路２２に接続され、半導体レーザ１のパワ
ーコントロールが行われる。なお、自動レーザパワーコ
ントロール回路２２は、第５図に示す従来の回路のモニ
タ用フォトダイオード１０２をモニタ用フォトダイオー
ド３２に置き換え、かつ各部抵抗値を調整することによ
り、従来装置を大幅に変えることなく使用することがで
きる。

つぎに、上述のように構成された第２実施例装置の自動
パワーコントロール動作を第８図に示す要部の拡大図に
基づいて説明する。図において、半導体レーザ１から放
射され、コリメータレンズ２で平行光束となったレーザ
ビーム１１０カ点Ｅ方向から進み、入射面ＢＤの点Ｆで
整形プリズム３に入射し、ここで光路が屈折することに
よって等方性を有する円形ビームに整形された後、ビー
ムスプリッタ４のハーフミラ−面ＢＣと点０で交差する
。ハーフミラ−の透過率をα１１反射率を（１−αｂ）
とすると、光量Ｐ。なる入射光１１０のうち、ＰｏＸα
ｂなる光量が透過率１３０としてＧ方向。

いわゆる立上げミラー５に向かって進み、微小スポット
６１に集束されて光ディスク５１に投射され、反射率α
、で反射され、ＰｏＸαｄＸαｂなる光量の戻り光１３
１　としてハーフミラ−の０点に戻り、ハーフミラ−の
透過率α、によりその光量がＰ。Ｘα、×α、′に減少
し、半導体レーザ１への戻り光１１１となる成分と、反
射率αｂなるハーフミラ−で反射され検出光学系に向か
う光量Ｐ０　α４×α、×（ｌ−αｂ）なる反射光１５
０とに分離される。

一方、ハーフミラ−面ＢＣで反射されたＰ。×（１−α
、）なる光量の反射光１４０は、反射板３１により入射
角かられずかに偏向されて反射され、ハーフミラ−面Ｂ
Ｃを通過して、α、×（１−αｂ）ｘＰｏなる光量のモ
ニタ光１６０として検出光学系２０に向かう。

反射光１５０とモニタ光１６０は、１／２波長板１６゜
偏光ビームスプリッタ１２．集束レンズ１４を通過して
フォトダイオード１３．モニタ用フォトダイオード３２
に各々入射し、フォトダイオード１３により前述のよう
に、トラッキングエラー信号と再生情報信号が検出さ詐
、モニタ用フォトダイオード３２により、自動レーザパ
ワーコントロール回路の制御信号が発せられる。

モニタ用フォトダイオード３２の電気比カニ８は、モニ
タ用フォトダイオードの結合効率をα。、光電変換効率
をβとすると、 １、＝Ｐ、　α、・（１−α、）α。・β　　　（２）
となる。

プリズム面ＡＢ、ＡＣ，ＣＤ等の反射率は通常１％以下
と低いので、反射光１３１．１１１．１５０等が多重反
射してモニタ用フォトダイオード３２方向に進む光ノイ
ズがあったとしても、モニタ光１４０の光量Ｐｏ　αｂ
（１−αｂ）に対して無視できる程度となり、戻り光の
影響をほとんど排除することができる。

また、２式において、ハーフミラ−の透過率α５．フォ
トダイオード３２の結合効率α。、および光電変換効率
βは使用する素子によって定まる定数であり、したがっ
てモニタ用フォトダイオード３２の出力Ｉ、ｌは　レー
ザビーム１１０の光量Ｐ。によって決まり、モニタ用フ
ォトダイオード３２を含む自動レーザパワーコントロー
ル回路２２により、半導体レーザの出射ビームの光量Ｐ
。を一定値に安定化することができる。

尚、モニタ用フォトダイオード３２は、フォトダイオー
ド１７に近接して配置することも可能である。

そして、フォトダイオード１３または１７とモニタ用フ
ォトダイオード３２とを１つの多分割素子に置き換える
ことも可能である。この場合には、１つの素子を位置合
わせすることにより、再生情報信号のフォトダイオード
１３または１７とモニタ用フォトダイオード３２とを位
置合わせすることができる。

〔発明の効果〕

この発明は前述のように、投射光学系に配されたビーム
スプリッタで半導体レーザの出射光の一部を反射させ、
その分岐光路上にモニタ用受光素子を配設してモニタ信
号を発生させ、このモニタ信号により自動レーザパワー
コントロールＩｎの制御を行うよう構成した。その結果
、従来装置で問題となった半導体レーザの出射ビームの
強さに及ぼす戻り光およびその変動の影響が排除され、
自動レーザパワーコントロール動作を安定して行なえる
モニタ機能を備えた光ヘッド装置をその構成を複雑化さ
せることなく提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例装置を下側から見た平面
図、第２図は第１および第２実施例装置の要部の側面図
、第３図は第１実施例装置の要部拡大図、第４図は従来
装置における半導体レーザの斜視断面図、第５図は従来
装置における自動レーザパワーコントロール回路図、第
６図は従来装置における半導体レーザの模式図、第７図
はこの発明の第２実施例装置を下側から見た平面図、第
８図は第２実施例装置の要部拡大図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）自動パワーコントロールされた半導体レーザから出
   射され円形ビームに整形されビームスプリッタを透過し
   た直線偏光光を微小スポットとして情報記録媒体に投射
   する投射光学系、および前記ビームスプリッタで分離を
   された前記情報記録媒体からの反射光から情報信号を検
   出する検出光学系を備え、情報信号の書き込み、消去、
   および読み出しを行うものにおいて、前記ビームスプリ
   ッタで反射された前記円形ビームの反射成分を受けて前
   記自動パワーコントロールの制御信号を発する受光素子
   を備えてなることを特徴とする光ヘッド装置。 ２）自動パワーコントロールされた半導体レーザから出
   射され円形ビームに整形されビームスプリッタを透過し
   た直線偏光光を微小スポットとして情報記録媒体に投射
   する投射光学系、および前記ビームスプリッタで分離を
   された前記情報記録媒体からの反射光から情報信号を検
   出する検出光学系を備え、情報信号の書き込み、消去、
   および読み出しを行うものにおいて、前記ビームスプリ
   ッタで分岐された前記円形ビームの分岐成分を微小角度
   偏向させて、前記検出光学系に向けて反射する反射板を
   備え、前記検出光学系は、前記情報記録媒体からの反射
   光から情報信号を検出する受光素子と前記反射板で反射
   された、前記円形ビームの分岐成分を検出して、前記自
   動パワーコントロールの制御信号を発する受光素子とを
   備えてなることを特徴とする光ヘッド装置。 ３）前記情報記録媒体からの反射光から情報信号を検出
   する受光素子と、前記反射板で反射された前記円形ビー
   ムの分岐成分を検出して前記自動パワーコントロールの
   制御信号を発する受光素子とが１つの多分割素子である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光ヘッド
   装置。