(57)【要約】【課題】モニタ用の受光素子に導かれる光とディスクに集光される光の分離比が、半導体レーザの動作中にその出射光の偏光方向が揺らいでも、一定で変動しない、安定した光ヘッド装置を得る。【解決手段】光ヘッド装置中のビームスプリッタ３は、ディスク７へ向かう半導体レーザ１の出射光と受光素子４へ向かう出射光との光量比がビームスプリッタ３に入射する光の偏光方向により異なる特性を有し、ビームスプリッタ３と半導体レーザ１との間の光路中に特定の偏光方向の出射光を透過するように偏光フィルタ２が設置されているように光ヘッド装置を構成する。【選択図】図１
2005018813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、光源からの出射光の一部を光量のモニタをする第１光検出器に向けて分離し、かつ出射光の残りの部分を光記録媒体に集光する対物レンズに向けて分離するビームスプリッタと、集光され光記録媒体により反射された出射光を検出する第２光検出器とを備えた光ヘッド装置において、
前記ビームスプリッタは、光記録媒体へ向かう出射光と第１検出器へ向かう出射光との光量比がビームスプリッタに入射する光の偏光方向により異なる特性を有し、前記ビームスプリッタと前記光源との間の光路中に特定の偏光方向の出射光を透過するように偏光フィルタが設置されていることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】
前記第１光検出器によりモニタされる光量が一定の値となるように、光源に対して電気信号を送信する制御回路が付加されている請求項１記載の光ヘッド装置。
【請求項３】
前記偏光フィルタは、入射する光の偏光方向によって回折効率および透過率の異なる偏光性回折素子より構成されている請求項１または２記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
前記光源と前記偏光フィルタとの間の光路中、または前記偏光フィルタと前記ビームスプリッタとの間の光路中に光の偏光状態を変化させる光学素子が配置されている請求項１、２または３記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
前記偏光フィルタと前記光学素子とが一体化されている請求項４記載の光ヘッド装置。
【請求項６】
前記偏光フィルタと３ビーム用回折格子とが一体化されている請求項１から５のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項７】
前記偏光フィルタと前記光源とが一体化されている請求項１から３のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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に情報の記録および再生を行う光ヘッド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤやＤＶＤなどの光ディスクおよび光磁気ディスクなどの光記録媒体（以下、「ディスク」という）の情報記録面上に情報を書き込んだり（以下、「記録」という）または情報記録面上の情報を読み取ったり（以下、「再生」という）する従来の光ヘッド装置の１例について、図６の概念図を用いて説明する。
【０００３】
半導体レーザ１からの出射光が集光レンズ６を経てディスク７上に集光され、ディスク７により反射された戻り光を、光受光素子８により検出することで記録および再生を行うことができる。光ヘッド装置が、安定した記録動作を行うためには、ディスク７に集光されるレーザ光量が安定していること、すなわち、半導体レーザ光が安定した光量であることが必要となる。このため、従来より、半導体レーザ光を、ディスク７に向かう経路の途中でビームスプリッタ３により光の一部を分離し、その一部を分離した光をモニタ用の受光素子４により検出し、その検出量に応じて半導体レーザ１の光量を制御している。
【０００４】
ディスク７に集光されるレーザ光量の安定化について詳しく述べる。まず直線偏光である半導体レーザ１の光が、所定の偏光方向でビームスプリッタ３に入射する。ここでビームスプリッタ３は、いわゆる偏光ビームスプリッタであり、入射する光の偏光方向により反射率と透過率とが異なる特性を有している。よってビームスプリッタ３に入射した半導体レーザ光は、その偏光方向と、ビームスプリッタの偏光方向に対する反射率と透過率に従って、ディスク７に集光される光と、モニタ用の受光素子４に導かれる光に分離される。モニタする受光素子４の光量を一定の値にするよう半導体レーザ１の光量を制御することにより、ディスクに集光される光量は安定する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００３−６７９６１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記光ヘッド装置において、モニタ用の受光素子４に導かれる光とディスク７に集光される光の分離比は、一定で変動しないことが望ましいが、半導体レーザ１の動作中にその出射光の偏光方向が揺らぎ、分離比が変動することがあり、このような場合ディスク７に集光される光量が不安定となり問題となっている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、光源と、光源からの出射光の一部を光量のモニタをする第１光検出器に向けて分離し、かつ出射光の残りの部分を光記録媒体に集光する対物レンズに向けて分離するビームスプリッタと、集光され光記録媒体により反射された出射光を検出する第２光検出器とを備えた光ヘッド装置において、前記ビームスプリッタは、光記録媒体へ向かう出射光と第１検出器へ向かう出射光との光量比がビームスプリッタに入射する光の偏光方向により異なる特性を有し、前記ビームスプリッタと前記光源との間の光路中に特定の偏光方向の出射光を透過するように偏光フィルタが設置されていることを特徴とする光ヘッド装置を提供する。
【０００８】
また、前記第１光検出器によりモニタされる光量が一定の値となるように、光源に対して電気信号を送信する制御回路が付加されている上記の光ヘッド装置を提供する。
また、前記偏光フィルタは、入射する光の偏光方向によって回折効率および透過率の異なる偏光性回折素子より構成されている上記の光ヘッド装置を提供する。
【０００９】
また、前記光源と前記偏光フィルタとの間の光路中、または前記偏光フィルタと前記ビームスプリッタとの間の光路中に光の偏光状態を変化させる光学素子が配置されている上記の光ヘッド装置を提供する。
また、前記偏光フィルタと前記光学素子とが一体化されている上記の光ヘッド装置を提供する。
【００１０】
また、前記偏光フィルタと３ビーム用回折格子とが一体化されている上記の光ヘッド装置を提供する。
【００１１】
さらに、前記偏光フィルタと前記光源とが一体化されている上記の光ヘッド装置を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、光源と、光源からの出射光の一部を光量のモニタをする第１光検出器に向けて分離し、かつ出射光の残りの部分を光記録媒体に集光する対物レンズに向けて分離するビームスプリッタと、集光され光記録媒体により反射された出射光を検出する第２光検出器とを備えた光ヘッド装置である。
そして、光ヘッド装置の前記ビームスプリッタは、光記録媒体へ向かう出射光と第１検出器へ向かう出射光との光量比がビームスプリッタに入射する光の偏光方向により異なる特性を有している。
【００１３】
さらに、前記ビームスプリッタと前記光源との間の光路中に光の透過率が偏光方向により異なる偏光フィルタが設置されている光ヘッド装置である。
【００１４】
以下、本発明の光ヘッド装置の構成の概念的断面図である図１を用いて、具体的に説明する。
光源である半導体レーザ１から出射した光が１／４波長板５、対物レンズである集光レンズ６を経て光記録媒体であるディスク７へ向かう光路中に、ビームスプリッタ３により光の一部を分離し、その一部分離した光を第１光検出器であるモニタ用受光素子４によりモニタ可能な光ヘッド装置である。
【００１５】
そして、ビームスプリッタ３は、半導体レーザ１から出た光をディスク７へ向かう光とモニタ用の受光素子４へ向かう光の分離比が、ビームスプリッタ３に入射する光の偏光方向により異なる特性を有し、ビームスプリッタ３と半導体レーザ１との間に、光の透過率が偏光方向により異なる偏光フィルタ２を設置している光ヘッド装置である。
【００１６】
図２は偏光フィルタ２に用いられる偏光性回折素子１３の構成を示す断面図である。透光性平面基板９の片面に、常光屈折率ｎｏおよび異常光屈折率ｎｅ（ｎｏ≠ｎｅ）の複屈折性材料層１０を断面形状が段差ｄの凹凸周期構造となるよう加工し、その凹部に屈折率ｎｓの均質屈折率透明材料１１を充填し、透光性平面基板１２で挟み込んだ構造としている。
【００１７】
ここで、屈折率ｎｓが常光屈折率ｎｏと略等しい均質屈折率透明材料１１を用い、｜ｎｅ−ｎｓ｜×ｄが半導体レーザの発振光波長λの（ｍ＋１／２）倍（ｍは整数）となる段差ｄとしている。
【００１８】
このような構造の偏光性回折素子１３を、図１の偏光フィルタ２として光ヘッド装置に搭載し、半導体レーザ１の出射光の直線偏光が偏光フィルタ２に常光偏光（図中の◎）として入射するように配置する（図２（ａ））。このとき、複屈折性材料層１０の凹凸周期構造は光学的には常光屈折率ｎｏと屈折率ｎｓが略等しいため均一屈折率層として作用し、入射光は回折されることなく直進透過する。一方、常光偏光と直交する異常光偏光（図中の←→）が入射すると（図２（ｂ））、複屈折性材料層１０の凹凸周期構造は光学的には位相差２π×（ｎｅ−ｎｓ）×ｄ／λすなわち位相差πの位相回折格子として作用し、戻り光の部分は±１次以上で高次回折されるため異常光の直進透過する光はわずかとなる。
【００１９】
ここで、複屈折性材料層１０の凹凸周期構造の格子ピッチＰに応じて発生するｍ次回折光の回折角度θは入射光の波長λに対して、ｓｉｎθ＝ｍλ／Ｐで記述される。ここで、ｍは±１、±２、・・・・である。
【００２０】
半導体レーザ１の発光点最近傍の回折光は±１次回折光であるため、±１次回折光が、第１光検出器であるモニタ用の受光素子４およびディスク７上に集光する光に影響しない領域に回折されるように格子ピッチＰを設定する。具体的には５０μｍ以下の格子ピッチＰとする。
【００２１】
この結果、半導体レーザ１の偏光方向が動作中に揺らいでも、偏光フィルタ２により常に一定の偏光方向の光が偏光ビームスプリッタ３に入射されるため、モニタ用の受光素子４上の光量とディスク７に導かれる光量の分離比は常に一定となる。
【００２２】
モニタする受光素子４の光量を一定の値にするよう半導体レーザ１の光量を制御すれば、分離比が一定のためディスク７に集光される光量が一定となり、安定した記録を実現できる。
【００２３】
また図４は、偏光フィルタとして用いる偏光性回折素子と位相板１５とを一体化した構成を示す断面図である。均質屈折率透明材料１１と透光性接着材１６を用いて透光性平面基板９と透光性平面基板１２の間に位相差がπ／２の奇数倍となる位相板１５を挟み込んだ構成としている。他の構成は図２の偏光性回折素子１３の構成と同じである。
【００２４】
位相板１５はポリカ−ボネ−ト複屈折膜や高分子液晶などの位相差発生機能を有する有機薄膜位相板や水晶位相板が用いられる。このような構造の偏光性回折素子１７を、図１の偏光フィルタ２として使用することにより、光ヘッド装置の部品点数および重量が減少するとともに、設計自由度の高い、安定した記録動作の光ヘッド装置を実現できる。
【００２５】
図５は偏光フィルタとしての偏光性回折素子１３と、３ビーム用の回折格子１８を一体化した構成を示す断面図である。情報記録面の情報再生の信号検出法として一般的に用いられている３ビーム法を適用するために、透光性平面基板９の片面にディスクのトラッキング用に用いるサブビームを発生する回折格子１８が形成されている。他の構成は図２の偏光フィルタ１３の構成と同じであり、同じ符号の要素は同じものを表す。
【００２６】
このような構造の偏光フィルタ１９を、図１の光ヘッド装置に用いることにより、光ヘッド装置の部品点数および重量を増やすことなく光ディスクの信号の記録再生時に安定した信号検出ができる。
【００２７】
また図７は、偏光フィルタ２として用いる偏光性回折素子と光源である半導体レーザ１とを一体化した構成を示す断面図である。図７（ａ）は、半導体レーザ１のパッケージに偏光回折素子が固定されている。図７（ｂ）は、半導体レーザ１のカバーガラス２０の部分に偏光回折素子を用いて一体に固定している。
このような光源と一体化した偏光フィルタを、図１の光ヘッド装置に用いることにより、光ヘッド装置の部品点数および重量を増やすことなく、光ディスクの信号の記録・再生時に安定した信号検出ができる。
【００２８】
【実施例】
「例１」
図１に基づいて、本例１を説明する。１は半導体レーザ、２は偏光フィルタ、３は偏光ビームスプリッタ、４は第１光検出器であるモニタ用受光素子、５は１／４波長板、６は対物レンズである集光レンズ、７はディスク、８は第２検出器である受光素子を表わしている。
【００２９】
半導体レーザ１から出射された光は、偏光フィルタ２に入射し、一定方向の偏光成分のみを透過する。次に偏光ビームスプリッタ３に入射し、透過光がモニタ用受光素子４に、反射光がディスク７に向けて分離する。ここで用いた偏光フィルタ２は、入射する光の偏光方向により回折効率および透過率の異なる偏光性回折素子により構成されている。偏光性回折素子としては、図２に示したものを用いている。
【００３０】
すなわち、透光性平面基板９の片面に、常光屈折率ｎｏおよび異常光屈折率ｎｅ（ｎｏ≠ｎｅ）の複屈折性材料層１０を断面形状が段差ｄの凹凸周期構造となるよう加工し、その凹部に屈折率ｎｓの均質屈折率透明材料１１を充填し、透光性平面基板１２で挟み込んだ構造としている。透光性平面基板９と透光性平面基板１２の空気との界面には図示しない反射防止膜が形成されている。
【００３１】
ここで、屈折率ｎｓが常光屈折率ｎｏと略等しい均質屈折率透明材料１１を用い、｜ｎｅ−ｎｓ｜×ｄが半導体レーザの発振光波長λの（ｍ＋１／２）倍（ｍは整数）となる段差ｄとしている。
本例では、常光偏光の透過率は約９８％で、異常光偏光の透過率は約２％であった。
【００３２】
第１光検出器であるモニタ用の受光素子４およびディスク７上に集光する光に影響しない領域に回折されるように、複屈折性材料層１０の格子ピッチＰを設定する。具体的には５０μｍ以下の格子ピッチＰとする。
【００３３】
この結果、半導体レーザ１の偏光方向が動作中に揺らいでも、偏光フィルタ２により常に一定の偏光方向の光が偏光ビームスプリッタ３に入射されるため、モニタ用の受光素子４上の光量とディスク７に導かれる光量の分離比は常に一定となる。
【００３４】
モニタする受光素子４の光量を一定の値にするよう半導体レーザ１の光量を制御すれば、分離比が一定のためディスク７に集光される光量が一定となり、安定した記録を実現できる。
【００３５】
「例２」
図３は例２の光ヘッド装置の構成の概念的断面図を示しており、半導体レーザ１と偏光フィルタ２との間に、光学素子である光の偏光状態を変化させる素子１４を配置している。なお図３において、図１と同符号の要素は図１のものと同じ要素を示す。
【００３６】
半導体レーザ１の偏光方向、偏光フィルタ２の透過偏光方向、ビームスプリッタ３の透過および反射の偏光方向は、ディスク７に集光する光の偏光状態が、最適となるよう適宜設定する必要があり、光学素子である光の偏光状態を変化させる素子１４を配置することは、設計自由度が増加し、光ピックアップ装置の実現に有効である。例２では、具体的には偏光状態を変化させる素子１４として、１／２位相板を使用した。半導体レーザからの出射光の偏光方向に対して１／２位相板の光学軸を２２．５度に設定して、半導体レーザの偏光方向を、４５°回転させている。
【００３７】
モニタする受光素子４の光量を一定の値にするよう半導体レーザ１の光量を制御すれば、分離比が一定のためディスク７に集光される光量が一定となり、安定した記録を実現できる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ヘッド装置において、ディスク７に集光される光量比が一定となり、安定した記録動作を実現できる。
【００３９】
また、部品点数の増加を招くことなく、光ディスクの信号検出用の３ビームを発生する回折格子機能と、ディスクに集光される光量が一定で安定した記録動作ができる機能とを、併せ持った光ヘッド装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の光ヘッド装置の構成を示す概念的断面図。
【図２】本発明における偏光フィルタに用いられる偏光性の回折素子の構成を示す断面図で、（ａ）常光偏光が入射した場合、（ｂ）異常光偏光が入射した場合。
【図３】実施例２の光ヘッド装置の構成を示す概念的断面図。
【図４】本発明における偏光フィルタ（偏光性回折素子）と位相板とを一体化した構成を示す側面図。
【図５】本発明における偏光フィルタ（偏光性回折素子）と３ビーム用回折格子とを一体化した構成を示す断面図。
【図６】従来の光ヘッド装置の構成を示す概念的断面図。
【図７】本発明における偏光フィルタ（偏光性回折素子）と半導体レーザとを一体化した構成を示す断面図。
【符号の説明】
１：半導体レーザ
２：偏光フィルタ
３：ビームスプリッタ
４：モニタ用受光素子
５：１／４波長板
６：集光レンズ
７：ディスク
８：受光素子
９、１２：透光性平面基板
１０：複屈折性材料層
１１：均質屈折率透明材料
１３：偏光性回折素子
１４：偏光状態を変化させる素子
１５：１／２位相板
１６：透光性接着材
１７：位相板を一体化した偏光フィルタ
１８：回折格子
１９：３ビーム用回折格子を一体化した偏光フィルタ
２０：半導体レーザのカバーガラス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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