JP4258587B2 - Optical head device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、CD−R、CD−RW、DVD−R、DVD+RWなどの記録用光ディスクまたは光磁気ディスクなど、レーザ光の照射により光学的に情報記録が可能な光記録媒体に対して情報の書き込み、読み取り、または消去を行うための光ヘッド装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
CDやDVDなどの光ディスクまたは光磁気ディスクなどの光記録媒体に情報を書き込んだり、光記録媒体から情報を読み取ったりするために、レンズや回折素子などの光学素子、半導体レーザ、および受光素子などを備えた光ヘッド装置が用いられている。
【0003】
従来の光ヘッド装置の一例として、特許第2776487号に記載されたものを図7および図8を用いて説明する。図7は従来の光ヘッド装置の基本構成を示す斜視図、図8は従来の光ヘッド装置に係るフォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号を得る構成を模式的に示す説明図である。
【0004】
光ヘッド装置は、光源としての半導体レーザ101、半導体レーザ101の次段に配設され半導体レーザ101からの出射光と光記録媒体106での反射光をそれぞれ回折するための回折素子102,103、回折素子102,103の次段に配設されレーザ光を平行光線とするためのコリメートレンズ104、コリメートレンズ104の次段に配設されレーザ光を集光するための対物レンズ105、回折素子103からの回折光を受光する受光素子107を有している。
【0005】
上記構成において、半導体レーザ101から出射されたレーザ光は、回折素子102で0次回折光と±1次回折光との3つに分割回折され、これらの3つの回折光が回折素子103とコリメートレンズ104とを通り、対物レンズ105によって光記録媒体106上へ集光される。すなわち、0次回折光を光記録媒体106の記録トラックのピット上へ集光させるとともに、上記2つの±1次回折光を、光記録媒体106に対してトラックと直交方向へわずかにずれ、トラック方向へより大きくずれた位置であり、かつ上記0次回折光に関して互いに対称な位置へ集光させる。
【0006】
そして、光記録媒体106によって反射された反射光は、対物レンズ105、コリメートレンズ104を通り、回折素子103で回折され、その+1次回折光が受光素子107の受光部へ導かれて光量が検出される。
【0007】
回折素子103は、図8に示すように、光記録媒体106のトラック方向と垂直な分割線DLによって領域103aとこれに対向する部分に分割され、この対向する部分をさらにトラック方向と平行な分割線PLによって領域103bと103cに分割されている。また、受光素子107は、複数領域に分割された6つの受光部107a,107b,107c,107d,107e,107fを有している。
【0008】
合焦状態のときには、回折素子102による0次回折光、+1次回折光、−1次回折光のそれぞれの反射戻り光が回折素子103の領域103aによって回折された+1次回折光を、受光素子107にそれぞれ回折限界近くまで絞られたスポットを形成するように集光させる。このとき、0次回折光の反射戻り光は受光素子107の受光部107aと107bの分割線上に、+1次回折光の反射戻り光は受光素子107の受光部107cに、−1次回折光の反射戻り光は受光素子107の受光部107dにそれぞれ集光される。
【0009】
さらに、回折素子102による0次回折光の反射戻り光が回折素子103の領域103bによって回折された+1次回折光を、受光素子107の受光部107eに、また、回折素子102による0次回折光の反射戻り光が回折素子103の領域103cによって回折された+1次回折光を、受光素子107の受光部107fに、それぞれ回折限界近くまで絞られたスポットを形成するように集光させる。
【0010】
受光素子107の受光部107a,107b,107c,107d,107e,107fの出力信号をそれぞれSa ,Sb ,Sc ,Sd ,Se ,Sf とした場合、フォーカス誤差信号FESは(Sa −Sb )、トラッキング誤差信号は3ビーム法(TES2)の場合は(Sc −Sd )、プッシュプル法(TES1)の場合は(Se −Sf )によりそれぞれ得られる。また、記録情報信号であるピット信号(RF)は(Sa +Sb +Se +Sf )により得られる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の光ヘッド装置には以下のような問題点があった。すなわち、光記録媒体からの反射戻り光は回折素子で回折されて受光素子上に回折限界近くまで絞られた光ビームとなって集光される。さらに光情報の記録時には、光記録媒体上において再生時の光強度の数倍以上の光出力が必要となるため、当然受光素子上での光強度も数倍以上となる。このように、受光素子において高強度の光ビームが集中した場合、一般的には空間電界効果により受光素子の周波数応答特性が著しく劣化するため、高倍速記録が困難であるという問題点があった。
【0012】
本発明は、従来技術が有していた前述のような問題点を解決するものであり、記録時における受光素子への入射光強度を低く抑えて周波数応答特性の劣化を防止でき、高倍速記録が可能な光ヘッド装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、レーザ光源からの光を光記録媒体に導き、前記光記録媒体からの反射光をホログラフィックビームスプリッタで回折させて受光素子により検出する、光情報の記録および再生を行う光ヘッド装置において、前記反射光は、前記ホログラフィックビームスプリッタで回折され、+1次の回折光の光強度と−1次の回折光の光強度と、が異なるとともに、前記+1次の回折光と前記−1次の回折光がそれぞれ異なる受光素子に入射し、前記それぞれの回折光が入射する前記それぞれの受光素子が、光情報の記録時と再生時とで切り替えて使用されることを特徴とする光ヘッド装置を提供する。
【0014】
また、好ましくは、前記光情報の記録時に、前記+1次の回折光と前記−1次の回折光のうち、小さい方の光強度となる回折光を検出する受光素子が使用され、
かつ、前記光情報の再生時に、前記+1次の回折光と前記−1次の回折光のうち、大きい方の光強度となる回折光を検出する受光素子が使用されるように選択される上記の光ヘッド装置を提供する。
【0015】
また、好ましくは、前記ホログラフィックビームスプリッタにおける回折格子の一つの断面形状のうち、一方が垂線で他方が斜線である鋸歯状または前記鋸歯状を階段状に近似した形状を有する上記の光ヘッド装置を提供する。
【0016】
また、レーザ光源からの光を光記録媒体に導き、前記光記録媒体からの反射光を受光素子により検出する、光情報の記録および再生を行う光ヘッド装置において、前記光記録媒体からの反射光を回折させて異なる受光素子に入射させるとともに、+1次の回折光の強度および−1次の回折光の強度が異なっている回折素子を有し、前記それぞれの回折光が入射する受光素子が、光情報の再生時と記録時とで切り替えて使用されることを特徴とする光ヘッド装置を提供する。
【0017】
光記録媒体からの反射光をホログラフィックビームスプリッタで回折させて受光素子により検出する光ヘッド装置において、記録時と再生時とで異なる受光素子を使用し、好ましくはそれぞれ異なる受光素子に入射する+1次および−1次の回折光の強度が異なるように、すなわち回折光の+1次回折効率と−1次回折効率を非対称にすることにより、記録時における受光素子への入射光強度を低く抑えて周波数応答特性の劣化を防止できるようになり、高倍速記録に対応可能となる。
【0018】
また、ホログラフィックビームスプリッタにおける回折格子の一つの断面形状が一方が垂線で他方が斜線である鋸歯状、あるいは階段状で前記鋸歯状に近似した形状を有するもの、すなわち回折格子をブレーズ化もしくは疑似ブレーズ化したものを用いることにより、回折格子の一つの大きさ(高さおよび深さ)を変化させることで回折光の+1次回折効率と−1次回折効率との割合を任意に設定可能となる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1ないし図6は本発明の光ヘッド装置の一実施形態に係り、図1は光ヘッド装置の基本構成を示す斜視図、図2は回折素子として用いられるホログラフィックビームスプリッタ周辺の構成を示す側面図、図3は受光素子の出力よりフォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号を得る構成を模式的に示す説明図、図4は疑似ブレーズ化したホログラフィックビームスプリッタの回折格子一周期当たりの段差形状を示す説明図、図5は図4のような構成の回折素子における格子高さに対する回折効率の計算例を示すグラフ、図6は受光素子の入射光強度に対する遮断周波数の測定例を示すグラフである。
【0020】
本実施形態に係る光ヘッド装置は、CD−R、CD−RW、DVD−R、DVD+RWなどの記録用光ディスクまたは光磁気ディスクなど、レーザ光の照射により光学的に情報記録が可能な光記録媒体に対して情報の書き込みおよび読み取りなどを行う光学情報記録再生装置に用いられる。
【0021】
図1に示すように、光ヘッド装置は、レーザ光源としての半導体レーザ1、半導体レーザ1の次段に配設され半導体レーザ1からの出射光を回折するための回折素子2、回折素子2の次段に配設され光記録媒体6からの反射光を回折するための回折素子3、回折素子3の次段に配設された半導体レーザ1の発振波長の1/4倍の位相差を有する1/4波長板9、1/4波長板9の次段に配設されレーザ光を平行光線とするためのコリメートレンズ4、コリメートレンズ4の次段に配設されレーザ光を集光するための対物レンズ5、回折素子3からの+1次回折光を受光する受光素子7、回折素子3からの−1次回折光を受光する受光素子8を有している。また、回折素子2の近傍に配設された反射型ホログラフィック光学素子10と、この反射型ホログラフィック光学素子10からの+1次回折光を受光する受光素子11を有している。
【0022】
半導体レーザ1は、例えば発振中心波長785nmのものが用いられる。なお、図1において、半導体レーザ1は共振発光方向と光軸方向とが平行となるように配置した例を示しているが、共振発光方向と光軸方向とが垂直となるように配置し、反射プリズムなどにより出射光を反射させて折り返すような構成とすることもできる。
【0023】
回折素子3は、図2に示すように、光記録媒体からの反射戻り光を回折させて+1次回折光と−1次回折光を受光素子7,8へそれぞれ導くように、回折格子の一つの断面形状が一方が垂線で他方が斜線である鋸歯状のブレーズ化された回折格子により構成される。ここで、1は半導体レーザ、9は1/4波長板である。また、回折素子3は、ガラス、ポリオレフィンなどの無機または有機の基板の表面に凹凸を形成したものや、光学的に等方性の部材の凹凸と液晶などの光学的な異方性材料とを組合せたものや、高分子液晶などの異方性材料の凹凸と等方性の部材とを組み合わせたホログラムタイプのものなどでもよい。さらに、多段の階段状の格子で鋸歯状のブレーズ型の回折格子を近似した疑似ブレーズ型のものでもよい。
【0024】
回折素子3の格子は、ドライエッチングまたはウェットエッチングや、射出成形や、プレスなどによって形成できる。これによって、半導体レーザ1からの出射光を透過するとともに光記録媒体6からの反射光を回折するようなビームスプリッタ機能を持たせることが可能である。回折素子3としては、往路透過率(往路0次回折効率)を高くすることができる点、および往復の光利用効率を大きくすることができる点を考慮し、往路では位相差(屈折率差)が小さく、復路で位相差(屈折率差)が大きくなる偏光型ホログラフィックビームスプリッタを用いるのがより好ましい。
【0025】
ここで、回折素子3は、図1および図3に示すように、光記録媒体6のトラック方向と垂直な分割線DLによって領域3aとこれに対向する部分に分割され、この対向する部分をさらにトラック方向と平行な分割線PLによって領域3bと3cに分割されている。
【0026】
反射型ホログラフィック光学素子10は、例えば回折素子2と同一面上に配置し、この面上に凹凸を形成した後、Alなどにより反射ミラーを形成して構成される。なお、この反射型ホログラフィック光学素子10においてもブレーズ化することにより+1次の回折効率を上げることもできる。さらに、回折素子2,3、反射型ホログラフィック光学素子10、および1/4波長板9は、積層することにより一素子化することが小型化の点で好ましい。
【0027】
また、受光素子7は、複数領域に分割された6つの受光部7a,7b,7c,7d,7e,7fを有しており、同様に受光素子8は、複数領域に分割された6つの受光部8a,8b,8c,8d,8e,8fを有している。そして、これらの受光部7a〜7f,8a〜8bの出力に基づいて、それぞれの受光素子ごとにフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、および記録情報信号であるピット信号を生成する演算回路が設けられている。また、それぞれの受光素子7,8の出力に基づいて生成されたフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、およびピット信号をいずれかに切り替える切替スイッチ13a,13b,13cが設けられている。なお、受光素子7,8,11は、図示しない電流電圧変換アンプ、切替スイッチなどの回路と一体化して、IC化したものを使用することが好ましい。
【0028】
次に、本実施形態の動作について具体的に説明する。往路においては、半導体レーザ1より出射したレーザ光を、回折素子2で0次回折光と±1次回折光との3つに分割回折させ、この3つの回折光を回折素子3、1/4波長板9、およびコリメートレンズ4を通して、対物レンズ5によって光記録媒体6上へ集光させる。すなわち、0次回折光を光記録媒体6の記録トラックのピット上へ集光させるとともに、上記2つの±1次回折光を、光記録媒体6に対してトラックと直交方向へわずかにずれ、トラック方向へより大きくずれた位置であり、かつ上記0次回折光に関して互いに対称な位置へ集光させる。
【0029】
そして復路においては、光記録媒体6によって反射された反射光を、対物レンズ5、コリメートレンズ4、1/4波長板9を通して、回折素子3で回折させ、その+1次回折光を受光素子7に、−1次回折光を受光素子8にそれぞれ導く。このときの光記録媒体6からの反射戻り光の偏光方向は、1/4波長板9により半導体レーザ1の出射光の偏光方向(P偏光)に対して90度回転した偏光方向(S偏光)に変換されている。
【0030】
合焦状態のときには、回折素子2による0次回折光、+1次回折光、−1次回折光のそれぞれの反射戻り光が回折素子3の領域3aによって回折された+1次回折光を受光素子7に、−1次回折光を受光素子8にそれぞれ回折限界近くまで絞られたスポットを形成するように集光させる。このとき、0次回折光の反射戻り光に関する+1次回折光は受光素子7の受光部7aと7bの分割線上に、その−1次回折光は受光素子8の受光部8aと8bの分割線上に、+1次回折光の反射戻り光に関する+1次回折光は受光素子7の受光部7cに、ぞの−1次回折光は受光素子8の受光部8cに、−1次回折光の反射戻り光に関する+1次回折光は受光素子7の受光部7dに、その−1次回折光は受光素子8の受光部8dにそれぞれ集光される。
【0031】
さらに、回折素子2による0次回折光の反射戻り光が回折素子3の領域3bによって回折された+1次回折光を受光素子7の受光部7eに、その−1次回折光を受光素子8eに、また、回折素子2による0次回折光の反射戻り光が回折素子3の領域3cによって回折された+1次回折光を受光素子7の受光部7fに、その−1次回折光を受光素子8fにそれぞれ回折限界近くまで絞られたスポットを形成するように集光させる。ここで、波長785nmのレーザ光の場合において、集光スポット径は約10μmであった。
【0032】
なお、再生時および記録時には、半導体レーザ1からの出射光のうち、実際に対物レンズ5に導かれない光の一部を、反射型ホログラフィック光学素子10により受光素子11上に反射集光させ、半導体レーザ1の光出力をモニタしている。具体的には、受光素子11より出力されるモニタ信号を用いて、外部の駆動回路(自動出力制御(APC)回路など)により半導体レーザ1の光出力を制御している。また、再生時と記録時との動作切り替えについても、外部の制御回路などにより行っている。
【0033】
次いで、フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号の検出方法について図3を用いて説明する。光記録媒体に記録された情報の再生時には、切替スイッチ13a,13b,13cを作動させて受光素子7の出力を選択するように切り替え、受光部7a〜7fの出力信号に基づいてフォーカス誤差信号(FES)、トラッキング誤差信号(TES)、およびピット信号(RF)を得る。受光素子7の受光部7a,7b,7c,7d,7e,7fの出力信号をそれぞれHa ,Hb ,Hc ,Hd ,He ,Hf とした場合、フォーカス誤差信号(FES1)は(Ha −Hb )、トラッキング誤差信号は3ビーム法(TES2)の場合は(Hc −Hd )、プッシュプル法(TES1)の場合は(He −Hf )によりそれぞれ得られる。また、ピット信号(RF1)は(Ha +Hb +He +Hf )により得られる。
【0034】
なお、記録時と再生時とで受光素子7,8を切り替えるための信号は、装置本体の制御回路などより出力される外部切替信号を用い、その外部切替信号により切替スイッチ13a,13b,13cを作動させる。
【0035】
また、光記録媒体6への情報の記録時には、切替スイッチ13a,13b,13cを作動させて受光素子8の出力を選択するように切り替え、受光部8a〜8fの出力信号に基づいてフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、およびRF信号を得る。受光素子8の受光部8a,8b,8c,8d,8e,8fの出力信号をそれぞれLa ,Lb ,Lc ,Ld ,Le ,Lf とした場合、フォーカス誤差信号(FES2)は(La −Lb )、トラッキング誤差信号は3ビーム法(TES4)の場合は(Lc −Ld )、プッシュプル法(TES3)の場合は(Le −Lf )によりそれぞれ得られる。また、ピット信号(RF2)は(La +Lb +Le +Lf )により得られる。
【0036】
次に、回折素子3の構成および作用について詳細に説明する。回折素子の例を図4および図5に示す。図4は三段の階段状の格子を形成して疑似ブレーズ化した回折素子の一周期当たりの段差形状を、図5は図4の段差形状の回折素子における回折効率の計算結果をそれぞれ示したものである。本実施形態では、階段状の疑似ブレーズ化した回折素子を用いることによって、+1次回折光と−1次回折光とで回折効率を非対称にする。
【0037】
この例において、段差形状は、図4に示すように、回折格子の一周期あたりの規格化長さ(一周期の長さを1としたときの各段の長さ割合)を、一段目:40%、二段目:45%、三段目:15%とし、一周期あたりの規格化高さ(一段目と三段目の高低差を1としたときの高さ割合)を、一段目:0%、二段目:29%、三段目:71%とした。また計算条件は、回折格子の一周期の長さ(ピッチ)を3.5μm、屈折率差(Δn)を0.13、レーザ光の中心波長を785nmとした。図5は、上記条件において、格子高さ(一段目と三段目の高低差)をパラメータとしたときの回折効率の計算結果である。この図5において、実線は−1次と+1次との回折効率比、破線は+1次の回折効率、二点破線は−1次の回折効率をそれぞれ百分率(%)で示している。
【0038】
図5の計算結果から、格子高さを変えることによって±1次の回折効率比を任意に選べることがわかる。具体的には、格子高さを約2800nmにすることにより、+1次の回折効率に対する−1次の回折効率の比を51:1にした偏光型疑似ブレーズホログラフィックビームスプリッタが実現できる。
【0039】
また、上記疑似ブレーズ格子の本例と矩形格子の比較例とのそれぞれにおける、回折効率および受光素子入射光強度の測定例を表1に示す。ここで、受光素子入射光強度は、光記録媒体の板面上での光強度を再生時は1mW、記録時は49mWとし、光記録媒体の反射率を75%、回折素子2の0次回折効率を80%、その他の光学素子の透過率を95%とした場合の受光部7aおよび7bと受光部8aおよび8bへのそれぞれの入射光強度換算値である。
【0040】
【表1】
【0041】
さらに、受光部7aとほぼ同等の受光面積を有するSi−PINフォトダイオードの入射光強度に対する遮断周波数特性の測定例を図6に示す。ここで、入射光の集光スポットは約10μm、波長は780nmとした。
【0042】
表1および図6に示すように、回折素子3に矩形格子を用いるかあるいは記録時と再生時とで受光素子の切り替えを行わない場合、記録時には受光部8a,8bの分割線上の入射光強度は4.9mW程度となり、受光素子の遮断周波数は再生時と比べて1桁近く低くなる。この場合、受光素子の周波数応答特性が著しく劣化してしまうため、高倍速記録が困難である。
【0043】
これに対して、本実施形態のようにブレーズ化または疑似ブレーズ化した回折素子3を用い、+1次と−1次の回折効率を変えてそれぞれの回折光を異なる受光素子7,8に入射させ、再生時と記録時とで受光素子を切り替える場合は、受光部7a,7bおよび8a,8bにおける入射光強度は記録時、再生時共に約70μWとなる。したがって、受光素子の周波数応答特性の劣化を防止でき、十分高速応答可能であり、高倍速記録が可能となった。なお、ここで高い周波数応答特性を確保するために、回折素子の回折効率を下げることも考えられるが、この場合は再生時において受光素子への入射光強度が大きく減少して、十分なS/Nが得られない。
【0044】
なお、本発明は、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、上述の実施形態ではフォーカス誤差検出方式としてフーコー法を用いた構成を例にとって説明したが、その他の方式、例えばSSD(スポットサイズディテクション法)などのフォーカス誤差検出方式による光ヘッド装置においても適用できる。
【0045】
このように本実施形態では、ブレーズ化または疑似ブレーズ化した回折素子を用い、その+1次と−1次の回折効率を変えて強度が異なる+1次と−1次の回折光をそれぞれ異なる受光素子に入射させ、再生時と記録時とで受光素子を切り替えて使用することにより、記録時において使用する受光素子への入射光強度を低く抑えて、受光素子の周波数応答特性の劣化を回避することができ、高倍速記録に対応できる。
【0046】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、光記録媒体からの反射光をホログラフィックビームスプリッタで回折させて受光素子により検出する光ヘッド装置において、記録時と再生時とで異なる受光素子を使用し、好ましくはそれぞれ異なる受光素子に入射する+1次および−1次の回折光の強度が異なるようにすることにより、記録時における受光素子への入射光強度を低く抑えて周波数応答特性の劣化を防止することができ、高倍速記録が可能な光ヘッド装置を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る光ヘッド装置の基本構成を示す斜視図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る回折素子として用いられるホログラフィックビームスプリッタ周辺の構成を示す側面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係るフォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号を得る構成を模式的に示す説明図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る三段の階段状に疑似ブレーズ化したホログラフィックビームスプリッタの回折格子一周期当たりの段差形状を示す説明図である。
【図5】図4のような構成の回折素子における格子高さに対する回折効率の計算例を示すグラフである。
【図6】受光素子の入射光強度に対する遮断周波数の測定例を示すグラフである。
【図7】従来の光ヘッド装置の一例を示す斜視図である。
【図8】従来の光ヘッド装置に係るフォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号を得る構成を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
1 半導体レーザ
2,3 回折素子
4 コリメートレンズ
5 対物レンズ
6 光記録媒体
7,8,11 受光素子
7a〜7f,8a〜8f 受光部
9 1/4波長板
10 反射型ホログラフィック光学素子
13a,13b,13c 切替スイッチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention writes information to an optical recording medium capable of optically recording information by irradiation with laser light, such as a recording optical disk such as CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD + RW, or magneto-optical disk. The present invention relates to an optical head device for performing reading or erasing.
[0002]
[Prior art]
Optical elements such as lenses and diffractive elements, semiconductor lasers, and light-receiving elements are used to write information to and read information from optical recording media such as optical disks such as CDs and DVDs, or magneto-optical disks. An optical head device provided is used.
[0003]
As an example of a conventional optical head device, a device described in Japanese Patent No. 2767487 will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a perspective view showing a basic configuration of a conventional optical head device, and FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing a configuration for obtaining a focus error signal and a tracking error signal according to the conventional optical head device.
[0004]
The optical head device includes a
[0005]
In the above configuration, the laser light emitted from the
[0006]
The reflected light reflected by the
[0007]
As shown in FIG. 8, the
[0008]
In the in-focus state, the + 1st-order diffracted light obtained by diffracting the 0th-order diffracted light, the + 1st-order diffracted light, and the −1st-order diffracted light by the region 103a of the
[0009]
Further, the + 1st order diffracted light obtained by diffracting the reflected return light of the 0th order diffracted light by the
[0010]
Receiving
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional optical head device as described above has the following problems. That is, the reflected return light from the optical recording medium is diffracted by the diffractive element and collected as a light beam focused on the light receiving element close to the diffraction limit. Further, when optical information is recorded, the light output on the optical recording medium is several times greater than the light intensity at the time of reproduction, and therefore the light intensity on the light receiving element naturally becomes several times or more. As described above, when a high-intensity light beam is concentrated in the light receiving element, generally, the frequency response characteristic of the light receiving element is significantly deteriorated due to the spatial electric field effect, which makes it difficult to perform high-speed recording. .
[0012]
The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and can suppress the deterioration of frequency response characteristics by suppressing the incident light intensity to the light receiving element at the time of recording. An object of the present invention is to provide an optical head device capable of achieving the above.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention guides light from the laser light source to the optical recording medium is detected by the light receiving element by diffracting the light reflected from the optical recording medium by a holographic beam splitter, the optical head device for recording and reproducing optical information The reflected light is diffracted by the holographic beam splitter, the light intensity of the + 1st order diffracted light and the light intensity of the −1st order diffracted light are different, and the + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light are different. An optical head characterized in that the next diffracted light is incident on different light receiving elements, and the respective light receiving elements on which the respective diffracted lights are incident are switched between recording and reproducing optical information. Providing equipment.
[0014]
Preferably, at the time of recording the optical information, a light receiving element that detects diffracted light having a smaller light intensity of the + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light is used.
And, during reproduction of the optical information, of said + 1-order diffracted light the -1-order diffracted light, Ru is selected as the light receiving element for detecting the diffracted light as the light intensity of the larger one is used above An optical head device is provided.
[0015]
Also, preferably, among the one cross-sectional shape of the diffraction grating in the holographic beam splitter, said optical one is having a serrated or shape approximating the previous SL serrated stepwise the other is shaded by perpendicular A head device is provided.
[0016]
Further, guide the light from the laser light source to the optical recording medium, it detects the light reflected from the optical recording medium by the light receiving element, an optical head device for recording and reproducing optical information, light reflected from the optical recording medium together to enter the different light receiving element diffracts, a plurality of diffraction elements are different intensities of + 1st order of the intensity of the diffracted light and the -1st-order diffracted light, the light receiving elements wherein each of the diffracted light incident, Provided is an optical head device that is used by switching between reproducing and recording optical information .
[0017]
In an optical head device that diffracts reflected light from an optical recording medium with a holographic beam splitter and detects it with a light receiving element , different light receiving elements are used for recording and reproduction, and preferably incident on different light receiving elements + 1 By making the + 1st order diffraction efficiency and the −1st order diffraction efficiency of the diffracted light asymmetric so that the intensities of the 1st order and −1st order diffracted light are different, the incident light intensity to the light receiving element during recording can be kept low. Deterioration of frequency response characteristics can be prevented, and high-speed recording can be supported.
[0018]
In addition, one of the diffraction gratings in the holographic beam splitter has a sawtooth shape in which one is a perpendicular line and the other is a slanted line, or a stepped shape approximate to the sawtooth shape, that is, the diffraction grating is blazed or pseudo-simulated. By using a blazed one, the ratio between the + 1st order diffraction efficiency and the −1st order diffraction efficiency of the diffracted light can be arbitrarily set by changing one size (height and depth) of the diffraction grating. Become.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 to 6 relate to one embodiment of an optical head device of the present invention, FIG. 1 is a perspective view showing a basic configuration of the optical head device, and FIG. 2 shows a configuration around a holographic beam splitter used as a diffraction element. FIG. 3 is a side view, FIG. 3 is an explanatory view schematically showing a configuration for obtaining a focus error signal and a tracking error signal from the output of the light receiving element, and FIG. 4 shows a step shape per one period of the diffraction grating of the holographic beam splitter that is pseudo-blazed. FIG. 5 is a graph showing a calculation example of the diffraction efficiency with respect to the grating height in the diffraction element configured as shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a graph showing a measurement example of the cutoff frequency with respect to the incident light intensity of the light receiving element. .
[0020]
The optical head device according to this embodiment is an optical recording medium capable of optically recording information by laser light irradiation, such as a recording optical disk such as a CD-R, a CD-RW, a DVD-R, a DVD + RW, or a magneto-optical disk. Is used in an optical information recording / reproducing apparatus for writing and reading information on and off.
[0021]
As shown in FIG. 1, the optical head device includes a
[0022]
As the
[0023]
As shown in FIG. 2, the
[0024]
The grating of the
[0025]
Here, as shown in FIGS. 1 and 3, the
[0026]
The reflective holographic
[0027]
The light receiving element 7 has six
[0028]
Next, the operation of this embodiment will be specifically described. In the forward path, the laser light emitted from the
[0029]
In the return path, the reflected light reflected by the optical recording medium 6 is diffracted by the
[0030]
In the in-focus state, the + 1st-order diffracted light obtained by diffracting the 0th-order diffracted light, the + 1st-order diffracted light, and the −1st-order diffracted light from the
[0031]
Further, the + 1st order diffracted light obtained by diffracting the reflected return light of the 0th order diffracted light by the
[0032]
During reproduction and recording, a part of the light emitted from the
[0033]
Next, a method for detecting the focus error signal and the tracking error signal will be described with reference to FIG. When reproducing the information recorded on the optical recording medium, the
[0034]
The signal for switching the
[0035]
Further, when information is recorded on the optical recording medium 6, the
[0036]
Next, the configuration and operation of the
[0037]
In this example, as shown in FIG. 4, the step shape is the normalized length per one period of the diffraction grating (the ratio of the length of each stage when the length of one period is 1): 40%, second stage: 45%, third stage: 15%, standardized height per cycle (height ratio when the difference in height between the first and third stages is 1) : 0%, second stage: 29%, third stage: 71%. The calculation conditions were such that the length (pitch) of one period of the diffraction grating was 3.5 μm, the refractive index difference (Δn) was 0.13, and the center wavelength of the laser beam was 785 nm. FIG. 5 is a calculation result of diffraction efficiency when the grating height (difference in height between the first stage and the third stage) is used as a parameter under the above conditions. In FIG. 5, the solid line represents the -1st order and + 1st order diffraction efficiency ratio, the broken line represents the + 1st order diffraction efficiency, and the double dotted line represents the -1st order diffraction efficiency in percentage (%).
[0038]
From the calculation results of FIG. 5, it can be seen that the ± 1st-order diffraction efficiency ratio can be arbitrarily selected by changing the grating height. Specifically, by setting the grating height to about 2800 nm, a polarization type pseudo blazed holographic beam splitter in which the ratio of the −1st order diffraction efficiency to the + 1st order diffraction efficiency is 51: 1 can be realized.
[0039]
Table 1 shows measurement examples of diffraction efficiency and light receiving element incident light intensity in each of the present example of the pseudo-blazed grating and the comparative example of the rectangular grating. Here, the incident light intensity of the light receiving element is 1 mW during reproduction and 49 mW during recording, and the reflectance of the optical recording medium is 75%. This is a converted value of incident light intensity to the
[0040]
[Table 1]
[0041]
Furthermore, FIG. 6 shows a measurement example of the cut-off frequency characteristics with respect to the incident light intensity of a Si-PIN photodiode having a light receiving area substantially equal to that of the light receiving portion 7a. Here, the condensing spot of incident light was about 10 μm, and the wavelength was 780 nm.
[0042]
As shown in Table 1 and FIG. 6, when a rectangular grating is used for the
[0043]
On the other hand, using the
[0044]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment. In the above-described embodiment, the configuration using the Foucault method as a focus error detection method has been described as an example. The present invention can also be applied to an optical head device using a focus error detection method such as a size detection method.
[0045]
As described above, in the present embodiment, a blazed or pseudo-blazed diffractive element is used, and + 1st order and −1st order diffracted lights having different intensities by changing their + 1st order and −1st order diffraction efficiencies are respectively received by different light receiving elements. By switching the light receiving element between playback and recording, the incident light intensity to the light receiving element used during recording can be kept low and deterioration of the frequency response characteristics of the light receiving element can be avoided. Can handle high-speed recording.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the optical head device that diffracts the reflected light from the optical recording medium by the holographic beam splitter and detects it by the light receiving element , different light receiving elements are used for recording and reproduction. Preferably, the intensity of the + 1st order and −1st order diffracted light incident on different light receiving elements is made different so that the intensity of incident light on the light receiving element during recording is kept low to prevent deterioration of frequency response characteristics. And an optical head device capable of high-speed recording can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a basic configuration of an optical head device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view showing a configuration around a holographic beam splitter used as a diffraction element according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing a configuration for obtaining a focus error signal and a tracking error signal according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a step shape per period of a diffraction grating of a holographic beam splitter pseudo-blazed in a three-step staircase shape according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing a calculation example of diffraction efficiency with respect to the grating height in the diffraction element configured as shown in FIG.
FIG. 6 is a graph showing a measurement example of a cutoff frequency with respect to incident light intensity of a light receiving element.
FIG. 7 is a perspective view showing an example of a conventional optical head device.
FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing a configuration for obtaining a focus error signal and a tracking error signal according to a conventional optical head device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記反射光は、前記ホログラフィックビームスプリッタで回折され、+1次の回折光の光強度と−1次の回折光の光強度と、が異なるとともに、前記+1次の回折光と前記−1次の回折光がそれぞれ異なる受光素子に入射し、
前記それぞれの回折光が入射する前記それぞれの受光素子が、光情報の記録時と再生時とで切り替えて使用されることを特徴とする光ヘッド装置。Directing light from a laser light source to the optical recording medium, diffract light reflected from the optical recording medium with the holographic beam splitter is detected by the light receiving element, an optical head device for recording and reproducing optical information,
The reflected light is diffracted by the holographic beam splitter, the light intensity of the + 1st order diffracted light is different from the light intensity of the −1st order diffracted light, and the + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light are different. Diffracted light is incident on different light receiving elements,
An optical head device characterized in that the respective light receiving elements on which the respective diffracted lights are incident are switched between recording and reproduction of optical information.
かつ、前記光情報の再生時に、前記+1次の回折光と前記−1次の回折光のうち、大きい方の光強度となる回折光を検出する受光素子が使用されるように選択される請求項1に記載の光ヘッド装置。In addition, when the optical information is reproduced, a light receiving element that detects a diffracted light having a larger light intensity among the + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light is selected. Item 4. The optical head device according to Item 1.
前記光記録媒体からの反射光を回折させて異なる受光素子に入射させるとともに、+1次の回折光の強度および−1次の回折光の強度が異なっている回折素子を有し、
前記それぞれの回折光が入射する受光素子が、光情報の再生時と記録時とで切り替えて使用されることを特徴とする光ヘッド装置。In an optical head device for recording and reproducing optical information, wherein light from a laser light source is guided to an optical recording medium, and reflected light from the optical recording medium is detected by a light receiving element.
Together to enter the different light receiving element by diffracting the light reflected from the optical recording medium has a diffraction element are different strength and -1 order of the intensity of the diffracted light of the + order diffracted light,
An optical head device characterized in that the light receiving elements on which the respective diffracted lights are incident are used by switching between reproducing and recording optical information .
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