JP2011198463A - 回折光学素子、光ヘッド装置および光情報処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】放射光源からの光ビームを情報媒体上に収束して微小スポットを形成し、前記情報媒体で反射した光ビームを光検出器で受ける光ヘッド装置に用いる回折光学素子であって、1つの面に回折構造を有し、前記回折構造の形状は、のこぎり刃状の溝形状もしくは階段状の形状を表す関数d1と、周期的凹凸溝形状を表す関数d2の和で表わされる形状関数で表わされる。
【選択図】図12
Description
TE=(TEa+TEb)−(TEc+TEd) ・・・(1)
で得ることができる。位相差法によるトラッキングエラー信号TEは(TEa+TEc)と(TEb+TEd)の位相比較で得ることができる。
FE=(FE1+FE3)−(FE2+FE4) ・・・(2)
で得ることができる。
S=TEa+TEb+TEc+TEd
+FE1+FE2+FE3+FE4 ・・・(3)
により得ることができる。
前記関数d1は回折光を特定の方向に最大効率で発生させる回折構造を表すことが好ましい。
本発明の光ヘッド装置は、放射光源と、前記放射光源からの光ビームを情報媒体上に収束して微小スポットを形成する収束光学系と、前記光ビームを回折する上記の本発明の回折光学素子と、前記情報媒体で反射した光ビームを受け光電流を出力する複数の領域に分割された光検出器とを具備することを特徴とする。
以下、参考例1について、図面を参照しながら説明する。図1は参考例1の光ヘッド装置の構成を示す断面模式図である。以下の説明の便宜のために、図中左下に記したようにxyz座標軸を設定し、矢印方向を各軸の正の向きとする。なお、y軸は紙面奥方向が正であることを示している。以下、特にことわらないかぎり、図1に示された座標軸は他の図面においても共通のものとする。
本光ヘッド装置の動作を説明する前に、本光ヘッド装置に用いられているLD−PDユニット161および回折光学系118について説明する。
ここで、dは溝深さ、Δnはy軸方向の偏光に対する等方性基板411と複屈折材料451の屈折率差、λは光源の波長である。
例えば、Δn=0.1、λ=0.65μmの場合、透過効率η0=50%を得るためには、d=0.4μmとすれば良い。またこの時の回折効率は、+1次回折光(L1)、−1次回折光(L2)ともに、20%となる。(以下の説明はこの効率を一例として説明を行う。)
以上のようにして、入射光の進行方向を曲げ、その一部を回折する作用を持つ回折光学系118が実現できる。なお、図3では等方性基板410に形成された溝と等方性基板411に形成された溝が同じ方向(紙面奥行き方向)に形成されている様に便宜上図示したが、実際は異なる方向に形成されている。すなわち、図2のLD−PDユニット161上の各光検出器193、194および195に対して、+1次回折光(L1)、−1次回折光(L2)及び透過光(L3)が適切に入射する関係になるように調整される。
TE=(TEa+TEb)−(TEc+TEd) ・・・(6)
で得ることができる。位相差法によるトラッキングエラー信号TEは(TEa+TEc)と(TEb+TEd)の位相比較で得ることができる。
FE=(FE1+FE3)−(FE2+FE4) ・・・(7)
で得ることができる。なお、FE信号は、半導体レーザ101の発光波長変化に伴うスポット移動によりオフセットを持つ。
図1に示した参考例1の構成の光ヘッド装置において、LD−PDユニット161を、図6の構成のLD−PDユニット162に置き換えた構成とすることができる。シリコン基板204には、光検出器193、光検出器194、光検出器195が表面に形成されており、その表面の法線ベクトルがz軸方向になるように保持手段301の上面に固定されている。保持手段301の該上面と直交する一側面にはさらに半導体レーザ101が、出射光L0の方向がz軸方向に一致するように固定されている。
図1に示した参考例1の構成の光ヘッド装置において、LD−PDユニット161を、図7の構成のLD−PDユニット163に置き換えた構成とすることもできる。シリコン基板204は参考例2と同様であり、光検出器193、光検出器194及び光検出器195が表面に形成され、保持手段302に固定されている。半導体レーザ101は、エッチングミラー205が形成されたシリコン基板221に固定されている。さらにシリコン基板221は保持手段302に、出射光L0の方向がz軸方向に一致するよう固定されている。以上の様なLD−PDユニット163でも、参考例1と同様の効果のある光ヘッド装置を実現できる。
図1に示した参考例1の構成の光ヘッド装置において、LD−PDユニット161を、図8の構成のLD−PDユニット164に置き換えた構成とすることもできる。シリコン基板204は参考例2と同様であり、光検出器193、光検出器194、及び光検出器195が表面に形成され、保持手段303に固定されている。117は面発光レーザであり、出射光L0の方向がz軸方向に一致するよう固定されている。以上の様なLD−PDユニット164でも、参考例1と同様の効果のある光ヘッド装置を実現できる。
図1における回折光学系118は、図3に示した参考例1の偏光異方性ホログラム素子181に近似させた形状のブレーズホログラムを用いて構成することもできる。図9は、参考例5における回折光学系の構成図である。ホログラム素子182は図3と同じものである。
ds=λ/(N・Δn) ・・・(8)
で表わされる値となるようにすれは最大回折効率が得られる。回折効率はNが大きいほど良好であり、N=4の場合80%の値が得られる。
なお、図9では、偏光異方性ホログラム素子182に形成された溝と、偏光異方性ホログラム素子183に形成された溝が同じ方向(紙面奥行き方向)に形成されている様に便宜上図示したが、実際は異なる方向に形成されている。
図1における回折光学系118は、図10に示すような偏光異方性ホログラム素子184を用いて構成することもできる。412および413は同じ屈折率を持つ等方性基板であり、等方性基板412の表面に鋸歯状の溝が形成され、等方性基板413の表面には凹凸の溝が形成されている。等方性基板412と等方性基板413は溝を対向させて配置され、その間には複屈折材料453が充填されている。
図1における回折光学系118は、図11に示す偏光異方性ホログラム素子185を用いて構成することもできる。偏光異方性ホログラム素子185は、図10に示した偏光異方性ホログラム素子184の等方性基板412を、階段状の表面形状を持つ等方性基板414に替えたものである。
実施の形態1について、図12A、図12B、図12C、図13を用いて説明する。図12Aは、参考例6で用いる等方性基板412の斜視図であり、図12Bは参考例6で用いる等方性基板413の斜視図である。また図12Cは実施の形態1で用いる等方性基板415の斜視図である。
d0(x,y)=d1(x,y)+d2(x,y) ・・・(10)
で表されるように決定される。
以下、実施の形態2について図14A、図14B、図14C、図15を用いて説明する。図14Aは、図11に示した参考例7で用いた等方性基板414の斜視図であり、図14Bは参考例7で用いた等方性基板413の斜視図である。また図14Cは、実施の形態2で用いる等方性基板416の斜視図である。
d0(x,y)=mod(d1(x,y)+d2(x,y),λ/Δn)
・・・(11)
で決定される。ここで関数mod(A,B)はAをBで割った余りを表す関数と定義する。また、Δnはy軸方向の偏光に対する等方性基板416と複屈折材料453の屈折率差、λは光源の波長である。
実施の形態3の光ヘッド装置は、参考例1における光ヘッド装置の図2に示したLD−PDユニット161上の光検出器195に代えて、図16に示す光検出器196を用いて構成される。光検出器196は2つの領域(RF1、RF2)を有する。また、図3の偏光異方性ホログラム素子181、182に相当する、図17及び図18に示す偏光異方性ホログラム素子188、189の溝形状は以下に述べる方法により決定される。
図19は、本発明の実施の形態4における光情報処理装置を示す。本実施の形態においては、参考例1の光ヘッド装置を用いた光情報処理装置について説明するが、他の実施の形態の光ヘッド装置を用いた光情報処理装置も同様に構成できる。
Claims (4)
- 放射光源と、前記放射光源からの光ビームを情報媒体上に収束して微小スポットを形成する収束光学系と、前記情報媒体で反射した光ビームを受け光電流を出力する複数の領域に分割された光検出器とを具備した光ヘッド装置に用いる回折光学素子であって、
前記回折光学素子は、
1つの面に回折構造を有し、前記回折構造の形状は、のこぎり刃状の溝形状もしくは階段状の形状を表す関数d1と、周期的凹凸溝形状を表す関数d2の和で表わされる形状関数で表わされることを特徴とする回折光学素子。 - 前記関数d1は回折光を特定の方向に最大効率で発生させる回折構造を表すことを特徴とする請求項1記載の回折光学素子。
- 放射光源と、前記放射光源からの光ビームを情報媒体上に収束して微小スポットを形成する収束光学系と、前記光ビームを回折する請求項1又は2に記載の回折光学素子と、前記情報媒体で反射した光ビームを受け光電流を出力する複数の領域に分割された光検出器とを具備した光ヘッド装置。
- 請求項3に記載の光ヘッド装置と、
前記光ヘッド装置により検出された信号を処理し、所望の信号を取り出す電気回路とを具備した光情報処理装置。
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