WO2006118084A1 - 光ヘッドおよび光情報処理装置 - Google Patents

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WO2006118084A1
WO2006118084A1 PCT/JP2006/308579 JP2006308579W WO2006118084A1 WO 2006118084 A1 WO2006118084 A1 WO 2006118084A1 JP 2006308579 W JP2006308579 W JP 2006308579W WO 2006118084 A1 WO2006118084 A1 WO 2006118084A1
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WO
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light
wavelength
optical
optical head
resin
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Application number
PCT/JP2006/308579
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English (en)
French (fr)
Inventor
Makoto Takashima
Hideki Aikoh
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. filed Critical Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Publication of WO2006118084A1 publication Critical patent/WO2006118084A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1381—Non-lens elements for altering the properties of the beam, e.g. knife edges, slits, filters or stops
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1384—Fibre optics

Definitions

  • the present invention relates to a technique for recording and reproducing information by irradiating an information recording medium such as an optical disc with light having a relatively short wavelength such as a blue-violet laser beam.
  • Patent Document 1 discloses such an optical disc apparatus.
  • FIG. 9 shows a configuration of an optical head 100 employed in a conventional optical disc apparatus.
  • FIG. 9 shows a light passage path (optical path) in the optical head 100.
  • the laser light emitted from the infrared semiconductor laser element 101 is converted into collimated light (parallel light) by the collimator lens 102 and separated into a plurality of different parallel lights by the diffraction grating 103.
  • a plurality of separated parallel lights are transmitted through the beam splitter 104a of the composite element 104, and the objective lens 105 incorporated in the objective lens driving device (not shown) is used to place the main beam having a diameter of about 1 micron on the optical disk 106. Focused as a beam.
  • a preceding beam and a following beam are formed at regular intervals as sub beams before and after the main beam on the same track as the main beam.
  • the light reflected by the beam splitter 104a of the composite element 104 is incident on a front light monitoring photodetector 107 for monitoring the light.
  • the detection result in the photodetector 107 is used to control the drive current flowing in the laser element 101.
  • the reflected light from the optical disc 106 follows the reverse path, is reflected and separated by the beam splitter 104a of the composite element 104, and enters the polarization separation element 104b.
  • the laser element 101 is installed so as to have a polarization direction parallel to the paper surface, and incident light is polarized by the polarization separation element 104b, and has three different light components having polarization components of only P-polarized light, P-polarized light + S-polarized light, and S-polarized light. And reflected by the folding mirror (reflection mirror) 104c.
  • the light reflected by the reflection mirror 104c enters the detection lens 131.
  • Detection lens 1 31 converges a plurality of lights reflected from the optical disk 106 at a plurality of different positions, respectively. Thereafter, light for generating a focus error signal is generated by the cylindrical lens 132.
  • the multi-segment photodetector 111 detects a predetermined signal from a plurality of beam spots converged by the detection lens 131.
  • the holding member 130 holds the detection lens 131 and the cylindrical lens 132.
  • FIG. 10 shows a configuration of a detection system of the conventional optical head 100.
  • the light reflected by the reflection mirror 104c is incident on the convex lens formed on the first surface of the detection lens 131, becomes converged light, and enters the concave cylindrical lens 132.
  • Astigmatism that becomes a focus error signal is added to the light that has passed through the concave cylindrical lens 132.
  • the optical path is a solid line and converges at the focal point 112 to form the front focal line 119b.
  • the optical path is indicated by a broken line and converges at the focal point 113 to form a rear focal line 119c.
  • each focal line appears as a light spot having a minute area that is not a straight line.
  • the area of the light spots of the focal lines 119b and 119c and the area of the substantially circular spot on the photodetector is approximately 1:10, and the focal line position is the most excluding the light spots converged on the optical disk. Increases power density.
  • the position of the focal line described above varies depending on the magnification of the optical system and the S-shaped interval of the focus error signal.
  • the position of the approximately circular light spot 119a on the surface of the photodetector is ⁇ 2 mm.
  • Focal lines are formed at the front and rear positions.
  • the photodetector surface of the multi-segment photodetector 111 is positioned approximately in the middle between the focal point 112 and the focal point 113.
  • a substantially circular light spot 119a is formed on the multi-segment photodetector 111.
  • the focus error signal by the so-called astigmatism method is obtained by taking the sum of diagonals of the electrical signals generated in the quadrant light receiving area (not shown) of the multi-segment photodetector 111 and subtracting them. Therefore, it can be obtained.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 10-3683
  • the front focal line has a substantially circular shape on the surface of the photodetector. It is formed at a position of ⁇ lmm or less around the light spot position.
  • a photodetector which is a semiconductor substrate, is molded with a resin material such as epoxy resin, and its thickness is usually about 0.4 mm to lmm. It is.
  • the focal line is always present in the vicinity of the surface of the resin or in the resin while the servo control is performed.
  • the blue-violet laser light has a shorter wavelength than conventional infrared or red laser light, so if the state where the focal line is connected for a long time, such as in the resin where the energy is high, the resin at the focal line position Deterioration such as discoloration, transpiration, cracks, etc. occurs. In this case, the transmittance of the resin is reduced and abnormal refraction occurs, so that an accurate signal cannot be obtained.
  • the above-mentioned problem is a problem when the astigmatism method is used, the energy density is the highest on the detection surface of the photodetector even when using another method, for example, the knife edge method. Get higher. Therefore, the same problem occurs. Furthermore, not only the resin that molds the photodetector, but if blue-violet light is continuously irradiated at a high temperature for a long time, discoloration or the like may occur in the optical element even if it is not convergent light. This is particularly noticeable when the optical element is made of resin.
  • One of the objects of the present invention is to reduce deterioration of the resin in the resin for molding the photodetector and the resin in the resin made of the resin, and the optical element using a short wavelength light typified by blue-violet light. It is to suppress.
  • An optical head includes a light source that emits light of a first wavelength, a lens that focuses the light on an optical recording medium, and at least a part of reflected light of the first wavelength from the optical recording medium.
  • a wavelength conversion unit that converts light having a second wavelength longer than the first wavelength and a reflected light detector that detects light having the second wavelength are provided.
  • the wavelength conversion unit may be disposed at a position on an optical path connecting the lens and the reflected light detector and at a position deviating from the optical path from the light source to the lens.
  • the optical head further includes at least one optical element disposed at the position.
  • the wavelength conversion unit may be formed in contact with an end of the at least one optical element facing the optical path.
  • the reflected light detector includes a detection element that detects incident light and a resin that covers the detection element, and the detection element transmits light of the second wavelength that has passed through the resin.
  • the wavelength converter may be provided at a position substantially in contact with the resin.
  • the wavelength conversion unit is an optical fiber having a first end on which at least a part of the reflected light of the first wavelength is incident and a second end on which the light of the second wavelength is output.
  • the second end portion may be provided at a position substantially in contact with the resin.
  • the optical head includes a branching unit that branches the light of the first wavelength emitted from the light source into a plurality of parts, and the branched light of the first wavelength that has a third wavelength longer than the one wavelength.
  • a wavelength conversion unit that converts light into light and a branching light detector that detects at least part of the light with the third wavelength may further be provided.
  • the optical head may further include an optical element at a position between the branching unit and the branching light detector. At this time, the wavelength converting unit is on one surface of the optical element. May be formed.
  • the at least one optical element may include either a lens or a diffraction grating.
  • the wavelength conversion section may be formed in a layer shape.
  • the wavelength converter may further divide and output incident light.
  • the light source emits light having a first wavelength shorter than 450 nm, and the wavelength converter converts at least part of the reflected light having the first wavelength into light having a second wavelength longer than 500 nm. Good.
  • the wavelength conversion unit has at least a part of the reflected light of the first wavelength longer than 600 nm. You may convert into the light of the 2nd wavelength.
  • the wavelength converter may be formed of a material containing rare earth ions.
  • the wavelength converter may be formed of a material containing a nonlinear material capable of optical parametric oscillation.
  • the optical information processing apparatus includes an optical head that irradiates an optical recording medium with light and outputs a signal based on reflected light, and the focal point of the light and the optical recording medium based on the signal. And a signal processing circuit for generating a control signal for controlling the positional relationship between and.
  • the optical head includes: a light source that emits light of a first wavelength; a lens that focuses the light on an optical recording medium; and at least part of reflected light of the first wavelength from the optical recording medium.
  • a wavelength conversion unit that converts light having a longer second wavelength, and a reflected light detector that detects the light having the second wavelength and outputs a signal corresponding to the detected light having the second wavelength.
  • the reflected light detector has a detection element for detecting incident light and a resin covering the detection element, and the detection element receives the light of the second wavelength that has passed through the resin.
  • the wavelength converter may be provided at a position substantially in contact with the resin.
  • An optical head receives a light source that emits light, a lens that focuses the light onto an optical recording medium, and reflected light from the optical recording medium, and reduces the amount of the reflected light.
  • An optical element that can switch whether or not to output the light, and a reflected light detector that detects the light output from the optical element.
  • An optical information processing apparatus includes a light source that emits light, a lens that focuses the light onto an optical recording medium, and a circuit that outputs an instruction signal corresponding to the type of processing performed on the optical recording medium.
  • An optical element that receives reflected light from the optical recording medium and switches whether to output the reflected light by reducing the amount of the reflected light based on the instruction signal; and detects light output from the optical element And a reflected light detector.
  • the circuit may output an instruction signal according to whether information is recorded on the optical recording medium or information is reproduced from the optical recording medium.
  • an optical information processing apparatus includes a light source that emits light, a lens that focuses the light onto an optical recording medium, and a circuit that outputs an instruction signal according to the type of the optical recording medium; In response to the reflected light from the optical recording medium, the reflected light is reflected based on the instruction signal.
  • An optical element that switches whether or not to output with the light amount reduced, and a reflected light detector that detects light output from the optical element.
  • the circuit may output an instruction signal according to whether the information recording layer has several or more powers.
  • the optical information processing apparatus further includes a polarizing element that transmits only light in a predetermined polarization direction. At this time, the optical element changes the optical rotation of the light based on the instruction signal, The polarization direction of light may be adjusted.
  • the optical element may have a liquid crystal layer! /.
  • the polarizing element may be a polarizing beam splitter! /.
  • the optical head and the optical information processing apparatus of the present invention include a wavelength conversion unit that converts the wavelength of reflected light into a longer wavelength on the optical path until the reflected light from the optical information recording medium enters the reflected light detector. It has.
  • a wavelength converter By using such a wavelength converter, short wavelength light such as blue-violet light is converted into long wavelength light such as red light and green light, thereby deteriorating the resin covering the detection surface of the photodetector, For example, discoloration, transpiration, and deformation can be prevented.
  • Stable servo signals and playback signal (RF) signals can be obtained by suppressing the deterioration of the resin.
  • the optical head and the optical information processing apparatus of the present invention selectively reduce the reflected light from the optical information recording medium according to the operation.
  • the optical head and the optical information processing apparatus of the present invention selectively reduce the reflected light from the optical information recording medium according to the operation.
  • FIG. 1 is a diagram showing a hardware configuration of an optical disc device 50 according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an optical head 62 according to Embodiment 2.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an optical head 63 according to Embodiment 3.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an optical head 64 according to Embodiment 4.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an optical head 65 according to Embodiment 5.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an optical head 66 according to Embodiment 6.
  • FIG. 7 is a view showing a group of optical elements arranged on the optical path from the liquid crystal substrate 17 to the photodetector 8. is there.
  • FIG. 8 Relationship between the polarization direction a of the light before entering the liquid crystal substrate 17 and the polarization direction b of the light after passing through the liquid crystal substrate 17 when the lateral force on which the light is incident is also viewed in FIG. FIG.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an optical head 100 employed in a conventional optical disc apparatus.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a detection system of a conventional optical head 100.
  • optical information recording medium is an optical disk
  • optical information processing apparatus is an optical disk apparatus
  • FIG. 1 shows a hardware configuration of the optical disc apparatus 50 according to the present embodiment.
  • the optical disk device 50 includes, for example, an optical head 51, an optical disk controller 52, and a spindle motor 53.
  • an outline of the operation of the optical disc device 50 will be described first, and then a detailed configuration of the optical head 51 will be described.
  • FIG. 1 also shows the optical disc 10.
  • the optical disc 10 is, for example, a Blu-ray Disc (BD). Note that the optical disc 10 itself is removable from the optical disc device 50 and is not an essential component of the optical disc device 50.
  • BD Blu-ray Disc
  • the optical head 51 detects a reflected light from the optical disc 10 by irradiating the optical disc 10 with a light beam, and outputs a light amount signal corresponding to the detection position and the detected light amount of the reflected light.
  • the irradiated light beam is a blue-violet laser beam having a wavelength shorter than 450 nm, for example, a wavelength of about 405 nm.
  • the optical disk controller 52 includes a signal processing circuit 58 and a servo control circuit 59.
  • the signal processing circuit 58 generates a focus error (FE) signal indicating the focus state of the light beam on the optical disc 10 according to the light amount signal output from the optical head 51, the focus position of the light beam, the track of the optical disc 10 and Generates and outputs a tracking error (TE) signal indicating the positional relationship of
  • FE focus error
  • TE tracking error
  • the servo control circuit 59 generates a plurality of types of drive signals based on these signals. .
  • the type of drive signal differs depending on the output destination.
  • the output destination is a spindle motor 53, an actuator 54 of an optical head 51 described later, and the like.
  • the spindle motor 11 rotates the optical disc 10 at a rotation speed corresponding to the recording speed Z reproduction speed based on the drive signal.
  • the signal processing circuit 58 outputs a reproduction signal (RF signal) based on the light quantity signal.
  • the RF signal indicates data written on the optical disc 10. Thereby, reading of data from the optical disk 10 is realized. In addition, data can be written to the optical disk 10 by making the optical power of the light beam larger than that during reproduction.
  • the signal processing circuit 58 may be incorporated in the photodetector 8 described later.
  • the optical head 51 includes a light source 1, a collimating lens 2, a polarizing beam splitter 3, a 1Z4 wave plate 4, an objective lens 5, a detection lens 6, a cylindrical lens 7, a photodetector 8, A wavelength conversion element 9 and an actuator 54 are provided.
  • the light source 1 includes a semiconductor laser chip la and a back monitor photodetector lb.
  • the semiconductor laser chip la emits blue-violet laser light having a wavelength of 405 nm.
  • the semiconductor laser chip la is mounted so that the polarization direction of the emitted laser light is parallel to the paper surface.
  • the knock monitor photodetector lb is provided to monitor the light emitted from the semiconductor laser chip la.
  • the collimating lens 2 converts light emitted from the semiconductor laser chip la into substantially parallel light.
  • the polarizing beam splitter 3 branches the light 11 in a plurality of directions on the reflecting surface 3a included therein.
  • the P-polarized light transmittance of the reflecting surface 3a is 95%
  • the P-polarized light reflectance is 5%
  • the S-polarized light reflectance is 99%.
  • this is an example, and other values may be adopted.
  • the 1Z4 wavelength plate 4 converts circularly polarized light into linearly polarized light, or converts linearly polarized light into circularly polarized light.
  • the objective lens 5 focuses the light 11 on the signal surface (information recording layer) 10b of the substrate 10a of the optical disc 10.
  • the detection lens 6 focuses the light reflected by the information recording layer 1 Ob of the optical disk 10.
  • the cylindrical lens 7 adds astigmatism to the incident light. Astigmatism The purpose of adding is to generate a focus error signal.
  • the photodetector 8 has a light detection substrate 8b covered with a resin-made package 8a.
  • the light detection substrate 8b has a plurality of light receiving regions (not shown).
  • a light receiving element is arranged in each light receiving region, and a light amount signal corresponding to the light amount or energy of the received light is output. Based on this light quantity signal, the signal processing circuit 58 generates a servo signal and an RF signal.
  • the wavelength conversion element 9 converts light having a wavelength shorter than about 450 nm into light having a wavelength longer than that, and outputs the light.
  • the wavelength of the light after conversion may be 500 nm or more, or 600 nm or more.
  • the wavelength of the light after conversion is determined by the material used for the wavelength conversion element 9.
  • the wavelength conversion element 9 is manufactured using glass containing rare earth ions, that is, fluorescent glass.
  • the rare earth ions are, for example, prasedium (Pr) ions, europium (Eu) ions, and terbium (Tb) ions.
  • the wavelength conversion element 9 contains prasedium (Pr) ions and terbium (Tb) ions, the blue-violet light is converted into green light.
  • the wavelength conversion element 9 contains Eu-Pium (Eu) ions, blue-violet light is converted to red light.
  • SHG formed of a non-linear material such as LiNbO, LiTaO, KTiOPO, etc.
  • the wavelength conversion element 9 can be obtained.
  • the wavelength can be doubled by the so-called parametric oscillation principle. Therefore, blue-violet light having a wavelength of about 405 nm can be converted into red light having a wavelength of about 800 nm.
  • An optical resonator (not shown) may be provided as necessary in order to increase the gain of the light having a longer wavelength.
  • the actuator 54 supports the objective lens 5 so as to be movable, and adjusts the position of the objective lens 5 based on the drive signal of the servo control circuit 59 force.
  • the actuator 54 moves the object lens 5 in a direction perpendicular to the optical disc 10 and in a horizontal (parallel) direction.
  • the focal position force of the light beam emitted to the optical disc 10 is controlled so as not to deviate from the recording layer and the track force is not deviated.
  • Light through The path that passes is called the “light path”.
  • blue-violet laser light is emitted from the semiconductor laser chip la.
  • the blue-violet laser beam is emitted toward the collimating lens 2 and also toward the back monitor photodetector lb.
  • the light directed to the photodetector lb (back light) is detected by the back monitor photodetector lb, and a signal corresponding to the amount of light is generated.
  • This signal is used as a feedback signal to a semiconductor laser driving circuit (not shown), thereby realizing control for keeping the output of the semiconductor laser chip la constant.
  • the light emitted toward the collimating lens 2 is converted into substantially parallel light by the collimating lens 2 and then enters the polarization beam splitter 3. Since this light is P-polarized light, 95% of the light is transmitted through the reflecting surface 3a, enters the 1Z4 wave plate 4, and is converted to circularly polarized light. Circularly polarized light is applied to the optical disk 10 through the objective lens 5. At this time, the position of the objective lens 5 is adjusted, and control is performed so that the focal point of the light is positioned on the information recording layer 10b.
  • the light reflected by the information recording layer 10b passes through the objective lens 5 again and enters the 1Z4 wavelength plate 4.
  • the light is converted into linearly polarized light by the 1Z4 wavelength plate 4.
  • the polarization direction of the converted light has a relationship perpendicular to the polarization direction of the light emitted from the light source 1.
  • the linearly polarized light is incident on the polarization beam splitter 3 as S-polarized light. Due to the optical characteristics of the reflecting surface 3a, 99% of the S-polarized light is reflected on the reflecting surface 3a.
  • the light emitted from the polarization beam splitter 3 enters the wavelength conversion element 9.
  • the wavelength conversion element 9 is disposed on the optical path connecting the objective lens 5 through which the reflected light from the optical disk 10 travels to the light detection substrate 8b. More specifically, the wavelength conversion element 9 is disposed on the optical path connecting the reflecting surface 3a of the polarization beam splitter 3 and the light detection substrate 8b. This position is a position deviating from the optical path force until the light emitted from the light source 1 passes through the objective lens 5 and is irradiated onto the optical disc 10.
  • the wavelength conversion element 9 converts blue-violet light into green light having a wavelength of about 530 nm.
  • the converted light is incident on the detection lens 6 and converted into convergent light by the detection lens 6, and astigmatism is added by the cylindrical lens 7 in order to obtain a focus error signal.
  • the light passes through the resin package 8a of the light detector 8 and is incident on the light detection substrate 8b.
  • a light spot is formed on the light detection substrate 8b, and the light amount of the light spot is detected by the light receiving element.
  • the front focal line is formed in the light before entering the light detection substrate 8b, it should be noted that the resin of the resin package 8a is hardly deteriorated by the front focal line. There is nothing. The reason is that the original blue-violet light is converted to green light having a longer wavelength, so that there is not enough energy to cause degradation of the fat. As a result, even if the focal line is formed in the grease of the photodetector 8 or on the surface of the grease for a long period of time, degradation of the grease at the focal line position, such as discoloration, transpiration, cracking, etc. may occur. The property is kept low.
  • the light detection substrate 8b generates and outputs a light amount signal having a signal level corresponding to the light amount based on the light incident on the light detection substrate 8b. Based on these signals, the signal processing circuit 58 generates a servo signal and an RF signal.
  • the possibility of occurrence of anomalous refraction due to the decrease in the transmittance of the resin due to the focal line is very low, so the servo signal and RF signal with high quality are always obtained. Therefore, the reliability of the optical head 51 and the optical disk device 50 equipped with the optical head 51 is improved.
  • the wavelength conversion element 9 has been described as being disposed between the polarization beam splitter 3 and the detection lens 6. But this is just one example. As another example, the wavelength conversion element 9 may be provided at a position substantially in contact with the resin of the resin package 8a, such as the surface of the resin package 8a, or between the photodetector 8 and the cylindrical lens 7. Alternatively, it may be provided between the cylindrical lens 7 and the detection lens 6.
  • a configuration in which the wavelength conversion element 9 is provided at a position substantially in contact with the resin is effective. The reason is that the degree to which light is scattered before the light after wavelength conversion reaches the light detection substrate 8b can be suppressed low. Therefore, it is possible to surely detect the light detection board 8b and generate a high-quality servo signal and RF signal.
  • the focus error detection method using the astigmatism method has been described. Force Applicable when using other detection methods.
  • the optical head according to the present embodiment is different from the optical head 51 of Embodiment 1 in that a detector for monitoring the light of the light source 1 is provided outside the light source 1. Due to this difference, the configuration of the optical system for making the light incident on the detector is also partially different.
  • FIG. 2 shows a configuration of the optical head 62 according to the present embodiment.
  • the optical head 62 can be mounted on the optical disk device 50 in place of the optical head 51 shown in FIG.
  • FIG. 2 the same reference numerals are assigned to the components having the same configurations and functions as the components shown in FIG. 1, and the description thereof is omitted. Further, for convenience of description, the actuator 54 shown in FIG. 1 is omitted. The same applies to the description of the third and subsequent embodiments.
  • the light source according to the present embodiment is the same as the light source 1 of the first embodiment in that the light source has the semiconductor laser chip la, but does not have the knock monitor photodetector lb.
  • the optical head 62 further includes a wavelength conversion element 12, a front light collecting lens 13, and a photodetector 14.
  • the wavelength conversion element 12 converts light having a wavelength shorter than about 450 nm into light having a longer wavelength and outputs the light. Since the wavelength conversion element 12 is an optical element independent of the wavelength conversion element 9, the wavelength of the light after being converted by the wavelength conversion element 12 is the wavelength of the light after being converted by the wavelength conversion element 9. May be different or the same. For example, when the wavelength conversion element 9 converts light having a wavelength of about 405 nm into light having a wavelength of about 530 nm, the wavelength conversion element 12 may convert the same light having a wavelength of about 405 nm into light having a wavelength of about 600 nm. However, it may be converted into light having a wavelength of about 530 nm.
  • the front light collecting lens 13 for example, a lens equivalent to the objective lens 5 can be used.
  • the numerical aperture of the front light collecting lens 13 and the numerical aperture of the objective lens 5 may be set substantially the same.
  • the photodetector 14 is provided for detecting the amount of laser light from the light source 1.
  • the photodetector 14 has a photodetector substrate 14b covered with a resin package 14a.
  • the light detection substrate 14b is used to detect the amount of laser light.
  • the reason why the wavelength conversion element 12 is provided is that, even in the combination of the front light collecting lens 13 and the photodetector 14, the focal line is in the vicinity of the resin surface of the resin package 14a or in the resin. This is because there is a high possibility that a line enters. Since this focal line exists while light is emitted from the light source 1, there is a high possibility that deterioration of the grease, discoloration, cracking, etc. at the focal line position will occur. Therefore, in order to always detect the amount of laser light from the light source 1 appropriately, it is important to suppress the deterioration of the resin. Therefore, if a wavelength conversion element 12 is provided to convert the light into a light with a smaller energy.
  • the light emitted from the semiconductor laser chip 1 a is converted into substantially parallel light by the collimating lens 2 and enters the polarization beam splitter 3. Since the incident light is P-polarized light, it passes through the reflecting surface 3a of the polarizing beam splitter 3 by 95% and proceeds in the direction of the 1Z4 wavelength plate 4 and the objective lens 5.
  • the remaining 5% is reflected and incident on the wavelength conversion element 12 and converted into light having a wavelength longer than 405 nm.
  • the light whose wavelength has been converted passes through the front light condensing lens 13 and enters the resin package 14a of the light detector. Then, the light is focused on the light detection substrate 14b, and an electrical signal corresponding to the amount of light (front light signal). Is converted to
  • the wavelength conversion element 12 may be provided on the surface of the resin package 14a of the photodetector 14.
  • a modification of the optical head 51 according to the first embodiment can be similarly applied.
  • the optical head according to the present embodiment is a modification of the optical head 62 according to the second embodiment.
  • the wavelength conversion elements 9 and 12 are each 1 It was shown as a single optical element (see Figure 1 and Figure 2). However, in the present embodiment, instead of the wavelength conversion elements 9 and 12, wavelength conversion materials are provided in layers on the surfaces of the detection lens 6 and the front light collecting lens 13, respectively.
  • FIG. 3 shows a configuration of the optical head 63 according to the present embodiment.
  • the optical head 63 can be mounted on the optical disk device 50 in place of the optical head 51 shown in FIG.
  • a wavelength conversion layer 6 a is formed on the surface of the detection lens 6, and a wavelength conversion layer 6 b is formed on the surface of the front light collection lens 13. Since all the layers have the same performance as the wavelength conversion elements 9 and 12, the description thereof is omitted.
  • any one of the wavelength conversion element 9 and the wavelength conversion element 12 may be replaced with a wavelength conversion layer.
  • the position where the wavelength conversion layer is provided is not limited to the above example.
  • a wavelength conversion layer may be provided at a position substantially in contact with the resin of the resin package.
  • FIG. 4 shows a configuration of the optical head 64 according to the present embodiment.
  • the optical head 64 includes a hologram 15 and an optical fiber group 19 in addition to the configuration of the optical head 51 according to the first embodiment.
  • the optical head 64 can be mounted on the optical disk device 50 in place of the optical head 51 shown in FIG.
  • the hologram 15 is provided between the detection lens 6 and the cylindrical lens 7 and divides incident light based on the hologram pattern. How the force is split and in which direction the split light travels depend on the hologram pattern. Each of the divided lights is detected by the photodetector 8 and used in the signal processing circuit 58 to obtain a servo signal.
  • Each of the optical fiber groups 19 is provided between the cylindrical lens 7 and the photodetector 8.
  • Each optical fiber converts light with a wavelength shorter than about 450 nm into green light with a longer wavelength and outputs it.
  • each optical fiber Various specific modes of each optical fiber are conceivable depending on the material used.
  • the length of each optical fiber is arbitrary as long as the above-mentioned physical action works. For example, it may be about 25 cm.
  • a fluorescent optical fiber containing a rare earth ion (for example, at least one of Tb, Eu, and Pr) can be formed.
  • a rare earth ion for example, at least one of Tb, Eu, and Pr.
  • Reflected light having a wavelength of about 405 nm is incident on the hologram 15.
  • the light is split by the hologram 15 and then astigmatism is added by the cylindrical lens 7.
  • 0th order light and ⁇ 1st order light diffracted by the hologram 15 are output.
  • Each light is focused on each end of the optical fiber group 19 on the cylindrical lens 7 side and is incident on each optical fiber.
  • a portion of the reflected light incident on each optical fiber is converted into longer wavelength green light while passing through the inside.
  • the light is output from the end of each optical fiber on the side of the photodetector 8.
  • the light enters the light detection substrate 8b, and the amount of light is detected.
  • each optical fiber on the side of the photodetector 8 is provided at a position substantially in contact with the resin of the resin package of the photodetector 8. As a result, the degree to which the output light is scattered can be kept low, and the light can be efficiently detected by the light detection substrate 8b.
  • the position on the optical path between the objective lens 5 and the photodetector 8 of the optical head 64 more specifically, the position on the optical path between the cylindrical lens 7 and the photodetector 8.
  • the resin that constitutes the photodetector is a semiconductor laser. Since light having a longer wavelength than the light emitted from the chip la is incident, deterioration due to discoloration, transpiration, deformation, etc. of the resin constituting the photodetector is reduced, and stable servo signals and RF signals can be obtained. Can do.
  • the signal light quantity can be amplified for laser oscillation, and a signal with a good SN ratio can be obtained.
  • Degradation of the resin is caused by the presence of a high energy focal line in the vicinity of the resin surface or in the resin for a long time.
  • a wavelength conversion element (layer) that converts blue-violet light into light having a longer wavelength is provided as one method for reducing energy.
  • FIG. 5 shows a configuration of the optical head 65 according to the present embodiment.
  • the optical head 65 includes a liquid crystal substrate 16 instead of the wavelength conversion element 9 in the configuration of the optical head 51 according to the first embodiment.
  • the optical head 65 can be mounted on the optical disk device 50 in place of the optical head 51 shown in FIG. At this time, the optical disk device 50 is further provided with a liquid crystal driving circuit 20 described later.
  • the liquid crystal substrate 16 includes a substrate on which light is incident, a substrate on which light is emitted, and a liquid crystal layer sandwiched therebetween.
  • Liquid crystal molecules in the liquid crystal layer have positive dielectric anisotropy.
  • the major axis of the liquid crystal molecules is aligned approximately parallel to the substrate surface, and the alignment process is performed so that the major axis is twisted approximately 90 degrees between the two substrates along the thickness direction of the liquid crystal layer. ing.
  • the liquid crystal drive circuit 20 is provided for adjusting the light transmitted through the liquid crystal substrate 16.
  • the liquid crystal molecules rise in parallel to the electric field, and the twist alignment (twist alignment) is eliminated.
  • the amount of light transmitted through the liquid crystal substrate 16 (transmitted light amount) varies depending on the polarization plane of the polarization filter and the angle of the polarization plane after passing through the liquid crystal. In the TN mode liquid crystal substrate 16, it accompanies changes in the orientation of liquid crystal molecules due to voltage
  • the amount of transmitted light can be adjusted by utilizing the change in optical rotation. It can be said that the voltage applied to the liquid crystal substrate 16 by the liquid crystal driving circuit 20 is an instruction signal for adjusting the amount of light transmitted through the liquid crystal substrate 16.
  • the light emitted from the polarization beam splitter 3 has a polarization characteristic in a direction perpendicular to the paper surface.
  • the plane of polarization is rotated by the liquid crystal. Then, the light passes through a polarizing filter (not shown) disposed on the exit side of the liquid crystal substrate 16.
  • the rotation of the polarization plane is controlled by the level of the voltage applied to the liquid crystal by the liquid crystal driving circuit 20, and as a result, the amount of transmitted light is adjusted. For example, the amount of transmitted light is reduced during recording processing, and the amount of transmitted light is maximized during playback processing.
  • the light After passing through the liquid crystal substrate 16, the light enters the detection lens 6 and is converted into convergent light by the detection lens 6. Astigmatism is added by the cylindrical lens 7 in order to obtain a focus error signal. Thereafter, the light is transmitted through the resin package 8a of the photodetector 8 and is incident on the light detection substrate 8b. A light spot is formed on the light detection substrate 8b, and the light amount of the light spot is detected by the light receiving element.
  • the liquid crystal substrate 16 in the optical head 65 By providing the liquid crystal substrate 16 in the optical head 65 and adjusting the amount of transmitted light, the amount of light incident on the resin package 8a or the energy of the light can be reduced. As a result, even if the focal line is present in the vicinity of or within the surface of the resin surface for a long time, deterioration due to discoloration, transpiration, deformation, etc. of the resin package 8a can be suppressed, and a stable servo signal and RF signal can be obtained. Can be obtained.
  • the liquid crystal substrate 16 is disposed at the position where the reflected light becomes the thickest, that is, between the polarization beam splitter 3 and the detection lens 6. The reason is that at that position, the power density (energy) of light with a wavelength of about 405 nm is the lowest, and the liquid crystal substrate This is because the deterioration of the plate 16 itself can be suppressed.
  • the liquid crystal substrate 16 can be provided at an arbitrary position between the polarizing beam splitter 3 and the photodetector 8 in terms of suppressing the deterioration of the grease of the photodetector 8.
  • the liquid crystal drive circuit 20 can also be installed in the optical head 65.
  • an intensity filter that can be taken in and out of the optical path immediately after the light source (for example, between the light source 1 and the collimating lens 2 shown in FIG. 5) is provided.
  • the purpose of providing an intensity filter is to achieve both reduction of the quantum noise of the light source and protection of data on the optical disk.
  • the energy on the optical disk may be so large that data on the optical disk may be lost. Therefore, while radiating laser light at that intensity, an intensity filter is inserted to attenuate the power.
  • the amount of light that the optical head with the intensity filter inserted irradiates the optical disc and the amount of light that the general optical head that emits laser light with low power irradiates the optical disc. are equal. In this case, the amount of light reflected by the optical disk becomes equal, and as a result, deterioration of the grease of the photodetector cannot be suppressed. Therefore, in this embodiment, it is important to adjust the amount of reflected light.
  • FIG. 6 shows a configuration of the optical head 66 according to the present embodiment.
  • the optical head 66 is different from the optical head 65 according to the fifth embodiment in that a liquid crystal substrate 17 is provided instead of the liquid crystal substrate 16 and a polarization beam splitter 18 is provided.
  • the liquid crystal substrate 17 is connected to the liquid crystal drive circuit 20 outside the optical head 66.
  • FIG. 7 shows a group of optical elements arranged on the optical path from the liquid crystal substrate 17 to the photodetector 8.
  • FIG. 7 shows a configuration when the configuration shown in FIG. 6 is viewed along a plane parallel to the paper surface.
  • the polarizing beam splitter 18 has a reflecting surface 18a.
  • the reflecting surface 18a transmits predetermined light at a predetermined ratio and reflects the remaining light.
  • the reflecting surface 18a is configured to have a P-polarized light transmittance of 99%.
  • FIG. 8 shows the polarization direction a of the light before entering the liquid crystal substrate 17 and the polarization direction b of the light after passing through the liquid crystal substrate 17 when the lateral force on which the light enters in FIG. The relationship is shown.
  • the liquid crystal drive circuit 20 does not apply an electric field to the liquid crystal substrate 17 when reproducing information from the optical disc 10. Since the polarization direction does not change (ie, the polarization direction remains a), almost 100% of the light passes through the polarizing beam splitter 18. On the other hand, the liquid crystal driving circuit 20 applies an electric field to the liquid crystal substrate 17 when recording information on the optical disk 10. Since the polarization direction a of the light is rotated by the angle ⁇ to become the polarization direction b, the amount of light passing through the polarization beam splitter 18 is reduced.
  • the high-power light during the recording process can be used as a resin package for the photodetector 8. It is no longer incident on 8a. Therefore, deterioration due to discoloration, transpiration, deformation, etc. of the resin package 8a constituting the photodetector 8 can be suppressed, and stable servo signals and RF signals can be obtained.
  • the above reflectivity and transmissivity for the reflective surface 18a of the polarizing beam splitter 18 are examples. Other numerical values may be applied.
  • the liquid crystal drive circuit 20 can also be provided in the optical head 66.
  • the amount of transmitted light is changed according to information recording processing and reproduction processing.
  • another reference may be provided to switch between reducing the force to increase the amount of transmitted light.
  • the information recording layer provided on the optical disc 10 is one layer (that is, when the optical disc 10 is a single-layer disc)
  • the amount of transmitted light is reduced.
  • the information recording layer is multilayer (ie, when the optical disc 10 is a multilayer disc)
  • the reflected light power is 0.05 mW. It becomes.
  • the reflectivity of the multilayer disk is 0.05 and the power of light output from the objective lens 5 is 0.5 mW
  • the power of the reflected light is 0.025 mW. Therefore, the amount of reflected light (power) from the single-layer disc is larger. Therefore, when a single-layer disc is loaded, the liquid crystal substrate may be driven and adjusted so that the amount of transmitted light is low. Note that the transmittance may be changed continuously as well as simply switching.
  • the hologram described in the fourth embodiment is provided between the detection lens 6 and the cylindrical lens 7, and wavelength conversion is performed on the hologram surface on the light incident side.
  • An element or a wavelength conversion layer may be provided.
  • the wavelength of light transmitted through the hologram becomes longer, so that the groove pitch of the hologram can be widened, and the hologram can be easily manufactured.
  • the hologram itself is manufactured from the same material as the wavelength conversion layer, and the function and function of the hologram are improved. And have both functions of the wavelength conversion layer.
  • the present invention has been described as being most effective when the light detection substrate and the light detection element on the substrate are molded with resin. However, even if they are molded with a light-transmitting material different from the resin, the same effect is exhibited.
  • the wavelength of the reflected light from the optical information recording medium is converted to a longer wavelength. Since the energy of light decreases as the wavelength becomes longer, the surface of the photodetector can be molded to be closer to the photodetector and damage to the optical element can be reduced. In general, light having a longer wavelength is easier to detect, and is useful for improving the reliability of the signal detection system.
  • the amount of reflected light from the optical information recording medium reaching the detection system is controlled.
  • control so as to obtain an appropriate amount of light for each processing such as recording processing and reproduction processing.
  • the amount of light is reduced, the amount of light energy is reduced, so that the damage to the resin can be reduced by molding the surface of the photodetector.
  • it is useful for improving the reliability of the signal detection system by controlling so that the reflected light can be received stably.

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Abstract

　青紫レーザ光に代表される短波長の光を利用する光ヘッドにおいて、光検出器をモールドする樹脂の劣化を抑制する。 　光ヘッドは、第１波長の光を放射する光源と、光を光記録媒体へ集束するレンズと、光記録媒体からの第１波長の反射光の少なくとも一部を、第１波長よりも長い第２波長の光に変換する波長変換部と、第２波長の光を検出する反射光検出器とを備えている。反射光検出器に入る第２波長の光はエネルギーがより低くなるため、光検出器が樹脂によってモールドされている場合にはその樹脂の劣化が抑えられる。

Description

明 細 書
光ヘッドおよび光情報処理装置
技術分野
[0001] 本発明は、光ディスク等の情報記録媒体に青紫色レーザ光等の比較的短波長の 光を照射して、情報の記録および再生を行う技術に関する。
背景技術
[0002] 従来、赤外光を利用し、非点収差法によるフォーカス制御を行いつつ光ディスクに 情報を記録し、光ディスクから情報を再生する光ディスク装置が提案されている。例 えば特許文献 1は、そのような光ディスク装置を開示している。
[0003] 図 9は、従来の光ディスク装置で採用されている光ヘッド 100の構成を示す。図 9に は光ヘッド 100内の光の通過経路 (光路）が記載されている。
[0004] 赤外半導体レーザ素子 101から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ 102により コリメート光 (平行光）に変換され、回折格子 103により異なる複数の平行光に分離さ れる。分離された異なる複数の平行光は、複合素子 104のビームスプリッタ 104aを 透過し、対物レンズ駆動装置（図示せず）に組み込まれた対物レンズ 105により、光 ディスク 106上に直径 1ミクロン程度のメインビームとして集束される。
[0005] 同時に、いわゆる 3ビーム法により、メインビームと同一トラック上に、メインビームの 前後に副ビームとして先行ビームと後行ビームが一定間隔で形成される。また、複合 素子 104のビームスプリッタ 104aにより反射された光は、その光をモニタするための 前光モニタ用光検出器 107に入射する。光検出器 107における検出結果は、レーザ 素子 101に流れる駆動電流を制御するために利用される。
[0006] 光ディスク 106からの反射光は、逆の経路をたどり、複合素子 104のビームスプリツ タ 104aにより反射分離され、偏光分離素子 104bに入射する。レーザ素子 101は紙 面に平行な偏光方向になるよう設置されており、入射光は偏光分離素子 104bにより 、 P偏光のみ、 P偏光 + S偏光、 S偏光のみの偏光成分を有する異なる 3つの光に分 離され、折り返しミラー (反射ミラー） 104cにより反射される。
[0007] 反射ミラー 104cによって反射された光は検出レンズ 131に入射する。検出レンズ 1 31は、光ディスク 106から反射された複数の光をそれぞれ複数の異なる位置に収斂 させる。その後、シリンドリカルレンズ 132によってフォーカス誤差信号を生成するた めの光が生成される。多分割光検出器 111は検出レンズ 131により収斂された複数 のビームスポットから所定の信号を検出する。なお、保持部材 130は検出レンズ 131 とシリンドリカルレンズ 132を保持する。
[0008] ここで、図 10を参照しながら、反射ミラー 104cにおいて反射された後の光を詳細に 説明する。図 10は、従来の光ヘッド 100の検出系の構成を示す。反射ミラー 104cに おいて反射された光は、検出レンズ 131の第 1面に形成された凸レンズに入射し収 斂光となり、凹シリンドリカルレンズ 132へ入射する。凹シリンドリカルレンズ 132を透 過した光は、フォーカス誤差信号となる非点収差が付加される。
[0009] 凹シリンドリカルレンズ 132のレンズ面を有さない面内では実線の光路となり焦点 1 12に収斂して前側焦線 119bを形成する。一方、凹シリンドリカルレンズ 132のレンズ 効果を有する面内では破線で示した光路となり焦点 113に収斂して後側焦線 119c を形成する。なお、各焦線は厳密には直線ではなぐ微小な面積を有する光スポット として現れる。焦線 119b、 119cの光スポットの面積と光検出器上の略円形形状のス ポットの面積はおおよそ 1： 10の比率となり、光ディスク上に収斂される光スポットを除 けば焦線位置が最もパワー密度が高くなる。
[0010] 上述の焦線の位置は光学系の倍率、フォーカス誤差信号の S字間隔によって変動 する。赤外光を使用する NA (開口率）が比較的小さな光ヘッド (たとえばミニディスク 用の光ヘッド）においては、光検出器面上の略円形状の光スポット 119aの位置を中 心として ± 2mm前後の位置に焦線が形成される。
[0011] 多分割光検出器 111の光検出器面は焦点 112と焦点 113との略中間に位置して いる。非点収差法ではフォーカスサーボ制御が行われているとき、多分割光検出器 1 11には略円形形状の光スポット 119aが形成される。いわゆる非点収差法によるフォ 一カス誤差信号は、多分割光検出器 111の 4分割受光領域 (図示せず)で発生した 電気信号の対角同士の和をとり、それらを減算すること〖こよって得ることができる。 特許文献 1 :日本国特開平 10— 3683号公報
発明の開示 発明が解決しょうとする課題
[0012] 近年、青紫色レーザ光を利用して情報の記録、再生を行う光ディスクの開発が進ん でいるため、開発コストの低減等の観点からは従来の光ヘッドの構成をそのまま利用 できることが好ましい。しかし、上述の光ヘッドは赤外レーザ光の利用を前提とするた め、その構成を、青紫色レーザ光を利用する光ヘッドの構成として採用すると種々の 問題が生じる。具体的には以下のとおりである。
[0013] 青紫色レーザ光を放射する、開口数 (NA)が比較的大きな光ヘッド (たとえばブル 一レイディスク用の光ヘッド）においては、前側焦線は、光検出器面上の略円形状の 光スポット位置を中心として ± lmm以下の位置に形成される。一方、多分割光検出 器にお 1、ては、エポキシ榭脂等の榭脂材料で半導体基板である光検出器がモール ドされることが多ぐその厚さは通常 0. 4mmから lmm程度である。
[0014] すると、サーボ制御が行われている間中は焦線が榭脂表面近辺あるいは榭脂内に 常に存在し続ける可能性がある。青紫色レーザ光は従来の赤外や赤色のレーザ光と 比べて波長が短いためエネルギーが高ぐ榭脂内等で焦線を結んでいる状態が長 時間続くと、その焦線位置の榭脂の変色、蒸散、亀裂等の劣化が生じる。これでは、 榭脂の透過率が減少し、異常屈折が発生するため、正確な信号が得られなくなる。
[0015] なお、上述の問題は非点収差法を利用する場合の問題であるが、他の方法、たと えばナイフエッジ法を利用する場合でも、エネルギー密度は光検出器の検出面上で 最も高くなる。よって同様の問題が発生する。さらに、光検出器をモールドする樹脂 に限らず、長時間、高温下で青紫光が照射され続けると、収斂光でなくとも光学素子 に変色等が発生する可能性もある。これは特に光学素子が榭脂製の場合に顕著で ある。
[0016] 本発明の目的のひとつは、青紫光に代表される短波長の光を利用する光ヘッドに ぉ 、て、光検出器をモールドする樹脂および榭脂製光学素子の榭脂の劣化を抑え ることである。
課題を解決するための手段
[0017] 本発明による光ヘッドは、第 1波長の光を放射する光源と、前記光を光記録媒体へ 集束するレンズと、前記光記録媒体からの第 1波長の反射光の少なくとも一部を、前 記第 1波長よりも長い第 2波長の光に変換する波長変換部と、前記第 2波長の光を検 出する反射光検出器とを備えている。
[0018] 前記波長変換部は、前記レンズおよび前記反射光検出器を結ぶ光路上の位置で あって、かつ、前記光源から前記レンズまでの光路から外れた位置に配置されてい てもよい。
[0019] 前記光ヘッドは前記位置に配置された少なくとも 1つの光学素子をさらに備えてい る。前記波長変換部は、前記光路に面する前記少なくとも 1つの光学素子の端部に 接して形成されて 、てもよ!/、。
[0020] 前記反射光検出器は、入射した光を検出する検出素子および前記検出素子を覆う 榭脂を有しており、前記検出素子は、前記榭脂を透過した前記第 2波長の光を検出 し、前記波長変換部は、前記樹脂に実質的に接する位置に設けられていてもよい。
[0021] 前記波長変換部は、前記第 1波長の反射光の少なくとも一部が入射する第 1端部と 、前記第 2波長の光が出力される第 2端部とを有する光ファイバであり、前記第 2端部 は、前記榭脂に実質的に接する位置に設けられて 、てもよ 、。
[0022] 前記光ヘッドは、前記光源から放射された前記第 1波長の光を複数に分岐させる 分岐部と、分岐された前記第 1波長の光を、前記 1波長よりも長い第 3波長の光に変 換する波長変換部と、前記第 3波長の光の少なくとも一部を検出する分岐光検出器 とをさらに備えていてもよい。
[0023] 前記光ヘッドは、前記分岐部と前記分岐光検出器との間の位置に光学素子をさら に備えていてもよぐこのとき前記波長変換部は、前記光学素子の一方の面上に形 成されていてもよい。
[0024] 前記少なくとも 1つの光学素子はレンズおよび回折格子のいずれかを含んでいても よい。
[0025] 前記波長変換部は層状に形成されて!ヽてもよ ヽ。
[0026] 前記波長変換部は、さらに入射した光を分割して出力してもよい。
[0027] 前記光源は 450nmより短い第 1波長の光を放射し、前記波長変換部は、前記第 1 波長の反射光の少なくとも一部を、 500nmより長い第 2波長の光に変換してもよい。
[0028] 前記波長変換部は、前記第 1波長の反射光の少なくとも一部を、 600nmより長い 第 2波長の光に変換してもよい。
[0029] 前記波長変換部は、希土類イオンを含有した材料によって形成されて 、てもよ 、。
[0030] 前記波長変換部は、光パラメトリック発振が可能な非線形材料を含有した材料によ つて形成されていてもよい。
[0031] 本発明による光情報処理装置は、光を光記録媒体に照射して、反射光に基づく信 号を出力する光ヘッドと、前記信号に基づいて、前記光の焦点と前記光記録媒体と の位置関係を制御する制御信号を生成する信号処理回路とを備えて!/、る。前記光 ヘッドは、第 1波長の光を放射する光源と、前記光を光記録媒体へ集束するレンズと 、前記光記録媒体からの第 1波長の反射光の少なくとも一部を、前記第 1波長よりも 長い第 2波長の光に変換する波長変換部と、前記第 2波長の光を検出し、検出した 前記第 2波長の光に応じた信号を出力する反射光検出器とを備えている。
[0032] 前記反射光検出器は、入射した光を検出する検出素子および前記検出素子を覆う 榭脂を有しており、前記検出素子は、前記榭脂を透過した前記第 2波長の光を検出 し、前記波長変換部は、前記樹脂に実質的に接する位置に設けられていてもよい。
[0033] 本発明による光ヘッドは、光を放射する光源と、前記光を光記録媒体へ集束するレ ンズと、前記光記録媒体からの反射光を受けて、前記反射光の光量を低減して出力 するか否かを切り替え可能な光学素子と、前記光学素子から出力された光を検出す る反射光検出器とを備えている。
[0034] また本発明による光情報処理装置は、光を放射する光源と、前記光を光記録媒体 へ集束するレンズと、前記光記録媒体に対する処理の種類に応じた指示信号を出力 する回路と、前記光記録媒体からの反射光を受けて、前記指示信号に基づいて前記 反射光の光量を低減して出力するか否かを切り替える光学素子と、前記光学素子か ら出力された光を検出する反射光検出器とを備えている。
[0035] 前記回路は、前記光記録媒体に対する情報の記録処理か、前記光記録媒体から の情報の再生処理かに応じた指示信号を出力してもよい。
[0036] さらに本発明による光情報処理装置は、光を放射する光源と、前記光を光記録媒 体へ集束するレンズと、前記光記録媒体の種類に応じた指示信号を出力する回路と 、前記光記録媒体からの反射光を受けて、前記指示信号に基づいて前記反射光の 光量を低減して出力するか否かを切り替える光学素子と、前記光学素子から出力さ れた光を検出する反射光検出器とを備えている。
[0037] 前記回路は、情報記録層の数力^つか複数かに応じた指示信号を出力してもよい
[0038] 前記光情報処理装置は、所定の偏光方向の光のみを透過させる偏光素子をさらに 備えており、このとき前記光学素子は、前記指示信号に基づいて光の旋光性を変化 させて、光の偏光方向を調整してもよい。
[0039] 前記光学素子は液晶層を有して!/、てもよ 、。
[0040] 前記偏光素子は偏光ビームスプリッタであってもよ!/、。
発明の効果
[0041] 本発明の光ヘッドおよび光情報処理装置は、光情報記録媒体からの反射光が反 射光検出器に入るまでの光路上に、反射光の波長をより長い波長に変換する波長 変換部を備えている。このような波長変換部を用いて、青紫光などの短波長の光を赤 色光や緑色光のような長波長の光に変換することにより、光検出器の検出面を覆う榭 脂の劣化、たとえば変色、蒸散、変形を防ぐことができる。榭脂の劣化を抑えることに より、安定したサーボ信号および再生信号 (RF)信号を得ることができる。
[0042] また本発明の光ヘッドおよび光情報処理装置は、光情報記録媒体からの反射光を 動作に応じて選択的に減光する。光のエネルギーを抑えることにより、短波長の光が 入射したとしても、光検出器の検出面を覆っている樹脂の劣化を抑えることができ、 安定したサーボ信号および RF信号を得ることができる。
図面の簡単な説明
[0043] [図 1]実施形態 1による光ディスク装置 50のハードウェア構成を示す図である。
[図 2]実施形態 2による光ヘッド 62の構成を示す図である。
[図 3]実施形態 3による光ヘッド 63の構成を示す図である。
[図 4]実施形態 4による光ヘッド 64の構成を示す図である。
[図 5]実施形態 5による光ヘッド 65の構成を示す図である。
[図 6]実施形態 6による光ヘッド 66の構成を示す図である。
[図 7]液晶基板 17から光検出器 8までの光路上に配置された光学素子群を示す図で ある。
[図 8]図 7において光が入射する側力も光の進行方向をみたときの、液晶基板 17入 射前の光の偏光方向 aと、液晶基板 17通過後の光の偏光方向 bとの関係を示す図で ある。
[図 9]従来の光ディスク装置で採用されている光ヘッド 100の構成を示す図である。
[図 10]従来の光ヘッド 100の検出系の構成を示す図である。
符号の説明
1 光源
2 コリメートレンズ
3 偏光ビームスプリッタ
4 1Z4波長板
5 物レンズ
6 検出レンズ
7 シリンドリカノレレンズ
8 光検出器
9 波長変換素子
10 情報記録媒体
11 光束
12 波長変換素子
13 前光集光レンズ
14 光検出器
15 ホログラム
16, 17 液晶基板
18 偏光ビームスプリッタ
19 光ファイバ群
20 液晶駆動回路
50 光ディスク装置
51, 62〜66 光ヘッド 52 光ディスクコントローラ
53 スピンドノレモータ
54 ァクチユエータ
58 信号処理回路
59 サーボ制御回路
発明を実施するための最良の形態
[0045] 以下、添付の図面を参照しながら、光情報記録媒体に対して情報の記録および Z または再生を行うための光ヘッドおよび光情報処理装置の実施形態を説明する。以 下の各実施形態においては、光情報記録媒体は光ディスクとし、光情報処理装置は 光ディスク装置であるとする。
[0046] (実施形態 1)
図 1は、本実施形態による光ディスク装置 50のハードウェア構成を示す。光ディスク 装置 50は、たとえば光ヘッド 51と、光ディスクコントローラ 52と、スピンドルモータ 53と を備えている。以下では、まず光ディスク装置 50の動作の概要を説明し、その後、光 ヘッド 51の詳細な構成を説明する。
[0047] なお、図 1には併せて光ディスク 10も示されている。光ディスク 10は、たとえばブル 一レイ'ディスク（BD)である。光ディスク 10自体は光ディスク装置 50から取り外し可 能であり、光ディスク装置 50の必須の構成要素ではないことに留意されたい。
[0048] まず、光ヘッド 51は、光ディスク 10に対して光ビームを照射して光ディスク 10からの 反射光を検出し、反射光の検出位置および検出光量に応じた光量信号を出力する 。照射される光ビームは、 450nmよりも短い波長、たとえば約 405nmの波長を有す る青紫色のレーザ光である。
[0049] 光ディスクコントローラ 52は、信号処理回路 58およびサーボ制御回路 59を含んで いる。信号処理回路 58は、光ヘッド 51から出力される光量信号に応じて、光ディスク 10上における光ビームの合焦状態を示すフォーカス誤差 (FE)信号や、光ビームの 焦点位置と光ディスク 10のトラックとの位置関係を示すトラッキング誤差 (TE)信号等 を生成して出力する。 FE信号や TE信号は、サーボ信号と総称される。
[0050] サーボ制御回路 59は、それらの信号に基づいて複数種類の駆動信号を生成する 。駆動信号の種類は出力先に応じて異なる。出力先は、スピンドルモータ 53、後述 する光ヘッド 51のァクチユエータ 54等である。スピンドルモータ 11は、駆動信号に基 づいて記録速度 Z再生速度に応じた回転速度で光ディスク 10を回転させる。
[0051] 光ビームの焦点が記録層から外れないように制御され、かつ記録層のトラックから ずれな 、ように制御されて 、る状態、すなわちサーボ制御が行われて!/、る状態にお いて、信号処理回路 58は光量信号に基づいて再生信号 (RF信号)を出力する。 RF 信号は光ディスク 10に書き込まれたデータを示している。これにより、光ディスク 10か らのデータの読み出しが実現される。また、光ビームの光パワーを再生時よりも大きく することにより、光ディスク 10にデータを書き込むことができる。なお、信号処理回路 5 8は後述する光検出器 8に組み込まれてもよい。
[0052] 次に、光ヘッド 51の詳細な構成を説明する。光ヘッド 51は、光源 1と、コリメートレン ズ 2と、偏光ビームスプリッタ 3と、 1Z4波長板 4と、対物レンズ 5と、検出レンズ 6と、シ リンドリカルレンズ 7と、光検出器 8と、波長変換素子 9と、ァクチユエータ 54とを有して いる。
[0053] 光源 1は、半導体レーザチップ laおよびバックモニタ用光検出器 lbを有している。
半導体レーザチップ laは波長 405nmの青紫レーザ光を放射する。半導体レーザチ ップ laは、放射したレーザ光の偏光方向が紙面に平行となるように搭載されている。 ノ ックモニタ用光検出器 lbは、半導体レーザチップ laから放射された光をモニタす るために設けられている。
[0054] コリメートレンズ 2は、半導体レーザチップ laから放射された光を略平行光に変換す る。偏光ビームスプリッタ 3は、その内部に有する反射面 3aにおいて光 11を複数の方 向に分岐させる。本実施形態においては、反射面 3aの P偏光透過率は 95%、 P偏光 反射率は 5%、 S偏光反射率は 99%とする。ただしこれは例であり、他の数値を採用 してちよい。
[0055] 1Z4波長板 4は、円偏光の光を直線偏光に変換し、または直線偏光の光を円偏光 に変換する。対物レンズ 5は、光ディスク 10の基板 10aの信号面 (情報記録層） 10b に光 11を集束する。検出レンズ 6は光ディスク 10の情報記録層 1 Obで反射された光 を集束する。シリンドリカルレンズ 7は、入射した光に非点収差を付加する。非点収差 を付加する目的は、フォーカス誤差信号を生成するためである。
[0056] 光検出器 8は、榭脂製のパッケージ 8aで覆われた光検出基板 8bを有して 、る。光 検出基板 8bは複数の受光領域 (図示せず)を有している。各受光領域には受光素 子が配置され、受光した光の光量またはエネルギーに応じた光量信号を出力する。 この光量信号に基づいて、信号処理回路 58においてサーボ信号および RF信号が 生成される。
[0057] 波長変換素子 9は、約 450nmよりも短 、波長の光を、それよりも長 、波長の光に変 換して出力する。たとえば変換後の光の波長は、 500nm以上であってもよいし、 600 nm以上であってもよい。変換後の光の波長は、波長変換素子 9に使用される材料に よって決まる。
[0058] 波長変換素子 9は、希土類イオンを含むガラス、すなわち蛍光ガラスを利用して製 造されている。希土類イオンは、たとえばプラセォジゥム（Pr)イオン、ユウ口ピウム (E u)イオン、テルビウム (Tb)イオンである。波長変換素子 9にプラセォジゥム (Pr)ィォ ンゃテルビウム (Tb)イオンが含まれるときは、青紫光は緑色光に変換される。また、 波長変換素子 9にユウ口ピウム (Eu)イオンが含まれるときは、青紫光は赤色光に変 換される。
[0059] なお、たとえば LiNbO、 LiTaO、 KTiOPO等の非線形材料で形成された SHG
3 3 4
結晶を利用しても、波長変換素子 9を得ることができる。このような波長変換素子 9を 利用すると、いわゆるパラメトリック発振の原理によって波長を 2倍ィ匕することが可能で ある。よって波長約 405nmの青紫光を波長約 800nmの赤色光に変換することがで きる。なお、長波長化された光の利得を増カロさせるため、必要に応じて光共振器（図 示せず)を設けてもよい。
[0060] ァクチユエータ 54は、対物レンズ 5を移動可能に支持しており、サーボ制御回路 59 力 の駆動信号に基づいて対物レンズ 5の位置を調整する。ァクチユエータ 54は、対 物レンズ 5を光ディスク 10に垂直な方向、および、水平（平行)な方向に移動させる。 これにより、光ディスク 10に放射される光ビームの焦点位置力 記録層上から外れな いように、かつ、トラック力もずれないように制御される。
[0061] 次に、光が本実施形態による光ヘッド 51内をどのように進むかを説明する。光が通 過する経路は「光路」と呼ばれる。
[0062] まず、半導体レーザチップ laから青紫レーザ光が放射される。青紫レーザ光は、コ リメ一トレンズ 2に向けて放射されるとともに、バックモニタ用光検出器 lbに向けても 放射される。光検出器 lbに向力う光 (バック光）はバックモニタ用光検出器 lbによつ て検出され、その光量に応じた信号が生成される。この信号は半導体レーザ駆動回 路（図示せず)へのフィードバック信号として利用されて、半導体レーザチップ laの出 力を一定に保っための制御が実現される。
[0063] コリメートレンズ 2に向けて放射された光はコリメートレンズ 2で略平行光に変換され た後、偏光ビームスプリッタ 3に入射する。この光は P偏光であるため反射面 3aでは その 95%が透過して 1Z4波長板 4に入射し、円偏光に変換される。円偏光の光は 対物レンズ 5を経て光ディスク 10に照射される。このとき、対物レンズ 5の位置が調整 されて、光の焦点が情報記録層 10b上に位置するように制御される。
[0064] 情報記録層 10bにお 、て反射された光は再び対物レンズ 5を通って 1Z4波長板 4 に入射する。そして、その光は 1Z4波長板 4によって直線偏光の光に変換される。変 換後の光の偏光方向は、光源 1から放射された光の偏光方向と直角の関係を有する
[0065] 直線偏光の光は偏光ビームスプリッタ 3に S偏光で入射する。反射面 3aの上述の光 学特性により、 S偏光の光の 99%の光が反射面 3aにおいて反射される。
[0066] 偏光ビームスプリッタ 3を出射した光は波長変換素子 9に入射する。図 1から明らか なように、波長変換素子 9は、光ディスク 10からの反射光が進む対物レンズ 5から光 検出基板 8bまでを結ぶ光路上に配置されている。より特定的には、波長変換素子 9 は、偏光ビームスプリッタ 3の反射面 3aと光検出基板 8bとを結ぶ光路上に配置され ている。この位置は、光源 1から放射された光が対物レンズ 5を通過して光ディスク 10 に照射されるまでの光路力 外れた位置である。
[0067] 波長変換素子 9によって、約 405nmの波長を有する反射光の少なくとも一部がそ れよりも長い波長の光に変換される。いま、波長変換素子 9がプラセォジゥム (Pr)ィ オンが含まれるとすると、波長変換素子 9は青紫光を約 530nmの波長の緑色光に変 換する。 [0068] 変換された光は検出レンズ 6に入射して検出レンズ 6によって収斂光に変換され、 フォーカス誤差信号を得るためにシリンドリカルレンズ 7によって非点収差が付加され る。その後、光は光検出器 8の榭脂製パッケージ 8aを透過して光検出基板 8b上に入 射する。光検出基板 8b上では光スポットが形成され、受光素子においてその光スポ ットの光量が検出される。
[0069] 光検出基板 8bに入射する前の光には前側焦線が形成されているが、ここで留意す べきは、その前側焦線によって榭脂製パッケージ 8aの樹脂が劣化することはほとん どないことである。その理由は、当初の青紫光はより長い波長を有する緑色光に変換 されているため、榭脂の劣化を生じさせるほどのエネルギーはないためである。これ により、焦線が光検出器 8の榭脂内または榭脂表面に形成されている状態が長時間 続いても、その焦線位置の榭脂の変色、蒸散、亀裂等の劣化が生じる可能性は低く 抑えられる。
[0070] 光検出基板 8bは、光検出基板 8bに入射した光に基づいて、光量に応じた信号レ ベルを有する光量信号を生成し出力する。これらの信号に基づいて、信号処理回路 58によってサーボ信号および RF信号が生成される。焦線に起因して榭脂の透過率 が減少したり、異常屈折が発生する可能性も非常に低く抑えられるため、常に品質の よ!ヽ正確なサーボ信号および RF信号が得られる。よって光ヘッド 51およびその光へ ッド 51を搭載した光ディスク装置 50の信頼性が向上する。
[0071] 本実施形態においては、波長変換素子 9は、偏光ビームスプリッタ 3と検出レンズ 6 との間に配置されているとして説明した。しかしこれは一例に過ぎない。他の例として 、榭脂製パッケージ 8aの表面など、榭脂製パッケージ 8aの樹脂に実質的に接する位 置に波長変換素子 9を設けてもよいし、光検出器 8とシリンドリカルレンズ 7の間や、シ リンドリカルレンズ 7と検出レンズ 6の間に設けてもよい。
[0072] 波長変換素子 9を榭脂に実質的に接する位置に設ける構成は効果的である。その 理由は、波長変換後の光が光検出基板 8bに届くまでに、光が散乱する程度を低く抑 えられるためである。よって確実に光検出基板 8bで検出され、品質のよいサーボ信 号および RF信号を生成することが可能となる。
[0073] なお、本実施形態では、非点収差法を用いたフォーカス誤差検出方式を説明した 力 他の検出方式を使用する場合にも適用できる。
[0074] (実施形態 2)
本実施形態による光ヘッドは、光源 1の光をモニタするための検出器を光源 1の外 部に設けた点において、実施形態 1の光ヘッド 51と異なっている。この相違に起因し て、検出器に光を入射させるための光学系の構成も一部相違している。
[0075] 図 2は、本実施形態による光ヘッド 62の構成を示す。光ヘッド 62は、図 1に示す光 ヘッド 51に変えて光ディスク装置 50に搭載することができる。
[0076] なお、特に言及しない限り、図 2では、図 1に示す構成要素と同じ構成および機能 を有する構成要素には同じ参照符号を付し、その説明を省略する。また、記載の便 宜のため、図 1に示すァクチユエータ 54は省略する。これらは実施形態 3以降の説明 においても同様である。
[0077] 以下、本実施形態による光ヘッドのうち、実施形態 1による光ヘッド 51と異なる構成 を説明する。
[0078] 本実施形態による光源は半導体レーザチップ laを有している点は実施形態 1の光 源 1と同じであるが、ノ ックモニタ用光検出器 lbは有していない。一方、光ヘッド 62 は、波長変換素子 12と、前光集光レンズ 13と、光検出器 14とをさらに有している。
[0079] 波長変換素子 12は、約 450nmよりも短い波長の光を、それよりも長い波長の光に 変換して出力する。波長変換素子 12は波長変換素子 9とは独立した光学素子である ため、波長変換素子 12によって変換された後の光の波長は、波長変換素子 9によつ て変換された後の光の波長と異なっていてもよいし、同じであってもよい。たとえば波 長変換素子 9が約 405nmの波長の光を約 530nmの波長の光に変換するとき、波長 変換素子 12は同じ約 405nmの波長の光を約 600nmの波長の光に変換してもよい し、約 530nmの波長の光に変換してもよい。
[0080] 前光集光レンズ 13は、たとえば対物レンズ 5と同等のレンズを利用できる。このとき は、前光集光レンズ 13の開口数と対物レンズ 5の開口数とを略同じに設定すればよ い。
[0081] 光検出器 14は、光源 1からのレーザ光の光量を検出するために設けられて 、る。
光検出器 14は、榭脂製のパッケージ 14aで覆われた光検出基板 14bを有しており、 この光検出基板 14bを利用してレーザ光の光量を検出する。
[0082] 波長変換素子 12を設けた理由は、前光集光レンズ 13および光検出器 14の組み 合わせにおいても、焦線が榭脂製のパッケージ 14aの榭脂表面近辺あるいは榭脂内 に焦線が入る可能性が高いためである。この焦線は、光源 1から光が放射されている 間は存在するため、焦線位置の榭脂の変色、蒸散、亀裂等の劣化が生じる可能性が 高くなる。よって、光源 1からのレーザ光の光量を常に適切に検出するために、榭脂 の劣化を抑えることが重要である。そこで波長変換素子 12を設けて、エネルギーがよ り小さ 、波長の光に変換すればょ 、。
[0083] 次に、光検出器 14bにおいて光が検出されるまでに、光が光ヘッド 51内をどのよう に進むかを説明する。
[0084] 半導体レーザチップ 1 aから放射された光はコリメ一トレンズ 2により略平行光に変換 され偏光ビームスプリッタ 3に入射する。入射した光は P偏光であるため、偏光ビーム スプリッタ 3の反射面 3aでは 95%透過して 1Z4波長板 4および対物レンズ 5の向き に進む。
[0085] 一方、残りの 5%は反射して波長変換素子 12に入射し 405nmより長い波長の光に 変換される。波長が変換された光は、前光集光レンズ 13を経て光検出器の榭脂製パ ッケージ 14aに入射した後、光検出基板 14b上に集束され光量に応じた電気信号（ 前光信号)に変換される。
[0086] 本実施形態の構成によれば、光検出器 14bを覆う樹脂には光源 1から放射される 光よりも長波長の光が入射するため、榭脂の変色、蒸散等による劣化を低減し、良好 な前光信号を生成することができる。これにより、光源 1の駆動を安定させることがで きる。
[0087] 上述の構成は例であり、波長変換素子 12は光検出器 14の榭脂製パッケージ 14a の表面に設けてもよい。また本実施形態においては、実施形態 1にかかる光ヘッド 5 1の変形例を同様に適用することができる。
[0088] (実施形態 3)
本実施形態による光ヘッドは、実施形態 2による光ヘッド 62の変形例である。
[0089] これまでの実施形態 1および 2の説明では、波長変換素子 9および 12はそれぞれ 1 個の光学素子として示されていた（図 1および図 2参照)。しかし本実施形態において は、波長変換素子 9および 12に変えて、検出レンズ 6および前光集光レンズ 13の表 面にそれぞれ波長変換材料を層状に設けている。
[0090] 図 3は、本実施形態による光ヘッド 63の構成を示す。光ヘッド 63は、図 1に示す光 ヘッド 51に変えて光ディスク装置 50に搭載することができる。
[0091] 図 3に示すように、検出レンズ 6の表面には波長変換層 6aが形成され、前光集光レ ンズ 13の表面には波長変換層 6bが形成されている。いずれの層も、波長変換素子 9および 12と同等の性能を有するため、それらの説明は省略する。
[0092] なお、図 3においては、図 2の波長変換素子 9および 12の両方を波長変換層 6aお よび 13aに置き換えた例を説明した。しかし、波長変換素子 9および波長変換素子 1 2のいずれか一方を、波長変換層に置き換えてもよい。また、本実施形態においても 、波長変換層を設ける位置は上述の例に限られない。たとえば榭脂製パッケージの 榭脂に実質的に接する位置に波長変換層を設けてもよい。
[0093] (実施形態 4)
本実施形態においては、波長変換素子を光ファイバによって実現する例を説明す る。
[0094] 図 4は、本実施形態による光ヘッド 64の構成を示す。光ヘッド 64は、実施形態 1に よる光ヘッド 51の構成に加えて、ホログラム 15と光ファイバ群 19とを有する。光ヘッド 64は、図 1に示す光ヘッド 51に変えて光ディスク装置 50に搭載することができる。
[0095] ホログラム 15は、検出レンズ 6およびシリンドリカルレンズ 7の間に設けられ、入射し た光をそのホログラムパターンに基づいて分割する。どのように分割される力、および 、分割された光がどの方向に進むかは、ホログラムパターンに依存する。分割された 光は、それぞれ光検出器 8において検出され、信号処理回路 58においてサーボ信 号を得るために利用される。
[0096] 光ファイバ群 19の各々は、シリンドリカルレンズ 7および光検出器 8の間に設けられ ている。各光ファイバは、約 450nmよりも短い波長の光を、それよりも長い波長の緑 色光に変換して出力する。
[0097] 各光ファイバの具体的な態様は、使用される材料に応じて種々考えられる。 [0098] たとえば、フッ化ガラスにプラセォジゥムを添加した光ファイバを形成することができ る。このとき、約 405nmの波長の青紫光は各光ファイバ内のフッ化物によって励起さ れて発振し、それよりも長い波長の緑色光に変換される。なお各光ファイバの長さは 、上述の物理的作用が働く限り任意である。たとえば約 25cmであってもよい。
[0099] また他の例として、希土類イオン (例えば Tb、 Eu、 Prの少なくとも 1つ）を含有する 蛍光光ファイバを形成することもできる。このとき、約 405nmの波長の青紫光は各光 ファイバ内部で青色光により励起されて可視光に変換される。
[0100] 次に、ホログラム 15から光検出器 8に至るまでに、光がどのように進むかを説明する
[0101] ホログラム 15には、約 405nmの波長の反射光が入射する。その光はホログラム 15 によって分割され、その後シリンドリカルレンズ 7によって非点収差が付加される。そ の結果、 0次光およびホログラム 15で回折された ± 1次光が出力される。各々の光は 、シリンドリカルレンズ 7側の光ファイバ群 19の各端部に焦点を結び、各光ファイバに 入射する。
[0102] 各光ファイバに入射した反射光の一部は、その内部を通過する間により長い波長 の緑色光に変換される。そして、その光は各光ファイバの光検出器 8側の端部から出 力される。その光は光検出基板 8bに入射し、その光量が検出される。
[0103] なお、各光ファイバの光検出器 8側の端部は、光検出器 8の榭脂製パッケージの榭 脂に実質的に接する位置に設けられている。これにより、出力後の光が散乱する程 度を低く抑えられ、光検出基板 8bにおいて光を効率的に検出できる。
[0104] なお、ホログラム 15によって分割された各光の進行方向は予め定まっているため、 各端部をどの位置に設ければょ 、かは予め特定することは可能である。また入射す る各光の径も予め把握できるため、光ファイバ群 19を構成する光ファイバの数もまた 特定することは可能である。図 4には 3本の光ファイバが記載されている力 これは一 例に過ぎない。
[0105] 本実施形態においては、光ヘッド 64の対物レンズ 5と光検出器 8の間の光路上の 位置、より具体的には、シリンドリカルレンズ 7および光検出器 8の間の光路上の位置 に発振用光ファイバを備えている。光検出器を構成している樹脂には半導体レーザ チップ laから出射する光よりも長波長の光が入射するため、光検出器を構成してい る榭脂の変色、蒸散、変形等による劣化を低減し、安定したサーボ信号、 RF信号を 得ることができる。また、レーザ発振をさせるために信号光量の増幅ができ SN比が良 好な信号を得ることができる。
[0106] (実施形態 5)
本実施形態および次の実施形態 6においては、実施形態 1〜4とは異なる原理によ り、光検出器を覆う樹脂の劣化を抑える方法を説明する。
[0107] 榭脂の劣化は、エネルギーが高い焦線が榭脂表面近辺あるいは榭脂内に長時間 存在し続けることにより生じる。実施形態 1〜4においては、エネルギーを低減させる ための 1つの方法として青紫光をそれよりも波長が長い光に変換する波長変換素子（ 層）を設けた。
[0108] 本実施形態においては、エネルギーを低減させるための他の方法として、榭脂に 入射する光の量 (光量)を低減させるための構成を設ける。以下、図 5を参照しながら 本実施形態を説明する。
[0109] 図 5は、本実施形態による光ヘッド 65の構成を示す。光ヘッド 65は、実施形態 1〖こ よる光ヘッド 51の構成中の波長変換素子 9に変えて、液晶基板 16を備えている。光 ヘッド 65は、図 1に示す光ヘッド 51に変えて光ディスク装置 50に搭載することができ る。このときは、光ディスク装置 50にはさらに後述の液晶駆動回路 20が設けられる。
[0110] 液晶基板 16は、光が入射する側の基板と、出射する側の基板と、その間に挟まれ た液晶層から構成されて 、る。液晶層中の液晶分子は正の誘電率異方性を有して いる。液晶分子の長軸は基板表面に対して略平行に配向されており、かつ、長軸が 液晶層の厚さ方向に沿って 2つの基板間で略 90度捻れるように配向処理が施されて いる。
[0111] 液晶駆動回路 20は、液晶基板 16を透過する光を調整するために設けられている。
液晶駆動回路 20によって液晶層に電圧が印加されると、液晶分子が電界に平行に 立ち上がり、捻れ配向（ツイスト配向）が解消される。光が液晶基板 16を透過する量（ 透過光量）は、偏光フィルタの偏光面と液晶通過後の偏光面の角度とによって変化 する。 TNモードの液晶基板 16においては、電圧による液晶分子の配向変化に伴う 旋光性の変化を利用することによって、その透過光量を調整することができる。液晶 駆動回路 20によって液晶基板 16に印加される電圧は、光が液晶基板 16を透過する 量を調整するための指示信号であるといえる。
[0112] 図 5において、半導体レーザチップ laから放射された青紫レーザ光力 光ディスク 1 0の情報記録層 10bに至るまでに各構成要素力 受ける光学的な作用は実施形態 1 に関連して説明したとおりである。また、情報記録層 10bからの反射光が偏光ビーム スプリッタ 3の反射面 3aにおいて反射されるまでに各構成要素力も受ける光学的な 作用も、実施形態 1に関連して説明したとおりである。よってそれらの説明は省略する
[0113] 偏光ビームスプリッタ 3から出射された光は紙面に対して垂直方向の偏光特性を有 する。この光が液晶基板 16に入射すると、液晶によってその偏光面が回転する。そし て液晶基板 16の出射側に配設されている偏光フィルタ（図示せず)を透過する。
[0114] 偏光面の回転は、液晶駆動回路 20が液晶に印加する電圧のレベルによって制御 され、その結果、透過光量が調整される。たとえば、記録処理時は透過光量を減少さ せ、再生処理時は透過光量を最大にする。
[0115] 液晶基板 16を透過後は、光は検出レンズ 6に入射して検出レンズ 6によって収斂光 に変換され、フォーカス誤差信号を得るためにシリンドリカルレンズ 7によって非点収 差が付加される。その後、光は光検出器 8の榭脂製パッケージ 8aを透過して光検出 基板 8b上に入射する。光検出基板 8b上では光スポットが形成され、受光素子にお いてその光スポットの光量が検出される。
[0116] 光ヘッド 65に液晶基板 16を設けて透過光量を調整することにより、榭脂製パッケー ジ 8aに入射する光の量または光のエネルギーを低減することができる。これにより、 焦線が榭脂表面近辺あるいは榭脂内に長時間存在し続けたとしても榭脂製パッケ一 ジ 8aの変色、蒸散、変形等による劣化が抑えられ、安定したサーボ信号、 RF信号を 得ることができる。
[0117] 上述の図 5に示す構成では、反射光が最も太くなる位置、すなわち偏光ビームスプ リツタ 3と検出レンズ 6の間に液晶基板 16を配設している。その理由は、その位置に おいては約 405nmの波長の光のパワー密度 (エネルギー）が最も低くなり、液晶基 板 16自体の劣化を抑えることができるためである。ただし、光検出器 8の榭脂の劣化 を抑えるという意味においては、偏光ビームスプリッタ 3と光検出器 8との間の任意の 位置に液晶基板 16を設けることができる。また液晶駆動回路 20は光ヘッド 65内に設 けることも可會である。
[0118] なお、本実施形態では、非点収差法を用いたフォーカス誤差検出方式を説明した 力 他の検出方式を使用する場合にも適用できる。
[0119] 上述したように、本実施形態においては、光ディスク 10からの反射光の光量を調整 することに技術的な意義がある。したがって、たとえば日本国特開平特開 2000— 19 5086号公報に開示されている従来の技術は、本実施形態の構成とは目的、構成お よび効果の 、ずれもが異なって!/ヽると!、える。
[0120] 具体的に説明すると、例示した従来の技術においては、光源の直後の光路上 (たと えば図 5に示す光源 1とコリメートレンズ 2の間）に出し入れ可能な強度フィルタを設け ている。強度フィルタを設ける目的は、光源の量子雑音の低減と光ディスク上のデー タの保護を両立させることにある。すなわち、情報再生時において光源の量子雑音を 十分に低く抑えられる程度のパワーでレーザ光を放射すると、エネルギーが大きすぎ るために光ディスク上のデータが消えてしまうおそれがある。よって、その強度でレー ザ光を放射させつつも、強度フィルタを挿入してパワーを減衰させて 、る。
[0121] ここで留意すべきは、強度フィルタを挿入した光ヘッドが光ディスクに照射する光の 量と、弱いパワーで光源力 レーザ光を放射する一般の光ヘッドが光ディスクに照射 する光の量とは等しいということである。これでは、光ディスク力もの反射光量も等しく なり、結果として光検出器の榭脂の劣化を抑えることはできない。したがって、本実施 形態にお 、ては反射光の光量を調整することが重要であると 、える。
[0122] (実施形態 6)
本実施形態においては、実施形態 5と同じ原理により、榭脂に入射する光の量 (光 量)を低減させる構成を説明する。
[0123] 図 6は、本実施形態による光ヘッド 66の構成を示す。光ヘッド 66が、実施形態 5〖こ よる光ヘッド 65と相違する点は、液晶基板 16に代えて液晶基板 17を設けたこと、お よび偏光ビームスプリッタ 18を設けたことにある。 [0124] 液晶基板 17は、光ヘッド 66外部の液晶駆動回路 20と接続されている。
[0125] 偏光ビームスプリッタ 18は一部の光を反射させ、残りの光を透過させる。図 7は、液 晶基板 17から光検出器 8までの光路上に配置された光学素子群を示す。図 7は、図 6に示される構成を紙面に平行な平面に沿ってみたときの構成を示す。
[0126] 偏光ビームスプリッタ 18は反射面 18aを有している。この反射面 18aによって所定 の光を所定の割合で透過させ、残りの光を反射する。反射面 18aは、 P偏光透過率 が 99%となるように構成されている。
[0127] 以下、光が図 7に示される光路を通過するときの光の進み方を説明する。他の詳細 は、実施形態 5の説明および他の実施形態の説明を援用する。
[0128] 偏光ビームスプリッタ 3 (図 6)から出射された光は、図 7の紙面に対して平行な方向
(図 7において「偏光方向 a」として示す。）の偏光特性を有している。液晶駆動回路 2 0が液晶基板 16に電界を加えることにより、光の偏光方向 aは角度 Θだけ回転された 状態に遷移する。遷移後の光の偏光方向を「偏光方向 b」と呼ぶ。
[0129] 図 8は、図 7において光が入射する側力も光の進行方向をみたときの、液晶基板 17 入射前の光の偏光方向 aと、液晶基板 17通過後の光の偏光方向 bとの関係を示す。
[0130] 偏光方向 bの偏光特性を有する光が偏光ビームスプリッタ 18に入射すると、反射面 18aの透過光量は減少する。よって、角度 Θだけ回転させる力否かによって、偏光ビ 一ムスプリッタ 18における透過光量を調整することが可能になる。
[0131] たとえば液晶駆動回路 20は、光ディスク 10から情報を再生する時は液晶基板 17 に電界を印加しない。偏光方向は変化しないため（すなわち偏光方向は aのままであ る。）、光のほぼ 100%が偏光ビームスプリッタ 18を透過する。一方、液晶駆動回路 2 0は、光ディスク 10に情報を記録する時は液晶基板 17に電界を印加する。光の偏光 方向 aは角度 Θだけ回転されて偏光方向 bとなるため、光が偏光ビームスプリッタ 18 を透過する量は減少する。情報の再生処理時か記録処理時かに応じて光を減光す る力否かを切り替えることにより、少なくとも再生処理時には、記録処理時の高パワー の光が光検出器 8の榭脂製パッケージ 8aに入射しなくなる。よって、光検出器 8を構 成している榭脂製パッケージ 8aの変色、蒸散、変形等による劣化が抑えられ、安定し たサーボ信号、 RF信号を得ることができる。 [0132] 偏光ビームスプリッタ 18の反射面 18aに関する上述の反射率および透過率は例で ある。他の数値を適用してもよい。また液晶駆動回路 20は光ヘッド 66内に設けること も可能である。
[0133] また本実施形態では、非点収差法を用いたフォーカス誤差検出方式を説明したが
、他の検出方式を使用する場合にも適用できる。
[0134] 実施形態 5の説明においては、光源の直後に強度フィルタを設ける従来例をあげ て、実施形態 5にかかる目的、構成および効果との相違を説明した。本実施形態に かかる目的、構成および効果もまた、全く同じ理由により、その従来例と相違する。
[0135] 実施形態 5および 6においては、情報の記録処理時と再生処理時とに応じて透過 光量を変化させるとした。しかし、他の基準を設けて透過光量を多くする力少なくする かを切り替えてもよい。
[0136] たとえば、光ディスク 10に設けられた情報記録層が 1層のとき（すなわち光ディスク 1 0が単層ディスクのとき）は透過光量を低減させ、多層のとき (すなわち光ディスク 10 が多層ディスクのとき）は透過光量を多くすればよい。単層ディスクからの反射光の反 射光量 (パワー）の方が、多層ディスクの反射光の反射光量よりも大き 、ためである。
[0137] 具体例を挙げると、単層ディスクの反射率が 0. 2であり、かつ、対物レンズ 5から出 力される光のパワーが 0. 25mWとすると、反射光のパワーは 0. 05mWとなる。一方 、多層ディスクの反射率が 0. 05であり、かつ、対物レンズ 5から出力される光のパヮ 一が 0. 5mWとすると、反射光のパワーは 0. 025mWとなる。よって単層ディスクから の反射光の反射光量 (パワー）の方が大きくなる。そこで、単層ディスクが装填された ときは液晶基板を駆動して透過光量が低くなるように調整すればよい。なお、単に切 り替えるのみならず、透過率を連続的に変化させてもよい。
[0138] なお、実施形態 1〜3の他の変形例として、検出レンズ 6およびシリンドリカルレンズ 7の間に、たとえば実施形態 4において説明したホログラムを設け、光が入射する側 のホログラム表面に波長変換素子または波長変換層を設けてもよい。その結果、ホロ グラムを透過する光の波長が長くなるためホログラムの溝ピッチを広げることができ、 ホログラムの製造が容易となる。なお、ホログラムに波長変換層を形成することに代え て、ホログラム自身を波長変換層と同じ材料によって製造して、ホログラムの機能およ び波長変換層の機能の両方を持たせてもよ 、。
[0139] 本明細書においては、本発明は光検出基板や基板上の光検出素子が榭脂によつ てモールドされている場合に最も効果を発揮するとして説明した。しかし、それらが榭 脂とは異なる光の透過性の材料によってモールドされている場合であっても、同等の 効果を発揮する。
産業上の利用可能性
[0140] 本発明にかかる光情報処理装置によれば、光情報記録媒体からの反射光の波長 をより長い波長に変換する。波長が長くなると光のエネルギーは少なくなるため、光 検出器表面をモールドして 、る榭脂ゃ光検出器に近 、光学素子に与えるダメージを 低減できる。また、一般に、波長がより長い光の方が検出は容易であるため、信号検 出系の信頼性向上に有用である。
[0141] また本発明にかかる光情報処理装置によれば、検出系に到達する光情報記録媒 体からの反射光の光量を制御する。これにより、記録処理、再生処理等の処理ごとに 適切な光量を得るように制御することができる。たとえば光量を低減すると光のエネル ギ一は少なくなるため、光検出器表面をモールドして 、る榭脂に与えるダメージを低 減できる。同時に、安定的に反射光を受けられるように制御することにより、信号検出 系の信頼性向上に有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 第 1波長の光を放射する光源と、
前記光を光記録媒体へ集束するレンズと、
前記光記録媒体からの第 1波長の反射光の少なくとも一部を、前記第 1波長よりも 長い第 2波長の光に変換する波長変換部と、
前記第 2波長の光を検出する反射光検出器と
を備えた、光ヘッド。
[2] 前記波長変換部は、前記レンズおよび前記反射光検出器を結ぶ光路上の位置で あって、かつ、前記光源から前記レンズまでの光路から外れた位置に配置されている
、請求項 1に記載の光ヘッド。
[3] 前記位置に配置された少なくとも 1つの光学素子をさらに備え、
前記波長変換部は、前記光路に面する前記少なくとも 1つの光学素子の端部に接 して形成されている、請求項 2に記載の光ヘッド。
[4] 前記反射光検出器は、入射した光を検出する検出素子および前記検出素子を覆う 榭脂を有しており、前記検出素子は、前記榭脂を透過した前記第 2波長の光を検出 し、
前記波長変換部は、前記樹脂に実質的に接する位置に設けられている、請求項 1 に記載の光ヘッド。
[5] 前記波長変換部は、前記第 1波長の反射光の少なくとも一部が入射する第 1端部と 、前記第 2波長の光が出力される第 2端部とを有する光ファイバであり、前記第 2端部 は、前記樹脂に実質的に接する位置に設けられている、請求項 4に記載の光ヘッド。
[6] 前記光源から放射された前記第 1波長の光を複数に分岐させる分岐部と、
分岐された前記第 1波長の光を、前記 1波長よりも長い第 3波長の光に変換する波 長変換部と、
前記第 3波長の光の少なくとも一部を検出する分岐光検出器と
をさらに備えた、請求項 1に記載の光ヘッド。
[7] 前記分岐部と前記分岐光検出器との間の位置に光学素子をさらに備え、
前記波長変換部は、前記光学素子の一方の面上に形成されている、請求項 6に記 載の光ヘッド。
[8] 前記少なくとも 1つの光学素子はレンズおよび回折格子のいずれかを含む、請求項 3に記載の光ヘッド。
[9] 前記波長変換部は層状に形成されている、請求項 8に記載の光ヘッド。
[10] 前記波長変換部は、さらに入射した光を分割して出力する、請求項 2に記載の光へ ッド、。
[11] 前記光源は 450nmより短い第 1波長の光を放射し、
前記波長変換部は、前記第 1波長の反射光の少なくとも一部を、 500nmより長い 第 2波長の光に変換する、請求項 1に記載の光ヘッド。
[12] 前記波長変換部は、前記第 1波長の反射光の少なくとも一部を、 600nmより長い 第 2波長の光に変換する、請求項 11に記載の光ヘッド。
[13] 前記波長変換部は、希土類イオンを含有した材料によって形成されて ヽる、請求項
1に記載の光ヘッド。
[14] 前記波長変換部は、光パラメトリック発振が可能な非線形材料を含有した材料によ つて形成されている、請求項 1に記載の光ヘッド。
[15] 光を光記録媒体に照射して、反射光に基づく信号を出力する光ヘッドと、前記信号 に基づ!/、て、前記光の焦点と前記光記録媒体との位置関係を制御する制御信号を 生成する信号処理回路とを備えた光情報処理装置であって、
前記光ヘッドは、
第 1波長の光を放射する光源と、
前記光を光記録媒体へ集束するレンズと、
前記光記録媒体からの第 1波長の反射光の少なくとも一部を、前記第 1波長よりも 長い第 2波長の光に変換する波長変換部と、
前記第 2波長の光を検出し、検出した前記第 2波長の光に応じた信号を出力する 反射光検出器と
を備えた、光情報処理装置。
[16] 前記反射光検出器は、入射した光を検出する検出素子および前記検出素子を覆う 榭脂を有しており、前記検出素子は、前記榭脂を透過した前記第 2波長の光を検出 し、
前記波長変換部は、前記樹脂に実質的に接する位置に設けられている、
5に記載の光情報処理装置。
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