光頭以及光碟裝置的製作方法

2023-05-05 09:37:16 2

專利名稱：光頭以及光碟裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及光碟裝置的再生信號的高S/N化。
背景技術：
關於光碟，到使用藍色半導體雷射器、高NA物鏡的藍光光碟已經產品化的階段， 作為光學系統的解析度幾乎到達了極限，面對進一步的大容量化，今後考慮記錄層的多層化是起作用的。在這樣的多層光碟中，由於需要來自各記錄層的檢測光量大體相同，不得不減小來自特定的記錄層的反射率。但是，由於在光碟大容量化的同時還需要視頻等的配音速度的高速化，所以數據傳輸速度的高速化也在繼續進行，在這樣的情況下無法充分確保再生信號的S/N比(信噪比)。因此，為了今後同時推進記錄層的多層化和高速化，需要檢測信號的高S/N化。例如在專利文獻1、專利文獻2以及專利文獻3等中敘述了與光碟的再生信號的高 S/N化有關的技術。專利文獻1、專利文獻2與磁光碟的再生信號的高S/N化有關，目的在於使來自半導體雷射器的光在照射到光碟之前分支，使不照射光碟的光與來自光碟的反射光合波來進行幹涉，由此經由增大不照射在光碟的光的光量來放大微弱信號的振幅。目前在磁光碟的信號檢測中使用的偏振分束器的透過光和反射光的差動檢測中，本質上是使原本的入射偏振成分與經過磁光碟的偏振旋轉而產生的與入射偏振方向垂直的偏振成分幹涉， 以入射偏振光放大垂直偏振成分來進行檢測。因此，如果增大原本的入射偏振成分則能增大信號，但是需要將入射到光碟的光強度抑制到某種程度以下，以便不會消除或者覆蓋數據。對此，在上述現有技術中，預先分離與信號光幹涉的光，能夠與盤表面的光強度無關係地增強使其不是在光碟上聚光地與信號光幹涉、、而是用於信號放大而幹涉的光的強度。由此在原理上光強度的允許範圍內，越增大強度，越能夠提高與對來自光檢測器的光電流進行電壓變換的放大器的噪音相比的S/N比。在專利文獻3中，關於使用光致變色介質的光碟的再生信號的高S/N比，與參考文獻1、參照文獻2相同，經由使不照射光碟的光與來自光碟的反射光幹涉，來進行信號放大。關於使用光致變色介質的光碟，因為用於信號再生的入射光的強度越高越加速介質的惡化，所以與上述磁光碟相同向記錄介質照射的光的強度具有限制。在專利文獻1中，使兩個光幹涉來檢測幹涉光強度。此時，使幹涉的盤反射光的光路長度可變，來確保幹涉信號振幅。在專利文獻2、專利文獻3、專利文獻4中除了幹涉光強度檢測，還進行差動檢測。由此消除對信號無作用的各光的強度成分，經由使信號振幅成為 2倍來實現高S/N化。一般，由兩個光的幹涉得到的幹涉信號的振幅依賴於幹涉的兩個光之間的相位差 (光路長度差)，當上述光路長度差以使用的光源的波長程度的等級進行變動時，振幅變動變得不穩定。對此，在專利文獻4、專利文獻5、專利文獻6、專利文獻7中生成相互幹涉狀態不同的多個幹涉信號，通過它們的運算來生成信號，由此謀求輸出不依賴於幹涉相位的放大信號。
專利文獻1日本特開平5_；3似678號公報專利文獻2日本特開平6-22；3433號公報專利文獻3日本特開平6-068470號公報專利文獻4日本特開2008-65961號公報專利文獻5日本特開2008-243273號公報專利文獻6日本特開2008-310942號公報專利文獻7日本特開2008-269680號公報

發明內容
在上述使用光的幹涉的信號的檢測方法中，為了正確地得到放大後的信號，需要正確地使幹涉的兩個光束的位置、光軸方向一致。特別是對光軸方向的精度要求0.001度級別這樣的非常高的精度。例如在專利文獻4中，經由反射鏡反射與來自光碟的反射光(信號光)幹涉的光束(參照光)，但是由於反射鏡的微小的傾斜產生光軸偏移，產生信號光和參照光之間的光軸偏移。對此，在專利文獻5中，在由透鏡使參照光聚光後由反射鏡反射， 就能確保光軸方向的高精度。這是因為即使在反射由透鏡會聚後的光束的反射鏡中產生傾斜，在反射光再次通過透鏡成為平行光時不會產生光軸的傾斜。信號光也相同地經由物鏡使其在光碟上聚光然後反射，所以不會因為光碟的傾斜而產生光軸的傾斜。同樣地在專利文獻6中，成為經由使參照光入射到角錐稜鏡(corner cubeprism)的中心並反射，來提高反射光的光軸方向的精度的結構。即，因為以高精度確定了信號光與參照光的光軸方向， 所以不產生合波時的光軸方向偏移，能夠穩定地確保輸出信號。此外，在專利文獻7中成為使用光束位移器(beam displacer)、角錐稜鏡等使參照光正確地反平行(即光軸方向相差 180° )出射，由此提高參照光的光軸方向的精度，抑制信號光與參照光之間的光軸方向誤差的結構。但是，在上述的專利文獻5、6、7中，信號光和參照光在相互垂直的偏振狀態下合波後，生成相互不同的相位關係的多個合波光束，因此使用無偏振分束器或無偏振衍射光柵。這樣的元件產生在兩個不同的偏振狀態(水平偏振、垂直偏振)下不同的相位差，一般難以將該相位差的值控制為希望的值。因為其實質的原因，存在在生成的幹涉光中的信號光和參照光的相位差中產生誤差，結果再生信號變得不穩定的課題。此外，難以正確地控制無偏振分束器的分支比(透過光與反射光的強度比)。在上述現有技術中，與偏振狀態無關需要使分支比為1 1，但實際上產生誤差，在這一點上也存在再生信號不穩定的課題。本發明的第一目的在於提供一種能夠容易地進行兩個光的光軸調整、信號放大效果高、輸出穩定的幹涉型的光頭。本發明的第二目的在於提供一種能夠容易地進行兩個光的光軸調整、信號放大效果高、輸出穩定的幹涉型的光碟裝置。為了達成本發明的第一目的使用以下的方法。(1)由以下構成半導體雷射器等光源；把從光源出射的光束分離為信號光束和參照光束的偏振分束器等偏振分離單元；使所述信號光束在光信息記錄介質上聚光並照射的物鏡等聚光單元；對從所述光信息記錄介質反射並遵循逆向的軌跡的信號光，伴有位置偏移地平行地出射所述參照光的角錐稜鏡等形成的平行光出射單元；分離所述信號光和所述參照光的偏振光的光束位移器等第二偏振分離單元；分別將偏振分離單元生成的信號光和參照光的各個進行合波，產生合波光束的光束位移器等合波單元；從所述合波光束產生信號光與參照光的幹涉光的渥拉斯頓稜鏡等幹涉光生成單元；檢測所述幹涉光生成單元生成的幹涉光的各個的檢測器。由此，能夠在高精度地確定了信號光和參照光的光軸方向的狀態下產生這些光束，能夠穩定地得到放大信號。(2)在(1)中，所述平行光出射單元由伴有位置偏移地平行地出射從所述偏振分離單元生成的參照光的角錐稜鏡等平行光反射單元以及所述偏振分離單元構成，所述偏振分離單元反射從所述平行反射單元出射的參照光。由此，即使在不同的方向上出射從所述偏振分離單元生成的信號光和參照光的情況下，也可以在容易分離的狀態下使信號光和參照光平行，通過降低調整數有助於降低光頭的成本。(3)在O)中所述平行光反射單元是角錐稜鏡。由此，可以容易地生成伴有位置偏移平行地反射的光束，光頭的組裝調整變得容
易ο(4)在O)中，設所述平行光反射單元是在與中心軸不同的場所，與中心軸平行地入射所述參照光的聚光單元和配置在所述聚光單元的焦點位置的反射鏡。由此，可以僅通過價格便宜的光學部件生成伴有位置偏移地平行反射的光束，可以實現光頭的低成本化。(5)在(1)中設所述平行光出射單元由以下構成不伴有位置偏移地向完全相反的方向出射從所述偏振分離單元生成的參照光的反射單元；使從所述光信息記錄介質反射的信號光與從所述反射單元反射的參照光合波，產生合波光束的所述偏振分離單元；以及平行地分離所述合波光束的信號光和參照光的角錐稜鏡等平行光分離單元。由此，能夠把聚光透鏡等光學部件用於一度將信號光和參照光合波後的合波光束，能夠削減部件數量和調整數量有助於降低光碟的成本。(6)在(5)中所述平行光分離單元是光束位移器。由此，可以使分離後的信號光和參照光以高精度平行，有助於輸出信號的穩定。(7)在(1)中，所述第二偏振分離單元和所述合波單元的各個是光束位移器。由此，能夠簡單地進行高精度的合波，有助於輸出信號的穩定。(8)在(1)中，所述第二偏振分離單元和所述合波單元是單一的偏振分束器。由此，能夠削減部件數量和調整數量，有助於降低光頭的成本。(9)由以下構成半導體雷射器等光源；把從光源出射的光束分離為信號光束和參照光束的偏振分束器等偏振分離單元；使所述信號光束在光信息記錄介質上聚光來照射的物鏡等聚光單元；伴有位置偏移平行地反射所述參照光的角錐稜鏡等形成的平行光反射單元；把從所述光信息記錄介質出射的信號光與由所述平行光反射單元反射的參照光合波，生成合波光束的偏振分束器等偏振合波單元；從所述合波光束產生信號光與參照光的幹涉光的幹涉光生成單元；分別檢測所述幹涉光生成單元生成的幹涉光的檢測器。由此，與(1)相同能夠高精度地確定信號光和參照光的光軸方向來進行合波，生成幹涉光，有助於再生信號的穩定。
為了達成本發明的第二目的，使用以下的方法。(10) (18)具有光頭、控制部和信號處理部，所述光頭是在⑴ (9)中所示的光頭，所述控制部控制所述光頭以及所述物鏡的位置、所述半導體雷射器的發光狀態，所述信號處理部進行將所述多個檢測器的輸出的一部分或全部作為輸入的運算，作為再生信號取得所述運算的輸出。由此，在光碟裝置中可以取得與(1) (9)相同的效果。能夠提供能夠比現有的光碟穩定地得到高的信號放大效果的光頭或光碟裝置。


圖1是本發明的光頭的基本實施方式的結構圖。圖2表示用於取得伺服信號的檢測器的詳細內容。圖3是角錐稜鏡的概要圖。圖4是光束位移器的概要圖。圖5是由透鏡會聚並由反射鏡反射的結構的說明圖。圖6是說明與偏振分束器的傾斜無關地信號光和參照光變為平行的情況的圖。圖7是角錐稜鏡以外的、伴有位置偏移地平行地反射光束的單元的結構圖。圖8是表示在本發明中伴有位置偏移地從平行狀態的信號光和參照光生成幹涉光的其他單元的結構圖。圖9是在光束位移器、渥拉斯頓稜鏡的旋轉中省略了波長板時的結構圖，表示光束與偏振狀態的軌跡的圖。圖10是一度將信號光和參照光合波後再次分離的其他實施方式的結構圖。圖11表示在反方向正確地反射參照光的其他單元。圖12表示同時進行信號光與參照光的偏振分離和合波的其他實施方式。圖13是說明由偏振分束器同時進行信號光、參照光的偏振分離和合波的圖。圖14是表示光束向通常的偏振分束器的的光束的入射方向、出射方向的圖。圖15是不使信號光和參照光平行而以高精度將信號光和參照光合波、幹涉的其他實施方式。圖16是本發明的光碟裝置的結構圖。圖17是詳細表示本發明的光碟裝置中的信號處理電路的詳細的框圖。
具體實施例方式(實施例1)以下使用圖1說明本發明的實施方式。圖1是本發明的光頭的基本實施方式。來自半導體雷射器101的光由準直透鏡 102成為平行光，在透過λ /2板103後入射到偏振分束器104。偏振分束器104具有使入射到分離面的P偏振光(以後稱為水平偏振光)幾乎100%地透過，使S偏振光(以後稱為垂直偏振光)幾乎100%地反射的功能。此時，經由調整λ/2板的光軸的旋轉的旋轉角度，就能調整透過光和反射光的強度比。反射的光(以後稱為信號光)首先入射到特殊偏振分束器105。特殊偏振分束器105具有100%透過垂直偏振光、反射水平偏振光的一部分、透過一部分的性質。因此，入射的光100%透過，在透過λ/4板106後變換為圓偏振光，通過修正球面相差的擴束器107，經由裝配在二維執行器108上的物鏡109在光碟110 上的記錄層聚光。來自光碟的反射光沿著相同的光路返回，經由物鏡109成為平行光，通過 λ/4板106在最初入射時成為偏振方向旋轉90°的直線偏振光。然後入射到特殊偏振分束器105，根據上述的性質一部分透過一部分反射。反射光經由柱面透鏡111入射到檢測器 200。在此，檢測器200如圖2那樣被劃分為檢測器201、202、203、204這4個，如圖2那樣， 設各個輸出信號為A、B、C、D，運算A-B-C+D作為焦點偏移信號(FEQ，運算A-B+C-D作為軌道偏移信號(TES)，分別作為電流被反饋給二維執行器108的音圈電動機。另一方面，透過特殊偏振分束器105的光入射到偏振分束器104。於是，由於偏振光旋轉90度成為水平偏振光，所以透過。另一方面，從半導體雷射器101出射、在偏振分束器104反射的光(以後稱為參照光)入射到角錐稜鏡112。角錐稜鏡是圖3所示的稜鏡的一種，具有入射光在稜鏡內部進行三次反射，作為反射光出射的光束向著相對於入射光完全相反的方向行進的性質(但是伴有位置偏移)。因此，反射光在相對於入射光變位到橫向(與光軸垂直的方向) 的狀態下在與入射光相反的方向上行進，入射到偏振分束器104。在此，因為立方角稜鏡 112內部的反射滿足全反射條件，所以反射光在與入射光不同的偏振狀態下出射。因此，通過在往復的光路中插入的λ/2板113、λ/4板114，修正角錐稜鏡內部的偏振變化，並且相對於去路的光，迴路的光的偏振光旋轉90度。在光的波長為405nm，角錐稜鏡的介質為BK7 的情況下，設定λ/2板113的光軸方向相對於水平偏振光為58. 6度，設定λ/4板114的光軸方向相對於水平偏振光為-17. 7度即可(從最初入射的光來看，設逆時針旋轉為正)。 因此，來自立方角錐稜鏡112的反射光在偏振分束器104反射。在該時刻信號光和參照光經由角錐稜鏡112的反射產生因光軸位置改變而光軸位置不同，但是如後面詳細說明的那樣，高精度地成為平行。這些信號光、參照光然後通過λ/2板(光軸方向相對於水平偏振光22. 5度)115，分別成為+45度直線偏振光和_45度直線偏振光，成為相等地具有水平偏振成分和垂直偏振成分的狀態。然後，這些光束入射到光束位移器116，分離水平偏振光和垂直偏振光，分別平行地出射分離後的光束。光束位移器是圖4所示的單軸晶體的塊，具有以下的性質在與光軸垂直的偏振狀態下(在圖4中垂直偏振光)原樣不變地透過，在與左述偏振狀態垂直的偏振狀態(在圖4中為水平偏振光)下，在稜鏡內產生變位，對於該原樣不變透過的光，伴有位置偏移地平行地出射。因此，把信號光、參照光的光束分離為具有相等的大小的水平偏振成分和垂直偏振成分。在這些光束中，僅信號光的水平偏振成分和參照光的垂直偏振成分經由λ/2板(軸向相對於水平偏振光45度)117、118分別被變換為垂直偏振狀態、水平偏振狀態。在此，上述4個光束入射到與光速偏移器116相同的光束位移器119。於是，生成2個將信號光和參照光在相互垂直的偏振狀態下合波後的光束。這些光束分別通過聚光透鏡120、121，分別通過λ/2板122(軸向相對於水平偏振光 22. 5度)、λ /4板(軸向相對於水平偏振光45度)123，兩個光束全都經由渥拉斯頓稜鏡 124被分離為水平偏振成分和垂直偏振成分(這些分離後的光束是經由信號光與參照光的幹涉而產生的幹涉光)，分別由檢測器125的各個受光部進行檢測，被變換為電信號。關於這些電信號中的、針對從同一合波光束生成的兩個幹涉光的輸出，根據未圖示的差分電路， 輸出與兩個幹涉光的差對應的電信號。因此，可得到與以相互不同的相位關係合波後的兩個合波光束中的各個對應的電信號的輸出。把這些電信號(以下分別稱為RF1、RF2)輸入給運算電路，將RF1、RF2各自的平方運算值相加，把進行平方根運算得到的值作為最終的再生信號輸出(但是，上述的差動電路、運算電路不一定裝配在光頭中，也可以在不裝配時在控制光頭的光碟裝置中實現同一功能)。然後，詳細說明經由光的幹涉得到放大信號的過程。入射到透鏡120、121的合波光束全部是水平偏振成分成為參照光，垂直偏振成分成為信號光，當以瓊斯矢量表示偏振狀態時，成為(式1)
權利要求
1.一種光頭，其特徵在於，包括 光源；偏振分離單元，其把從光源出射的光束分離為信號光束和參照光束； 聚光單元，其把所述信號光束聚光並照射在光信息記錄介質上； 平行光出射單元，其對從所述光信息記錄介質反射並遵循逆向的軌跡的信號光，伴有位置偏移地平行地出射所述參照光；第二偏振分離單元，其分離所述信號光和所述參照光的偏振光； 合波單元，其將由所述偏振分離單元生成的信號光和參照光的各個進行合波，產生合波光束；幹涉光生成單元，其從所述合波光束產生信號光和參照光的幹涉光；以及檢測器，其檢測從所述幹涉光生成單元生成的幹涉光的各個。
2.根據權利要求1所述的光頭，其特徵在於，所述平行光出射單元包括伴有位置偏移地平行地出射從所述偏振分離單元生成的參照光的平行光反射單元以及所述偏振分離單元，所述偏振分離單元反射從所述平行光反射單元出射的參照光。
3.根據權利要求2所述的光頭，其特徵在於， 所述平行光反射單元是角錐稜鏡。
4.根據權利要求2所述的光頭，其特徵在於，所述平行光反射單元是在與中心軸不同的位置，與中心軸平行地入射所述參照光的聚光單元和配置在所述聚光單元的焦點位置的反射鏡。
5.根據權利要求1所述的光頭，其特徵在於， 所述平行光出射單元包括反射單元，其不伴有位置偏移地向相反的方向出射從所述偏振分離單元生成的參照光；所述偏振分離單元，其使從所述光信息記錄介質反射的信號光和從所述反射單元反射的參照光進行合波，產生合波光束；以及平行光分離單元，其將所述合波光束的信號光和參照光平行地進行分離。
6.根據權利要求5所述的光頭，其特徵在於， 所述平行光分離單元是光束位移器。
7.根據權利要求1所述的光頭，其特徵在於，所述第二偏振分離單元和所述合波單元的各個是光束位移器。
8.根據權利要求1所述的光頭，其特徵在於，所述第二偏振分離單元和所述合波單元是單一的偏振分束器。
9.一種光頭，其特徵在於，包括 光源；偏振分離單元，其把從光源出射的光束分離為信號光束和參照光束； 聚光單元，其把所述信號光束聚光並照射在光信息記錄介質上； 平行光反射單元，其伴有位置偏移地平行地反射所述參照光； 偏振合波單元，其把從所述光信息記錄介質出射的信號光和由所述平行光反射單元反射的參照光進行合波，生成合波光束；幹涉光生成單元，其從所述合波光束產生信號光和參照光的幹涉光；以及檢測器，其檢測從所述幹涉光生成單元生成的幹涉光的各個。
10.一種光碟裝置，其特徵在於，具有光頭、控制部、和信號處理部， 所述光頭包括光源；偏振分離單元，其把從光源出射的光束分離為信號光束和參照光束； 聚光單元，其把所述信號光束聚光並照射在光信息記錄介質上； 平行光出射單元，其對從所述光信息記錄介質反射並遵循逆向的軌跡的信號光，伴有位置偏移地平行地出射所述參照光；第二偏振分離單元，其分離所述信號光和所述參照光的偏振光； 合波單元，其將由所述偏振分離單元生成的信號光和參照光的各個進行合波，產生合波光束幹涉光生成單元，其從所述合波光束產生信號光與參照光的幹涉光；以及檢測器，其檢測從所述幹涉光生成單元生成的幹涉光的各個， 所述控制部控制所述光頭以及所述聚光單元的位置、和所述光源的發光狀態， 所述信號處理部進行以所述檢測器的輸出作為輸入的運算，取得所述運算的輸出作為再生信號。
11.根據權利要求10所述的光碟裝置，其特徵在於，所述平行光出射單元包括伴有位置偏移地平行地出射從所述偏振分離單元生成的參照光的平行光反射單元以及所述偏振分離單元，所述偏振分離單元反射從所述平行光反射單元出射的參照光。
12.根據權利要求11所述的光碟裝置，其特徵在於，， 所述平行光反射單元是角錐稜鏡。
13.根據權利要求11所述的光碟裝置，其特徵在於，所述平行光反射單元是在與中心軸不同的位置，與中心軸平行地入射所述參照光的聚光單元和配置在所述聚光單元的焦點位置的反射鏡。
14.根據權利要求10所述的光碟裝置，其特徵在於， 所述平行光出射單元包括反射單元，其不伴有位置偏移地向相反的方向出射從所述偏振分離單元生成的參照光；所述偏振分離單元，其使從所述光信息記錄介質反射的信號光和從所述反射單元反射的參照光進行合波，產生合波光束；以及平行光分離單元，其將所述合波光束的信號光和參照光平行地進行分離。
15.根據權利要求14所述的光碟裝置，其特徵在於， 所述平行光分離單元是光束位移器。
16.根據權利要求10所述的光碟裝置，其特徵在於，所述第二偏振分離單元和所述合波單元的各個是光束位移器。
17.根據權利要求10所述的光碟裝置，其特徵在於，所述第二偏振分離單元和所述合波單元是單一的偏振分束器。
18.—種光碟裝置，其特徵在於，具有 光頭、控制部、和信號處理部， 所述光頭包括光源；偏振分離單元，其把從光源出射的光束分離為信號光束和參照光束； 聚光單元，其把所述信號光束聚光並照射在光信息記錄介質上； 平行光反射單元，其伴有位置偏移地平行地反射所述參照光； 偏振合波單元，其把從所述光信息記錄介質出射的信號光和由所述平行光反射單元反射的參照光進行合波，生成合波光束；幹涉光生成單元，其從所述合波光束產生信號光和參照光的幹涉光；以及檢測器，其檢測從所述幹涉光生成單元生成的幹涉光的各個， 所述控制部控制所述光頭以及所述聚光單元的位置、和所述光源的發光狀態， 所述信號處理部進行以所述檢測器的輸出作為輸入的運算，取得所述運算的輸出作為再生信號。
全文摘要
本發明提供一種光頭以及光碟裝置。在幹涉型的光頭以及光碟裝置中，難以正確地使作為來自光信息記錄介質的反射光的信號光和與信號光幹涉的參照光的光軸一致，並且難以高精度地生成幹涉光。通過角錐稜鏡等在伴有位置偏移的狀態下高精度地反射與來自光信息記錄介質的信號光幹涉的參照光，在伴有位置偏移的狀態下使信號光和參照光成為高精度地平行的狀態。此外，使用偏振分離單元對這些信號光和參照光進行二分，生成幹涉光。由此，能夠提供再生信號穩定、與目前相比為高品質的幹涉型光頭以及光碟裝置。
文檔編號G11B7/09GK102314895SQ20111005065
公開日2012年1月11日 申請日期2011年3月1日 優先權日2010年7月6日
發明者三上秀治 申請人:日立民用電子株式會社