JPH07326064A - レーザ出力モニタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】レーザ光の偏光面回転の影響を防ぐ。 【構成】レーザダイオード２から出力したレーザ光はＰ
ＢＳ６に入射し、その偏光面が回転している場合にはＳ
偏光成分（Ｙ成分）の９３％がメインビームとして出射
する。またＳ偏光成分の５％がモニタリングビームとし
て出射する。更にレーザ光のＰ偏光成分（Ｘ成分）の
（９５％×９５％）がＰＢＳ６から出射する。このＰ偏
光成分がＰＢＳ１３に入射すると、ここで除去されて０
になる。したがって、ＦＰＤ１５ではモニタビームを正
確に検出することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＷＯ（Ｗrite Ｏnce）
方式の光ディスク装置などに適用して好適なレーザ出力
モニタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ディスク装置においては、レー
ザ光源から射出されたレーザ光をモニタし、このモニタ
出力をＡＰＣ（automatic power control）回路を通じ
てレーザ光源を制御することにより、記録又は再生に応
じたレーザ光で光ディスクを照射し得るようになされて
いる。

【０００３】このモニタ出力を得る方法としては、レー
ザダイオードのパッケージ内部にレーザ光の射出側と反
対位置に置いたフォトディテクタでモニタリングするリ
アＡＰＣ（ＲＡＰＣ）や、射出側光学系光路中の平行光
束でモニタリングするフロントＡＰＣ（ＦＡＰＣ）があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが上述したＡＰ
Ｃでは、光路中の光学部品や光ディスク等からの反射に
よるレーザダイオードへの戻り光の影響により、レーザ
ダイオードではモードホッピングやスクープを生じ不安
定な状態になり易いが、そのときに出射パワーを正確に
知ることは実際上不可能であるという問題があった。

【０００５】また、光源として複数のレーザ光を射出す
る多チャネルモノシリックタイプレーザダイオードでな
るマルチビームレーザ光源を用いる場合には、互いの干
渉無しにモニタすることは構造的に不可能であり、さら
にレーザの熱による影響も無視できないという問題があ
った。

【０００６】一方上述したフロントＡＰＣでは、平行光
束中でモニタリングすることから、光源としてマルチビ
ーム光源を用いる場合にはチャネル間干渉が大きく、マ
ルチビームレーザ光源から射出された複数のレーザ光を
それぞれ正確にモニタすることは不可能であるという問
題があった。

【０００７】また、フロントＡＰＣにおいてもレーザダ
イオードが戻り光や周囲温度などの影響で不安定な状態
になり、偏光面が回転することにより次のような影響を
受ける。すなわち、偏光面が回転すると、本来モニタビ
ームとして利用しようとしているレーザ光の偏光成分
（Ｓ）以外にこれと直角な方向の偏光成分（Ｐ）の一部
もモニタビームと同一方向に照射され、これが検出され
てしまうので、レーザ光を正確にモニタすることが困難
になる。

【０００８】特に最近は、高密度、高転送レート記録と
するためにディスク回転数が速くなると共に、メインビ
ームの出力を高くする傾向にあり、これによってモニタ
ビームとして利用できる比率が少なくなっており、ここ
にＰ偏光成分の一部が同時に入り込むと出力の小さなモ
ニタビームを正確に検出できなくなるおそれがある。

【０００９】そこで本発明は、上述したような課題を解
決したものであって、簡易な構成でしかも偏光面の回転
の影響を防止することが可能なレーザ光の出力モニタ装
置を提案するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明においては、マルチビームレ
ーザ光源から射出された複数のレーザ光を平行光にする
コリメータレンズ手段と、平行光を所定の分割比でメイ
ンビームとモニタ用ビームに分割するビーム分割手段
と、モニタ用ビームを分離集光する集光レンズ手段と、
集光レンズ手段の焦点位置より所定距離だけ光軸方向に
ずらして配置され、分離集光された各モニタ用ビームを
受光する複数の受光手段と、ビーム分割手段と受光手段
との間に配置され、複数のレーザ光の偏光面の回転によ
って発生する受光手段方向へのＰ偏光成分を除去する偏
光ビーム分割手段とを備え、マルチビームレーザ光源か
ら射出された複数のレーザ光の出力をそれぞれ複数の受
光手段の受光出力によってモニタするようにしたことを
特徴とするものである。

【００１１】請求項２に記載の発明においては、マルチ
ビームレーザ光源から射出された複数のレーザ光を平行
光にするコリメータレンズ手段と、平行光を所定の分割
比でメインビームとモニタ用ビームに分割するビーム分
割手段と、モニタ用ビームを分離集光する集光レンズ手
段と、集光レンズ手段の焦点位置より所定距離だけ光軸
方向にずらして配置されると共に、光軸に対して所定角
度だけ傾けて配置され、分離集光されたモニタ用ビーム
を受光する複数の受光手段と、複数の受光手段の各受光
出力から隣接する受光出力を減算するクロストークキャ
ンセル手段を備え、マルチビームレーザ光源から射出さ
れた複数のレーザ光の出力をそれぞれ複数の受光手段の
受光出力によってモニタするようにしたことを特徴とす
るものである。

【００１２】

【作用】図１においては、レーザダイオード２から出力
したレーザ光がＰＢＳ６に入射する。そして、レーザ光
の偏光面が回転していない場合には、図５（Ａ）に示す
ように、レーザ光のＹ成分（Ｓ偏光成分）だけがＰＢＳ
６に入射し、同図（Ｂ）に示すようにそのうち９３％が
メインビームとして通過し、同図（Ｃ）に示すように５
％がモニタビームとして出射する。

【００１３】ところが、何らかの原因でレーザ光の偏光
面が回転した場合には、図６（Ａ）に示すようにレーザ
光のＹ成分とＸ成分（Ｐ偏光成分）の両方がＰＢＳに入
射する。そして、ＰＢＳ１３がないとすると、同図
（Ｂ）に示すようにＹ成分の９３％がメインビームとし
てＰＢＳ６から出射し、Ｙ成分の５％がモニタビームの
一部として出射する。さらに、この場合は同図（Ｃ）に
示すように、レーザ光のＸ成分がＰＢＳ６のＢ面とＣ面
で各々９５％反射してモニタビームの一部として出射す
る。したがって、モニタビームはＦＰＤ１５で実際より
大きな値となって検出される。

【００１４】これに対してＰＢＳ６とＦＰＤ１５との間
にＰＢＳ１３を配置した場合は、レーザ光のＸ成分によ
るモニタビームの出力（０．９５×０．９５）・Ｘ２が
ＰＢＳ１３で除去されるので、図７（Ｃ）に示すように
レーザ光のＹ成分による出力０．０５Ｘ２だけがモニタ
ビームとして検出される。

【００１５】また、図９のようにＦＰＤ１５を適宜な角
度αだけ光軸に対して傾けると、ＦＰＤ１５の戻り光が
レーザダイオード２に悪影響を与えなくなるので、レー
ザ光の偏光面が回転するのを防止できる。これによっ
て、ＰＢＳ１３を配置しなくてもモニタビームの出力を
正確に検出することが可能になる。但し、この場合は図
１０（Ｂ）に示すようにクロストークが大きくなるの
で、図１１に示すようなクロストークキャンセル回路２
０を設けることでモニタビームを正確に検出することが
できる。

【００１６】

【実施例】続いて、本発明に係るレーザ出力モニタ装置
をＷＯ（Ｗrite Ｏnce）システムの光ディスク装置に適
用した場合の実施例について、図面を参照して詳細に説
明する。

【００１７】図１は本発明によるレーザ出力モニタ装置
を適用したＷＯシステムの光ディスク装置１の構成を示
す。この光ディスク装置１においては、レーザ光源とし
てモノシリックタイプの２チャネルレーザダイオード２
が使用されている。レーザダイオード２から出射された
レーザ光はコリメータレンズ３で平行光となる。この平
行光はアナモルフィックプリズム４でビーム補正された
後、グレーティング５を介して偏光ビームスプリッタ
（ＰＢＳ）６に入射され、ここでＷＯディスク９へ集光
されるメインビームと、フロントフォトディテクタ（Ｆ
ＰＤ）１５上及びフォトディテクタ（ＰＤ）１１上に分
離集光されるモニタビームとに分割される。この分割光
量比は１０：１から２０：１程度に選定されている。

【００１８】このうちメインビームは、λ／４板７及び
対物レンズ８を介してＷＯディスク９のディスク面に集
光される。これによってＷＯディスク９の記録再生が行
なわれる。また、モニタビームはアパーチャ１２及びＰ
ＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１３を介してフロントＡ
ＰＣ用の集光レンズ１４に入射され、ここで分離集光さ
れてフロント・フォトディテクタ（ＦＰＤ）１５上に照
射される。モニタビームは集光レンズ１０を介してＰＤ
１１にも照射される。分離された各ビーム間の距離はコ
リメータレンズ３、集光レンズ１４の焦点距離、レーザ
ダイオード２のチャネル間距離によって決まる。

【００１９】ＷＯシステムでは記録可能にすることが必
要であるから、ＦＰＤ１５より得られるフロントモニタ
信号も再生から記録（０〜６０［ｍｗ］）まで線形性を
保持することが要求されるが、これは使用するＦＰＤ１
５の容量や感度に応じて集光レンズ１４の前に適当なア
パーチャ１２を設けることによって解決されている。

【００２０】さて、図２はモニタビームの光路中にある
各部の詳細を示す。ＰＢＳ６は合わせ鏡方式となってお
り、その膜特性を図３に示す。図２のＰＢＳ１３は後述
のようにＦＰＤ１５側に照射されるＰ偏光成分をキャン
セルするためＰＢＳ６とＦＰＤ１５との間に配置される
もので、本例ではアパーチャ１２と集光レンズ１４との
間に介装されているが、図４（Ａ）に示すようにＰＢＳ
６とアパーチャ１２との間に配置してもよく、また同図
（Ｂ）に示すように集光レンズ１４とＦＰＤ１５との間
に配置してもよい。このＰＢＳ１３はモニタビームの偏
光方向に一致するように配置される。

【００２１】いま、レーザダイオード２から出射される
レーザ光の偏光面が何らかの原因で回転した場合、モニ
タビームに表われる影響について説明する。ここでは、
説明を簡単にするため、レーザ光の紙面に平行な成分を
Ｘ成分（Ｐ偏光成分）とし、紙面に垂直な成分をＹ成分
（Ｓ偏光成分）とする。

【００２２】図５（Ａ）に示すように、偏光面の回転が
ない状態の２チャネルのレーザ光がＰＢＳ６を通過する
と、同図（Ｂ）に示すように各チャネルのレーザ光のＹ
成分の出力Ｙ１だけがメインビームとして９３％以上分
光し、同図（Ｃ）に示すようにモニタビームとして５％
以上分光する。このとき、レーザダイオード２は、レー
ザ光の偏光方向がＰＢＳ６に対してＹ成分のみとなるよ
うに配置されている。

【００２３】一方、レーザダイオード２は上述のように
戻り光や周囲温度の影響で不安定な状態となり、その偏
光面が回転することがある。例えば、図６（Ａ）に示す
ようにレーザ光の偏光面がθ°だけ回転しＹ成分の出力
がＹ２でＸ成分の出力がＸ２となった状態でＰＢＳ６を
通過すると、同図（Ｂ）に示すように、ＰＢＳ６のＣ面
で出力Ｙ２の９３％が通過してメインビームとなる。ま
た、レーザ光のＹ成分の出力Ｙ２の５％以上が反射して
出射される。そして、従来のようにＰＢＳ１３が配置さ
れていない場合は、同図（Ｃ）に示すようにこの分光
０．００５Ｙ２が集光レンズ１４を介してＦＰＤ１５に
入射し、モニタビームの一部として検出される。さら
に、この場合はレーザ光の偏光面がθ°回転しているの
で、レーザ光のＸ成分の出力Ｘ２がＰＢＳ６に入射さ
れ、これがＢ面で９５％以上反射し、さらにＣ面で９５
％以上反射してＦＰＤ１５に入射し、同図（Ｃ）に示す
ようにモニタビームの一部として検出される。したがっ
てモニタビームとしては、レーザ光のＹ成分による分光
０．９３Ｙ２とＸ成分による分光（０．９５×０．９
５）Ｘ２との合計となる。レーザ光の偏光面の回転角θ
°が大きいと、レーザ光のＸ成分によって生じるモニタ
ビームとしての分光の出力（０．９５×０．９５）Ｘ２
が大きくなってしまい、メインビームの正確な出力を検
出することができなくなる。

【００２４】このようなレーザ光の偏光面の回転により
モニタビームに表われる影響を防止するため、本例の光
ディスク装置１ではＰＢＳ１３を設けているのである。
すなわち、ここではレーザ光の偏光面の回転に伴うＸ成
分の分光をモニタビームから除去することによって、メ
インビームとモニタビームの比率を偏光面の回転がない
場合と同様に正確な値にするものである。

【００２５】いま、図７（Ａ）に示すように、レーザダ
イオード２から出射されたレーザ光の偏光面が図６
（Ａ）と同様にθ°だけ回転している場合、レーザ光の
Ｙ成分はＹ２となりＰＢＳ６から出射されるメインビー
ムは図７（Ｂ）に示すように、０．９３Ｙ２となる。ま
た、ＰＢＳ６からＦＰＤ１５側に出射する分光の出力は
０．０５Ｙ２となる。この分光０．０５Ｙ２はアパーチ
ャ１２を介してＰＢＳ１３に入射する。ＰＢＳ１３では
この分光０．０５Ｙ２がそのまま通過し、集光レンズ１
４を介して同図（Ｃ）に示すようにモニタビームとして
ＦＰＤ１５に入射する。

【００２６】一方、レーザ光のＸ成分の出力Ｘ２はＰＢ
Ｓ６のＢ面で９５％以上反射し、更にＣ面で９５％以上
反射してＰＢＳ１３に入射する。ＰＢＳ１３はこのＸ成
分の分光（０．９５×０．９５）Ｘ２が除去されるよう
に配置されている。したがって、ＰＢＳ１３から出力さ
れてＦＰＤ１５に入射するＸ成分の分光は、同図（Ｃ）
に示すように０となり、ＦＰＤ１５で検出されるモニタ
ビームはレーザ光のＹ成分の分光出力０．０５Ｙ２だけ
となる。これは、図５に示したレーザ光の偏光面が回転
していない場合と同じであり、メインビームとモニタビ
ームの比率を正確に検出することができる。

【００２７】図８はレーザ光の偏光面回転時においてＰ
ＢＳ１３の有無によるモニタビームの相異を示す。ここ
では、ＣＨ１のレーザ光だけを発光した場合について説
明する。ＰＢＳ１３が無い場合は、同図（Ａ）に示すよ
うにＣＨ１のモニタリング電圧が乱れているが、ＰＢＳ
１３を有する場合は、同図（Ｂ）示すようにモニタリン
グ電圧の乱れが殆どなくなっている。実際にはＰＢＳ１
３を配置すると共にレーザ光に高周波重畳をかけてお
り、これによって同図（Ｃ）に示すようにモニタリング
電圧が更に安定する。

【００２８】上述の実施例では、レーザ光の偏光面の回
転によって生じるＸ成分（Ｐ偏光成分）をＰＢＳ１３で
キャンセルすることによってメインビームとモニタビー
ムの正確な比率を検出する場合について説明したが、各
部からの戻り光のうちレーザダイオード２に与える影響
が最も大きいＦＰＤ１５を光軸に対して適宜な角度だけ
傾けることにより、ここからの戻り光がレーザダイオー
ド２に入射するのを防止することもできる。いま図９に
示すようにＰＢＳ１３がない状態で光路長が例えば７
７．０ｍｍのとき、図中に２点鎖線で示すようにＦＰＤ
１５を光軸に直角に配置すると、図１０（Ａ）に示すよ
うに戻り光の影響でレーザ光の偏光面が回転しモニタリ
ング電圧の乱れが大きくなる。これに対して図９中に実
線で示すようにＦＰＤ１５を光軸に対してα（α＝２〜
１０°）、本例ではα＝２°だけ傾けると、ＦＰＤ１５
の戻り光がレーザダイオード２に入射しなくなり偏光面
の回転がなくなる。したがって、このときは図１０
（Ｂ）に示すようにモニタリング電圧の乱れがなくな
り、これによってメインビームとモニタビームの比率を
正確に検出することが可能になる。

【００２９】なお、このようにＦＰＤ１５を光軸に対し
て傾けたときには、その傾き角αが大きいと同図に示す
ようにクロストークが大きくなる。この場合は、図１１
に示すようなクロストークキャンセル回路２０を設ける
ことによって電気的な演算を施してクロストークをキャ
ンセルしモニタリング電圧を正確に検出することが可能
になる。すなわちこのクロストークキャンセル回路２０
においては、ＦＰＤ１５の２チャネル分の受光出力ＰＤ
１及びＰＤ２が、それぞれ演算増幅器構成のノイズ除去
用のローパスフィルタ２１Ａ，２１Ｂに入力され、その
出力がそれぞれ演算増幅器構成の減算回路２２Ａ，２２
Ｂに入力される。

【００３０】この減算回路２２Ａ，２２Ｂには、それぞ
れ他方のチャネルの受光出力ＰＤ１，ＰＤ２が抵抗分圧
されて入力され、ＣＨ１及びＣＨ２の受光出力からＣＨ
２及びＣＨ１の受光出力に応じた成分を減算することに
より、互いにクロストークをキャンセルしてモニタ出力
を正しく得ることができるようになされている。

【００３１】なお、図１のＰＢＳ１３も光軸に対して傾
けて配置することにより、その戻り光がレーザダイオー
ド２に入射してレーザ光の偏光面を回転させるようなこ
とを防止することができる。また、図１と同様にモニタ
ビームの光路中にＰＢＳ１３を配置すると共に、ＦＰＤ
１５を光軸に対して適宜な角度αだけ傾けて配置し、更
にクロストークキャンセル回路２０を設けることもでき
る。ＰＢＳ１３とキャンセル回路２０を設け、ＦＰＤ１
５の傾き角α＝０としてもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明は、マルチビームレーザ光源から射出された複数の
レーザ光を平行光にするコリメータレンズ手段と、平行
光を所定の分割比でメインビームとモニタ用ビームに分
割するビーム分割手段と、モニタ用ビームを分離集光す
る集光レンズ手段と、集光レンズ手段の焦点位置より所
定距離だけ光軸方向にずらして配置され、分離集光され
た各モニタ用ビームを受光する複数の受光手段と、ビー
ム分割手段と受光手段との間に配置され、複数のレーザ
光の偏光面の回転によって発生する受光手段方向へのＰ
偏光成分を除去する偏光ビーム分割手段とを備え、マル
チビームレーザ光源から射出された複数のレーザ光の出
力をそれぞれ複数の受光手段の受光出力によってモニタ
するようにしたものである。

【００３３】したがって、この発明によればレーザ光の
偏光面が回転している場合でも、そのＰ偏光成分による
モニタビームへの影響を防止できるのでモニタビームを
正確に検出してレーザ出力を正確に制御できるなどの効
果がある。

【００３４】また、請求項２に記載の発明は、マルチビ
ームレーザ光源から射出された複数のレーザ光を平行光
にするコリメータレンズ手段と、平行光を所定の分割比
でメインビームとモニタ用ビームに分割するビーム分割
手段と、モニタ用ビームを分離集光する集光レンズ手段
と、集光レンズ手段の焦点位置より所定距離だけ光軸方
向にずらして配置されると共に、光軸に対して所定角度
だけ傾けて配置され、分離集光されたモニタ用ビームを
受光する複数の受光手段と、複数の受光手段の各受光出
力から隣接する受光出力を減算するクロストークキャン
セル手段を備え、マルチビームレーザ光源から射出され
た複数のレーザ光の出力をそれぞれ複数の受光手段の受
光出力によってモニタするようにしたものである。

【００３５】したがって、この発明によればレーザ光の
偏光面が回転するのを防止できるので、モニタビームを
正確に検出することが可能であり、これによってレーザ
出力を正確に制御することが可能になるなどの効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレーザ出力モニタ装置を適用した
光ディスク装置１の構成図である。

【図２】図１のモニタビームの光路の詳細図である。

【図３】ＰＢＳ６の膜特性を示す図である。

【図４】ＰＢＳ１３の別の配置例を示す図である。

【図５】レーザ光の偏光面が回転していない場合の各ビ
ームの出力を示す図である。

【図６】偏光面回転時にＰＢＳ１３を設置していない場
合の各ビームの出力を示す図である。

【図７】偏光面回転時にＰＢＳ１３を設置した場合の各
ビームの出力を示す図である。

【図８】図１のモニタビームの波形図である。

【図９】別の実施例を示す図である。

【図１０】図８のモニタビームの波形図である。

【図１１】クロストークキャンセル回路２０の構成図で
ある。

【符号の説明】

１ 光ディスク装置 ２ レーザダイオード ３ コリメータレンズ ６，１３ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ） １２ アパーチャ １４ 集光レンズ １５ ＦＰＤ ２０ クロストークキャンセル回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マルチビームレーザ光源から射出された
   複数のレーザ光を平行光にするコリメータレンズ手段
   と、 上記平行光を所定の分割比でメインビームとモニタ用ビ
   ームに分割するビーム分割手段と、 上記モニタ用ビームを分離集光する集光レンズ手段と、 上記集光レンズ手段の焦点位置より所定距離だけ光軸方
   向にずらして配置され、上記分離集光された各モニタ用
   ビームを受光する複数の受光手段と、 上記ビーム分割手段と上記受光手段との間に配置され、
   上記複数のレーザ光の偏光面の回転によって発生する上
   記受光手段方向へのＰ偏光成分を除去する偏光ビーム分
   割手段とを備え、 上記マルチビームレーザ光源から射出された上記複数の
   レーザ光の出力をそれぞれ上記複数の受光手段の受光出
   力によってモニタするようにしたことを特徴とするレー
   ザ出力モニタ装置。
2. 【請求項２】 マルチビームレーザ光源から射出された
   複数のレーザ光を平行光にするコリメータレンズ手段
   と、 上記平行光を所定の分割比でメインビームとモニタ用ビ
   ームに分割するビーム分割手段と、 上記モニタ用ビームを分離集光する集光レンズ手段と、 上記集光レンズ手段の焦点位置より所定距離だけ光軸方
   向にずらして配置されると共に、光軸に対して所定角度
   だけ傾けて配置され、上記分離集光されたモニタ用ビー
   ムを受光する複数の受光手段と、 上記複数の受光手段の各受光出力から隣接する受光出力
   を減算するクロストークキャンセル手段を備え、 上記マルチビームレーザ光源から射出された上記複数の
   レーザ光の出力をそれぞれ上記複数の受光手段の受光出
   力によってモニタするようにしたことを特徴とするレー
   ザ出力モニタ装置。
3. 【請求項３】 上記複数の受光手段の各受光出力から隣
   接する受光出力を減算するクロストークキャンセル手段
   を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーザ出力モ
   ニタ装置。
4. 【請求項４】 上記集光レンズ手段の焦点位置より所定
   距離だけ光軸方向にずらして配置されると共に、光軸に
   対し所定角度だけ傾けて配置され、上記分離集光された
   モニタ用ビームを受光する複数の受光手段とを備えたこ
   とを特徴とする請求項３記載のレーザ出力モニタ装置。