CN101075449A - 光盘驱动装置 - Google Patents

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CN101075449A CNA2007100073924A CN200710007392A CN101075449A CN 101075449 A CN101075449 A CN 101075449A CN A2007100073924 A CNA2007100073924 A CN A2007100073924A CN 200710007392 A CN200710007392 A CN 200710007392A CN 101075449 A CN101075449 A CN 101075449A
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Abstract

本发明的目的在于减轻来自多层光盘的邻接层的反射光。通过由光学轴不同的λ/2板的组合和反射镜，不改变来自邻接层的反射光的偏振方向，而是改变来自读出对象层的反射光的偏振方向，从而检测仅来自读出对象层的信号。由于不在光道跟踪误差信号、焦点信号中混入杂散光，所以，可控制高精度的激光照射位置。这样，可正确地决定读出时和写入时的激光照射位置，所以，信号质量提高。另外，由于来自邻接层的反射光不进入数据信号自身，所以，可获得错误少的数据信号。

Description

光盘驱动装置
技术领域
本发明涉及一种光盘驱动装置，特别是涉及读出光学系统。
背景技术
光盘的1层容量在很大程度上依存于使用的半导体激光器的波长和物镜的数值孔径(NA)。半导体激光器的波长越短，或NA越大，则可使记录密度越大，所以，可增加1层的容量。现在市场上流通的光盘驱动器的主体为使用波长660nm附近的红色和NA0.6的物镜的DVD(数字多能光盘)驱动器，但作为超过DVD记录密度的光盘驱动器，开始出现以光波长405nm附近的蓝紫色的半导体激光器为光源、使用NA0.85的物镜的光驱动器。由于比该蓝紫色短的波长的半导体激光器光源的开发由于波长在紫外区，所以，可以预想开发存在困难。另外，由于在空气中的物镜的NA的极限为1，所以，利用物镜产生的记录密度的提高也变得困难。
在这样的状况下，作为增加1片光盘的容量的方式，提出有多层化的方案。在非专利文献1中介绍了4层的ROM(只读存储器)。在将激光照射到多层光盘的场合，由于同时照射多层，所以，层间的串扰成为问题。为了减少该问题，可增大层间隔。由于激光被聚光，在目的层以外是从激光的聚光位置偏移，所以，可减少串扰。
另一方面，当扩大层间隔时，球差成为问题。在记录层的层间使用与空气折射率不同的聚碳酸酯，成为球差的产生的原因。物镜的球差相对特定层变小地设计，当激光的焦点移动到其它层时发生球差。该像差通常可通过将由2片透镜构成的扩束透镜光学系统置于物镜前而进行校正，另外，可通过改变液晶元件的相位、2片透镜的距离等而校正像差。然而，如考虑在小型的光盘驱动装置内实现液晶元件的可补偿范围或透镜的移动机构时，则不能校正大的球差。即，充分扩大多层光盘层间隔对于实际的光驱动装置来说事实上比较困难。结果，对于多层光盘，至少残留一些层间串扰。
为了减少上述串扰，按照专利文献1，由透镜聚光的来自多层光盘的反射光的聚光位置对于目的的层和邻接层在光轴上存在差异，所以，通过将微小的反射镜配置于光轴上，从而可仅取出目的的反射光，可减少串扰。在非专利文献2中，为了减轻来自邻接层的串扰，由聚光透镜将来自多层盘的反射光缩小，配置由+λ/4波长板的相位差区域与-λ/4波长板的相位差区域构成的2片的分割波长板，并使其处于该焦点位置的两侧，方向相互成为反相关系。来自目的层的反射光的焦点由2片分割波长板夹住，所以，仅在两个分割波长板的+λ/4区域或-λ/4区域的一方通过2次，所以，在两个偏振方向产生相位差λ/2，偏振方向旋转90度。来自邻接层的反射光由于聚光位置处于2片的波长板外，所以，通过+λ/4区域和-λ/4区域双方。此时，由各分割波长板产生的相位差抵消，在两个偏振方向不产生相位差。为此，来自邻接层的反射光的偏振方向不变化。通过进行偏振分离，从而可仅获得来自目的层的反射光，可减少来自邻接层的串扰。在该方法中，需要将用于偏振分离的光学元件引入到光学系统，光学系统变大。
[专利文献1]日本特开2005-302084号公报
[非专利文献1]Jpn.J.Appl.Phys.Vol.42(2003)pp.778-783
[非专利文献2]Optics Japan 2005，23aPD1
发明内容
本发明的目的在于减轻多层的串扰并且不使光盘驱动装置大型化。
下面，使用图3说明在光盘驱动装置的检测光学系统中发生的多层光盘引起的串扰。在这里，为了简化，符号501为2层的光盘，符号511和512为信息记录层。来自物镜401的激光的最小聚束点位置如激光束80所示那样处于记录层511上，从记录层511读出信息。来自记录层511的反射光为目的的反射光，沿与入射光相同的光路返回到物镜401，透过检测透镜402后，成为光束81，入射到光检测器51。来自光检测器的电信号由信号处理电路61处理，作为激光的照射位置的控制、数据信号使用。
对于多层盘，这样进行了设计，即，当激光的焦点照射到各层时，各个的反射光量大体为相同量。为此，接近物镜的层的透射率大，在远离物镜的层也可照射激光。在这样的条件下，当将激光的焦点对焦到以信息读出为目的的层511时，一部分的激光作为光束82透过该层511，产生在邻接层512反射的反射光束83。该反射光束83返回到物镜401，入射到检测透镜402后，在光检测器51的前面暂时聚光，如光束84所示那样一边扩展一边入射到光检测器51。光束84在光检测器51上与光束81重合，所以，由干涉效果产生与仅光束81入射的场合不同的强度分布。该强度分布随光盘的倾斜、层间隔等而变化，所以，获取差量的光道跟踪误差信号等的平衡被破坏，产生光道跟踪偏移的问题。即使在邻接层512处于读出对象层511的靠物镜侧的场合，也从邻接层发生反射光，同样地产生成为问题的干涉。
为了解决上述问题，使得来自邻接层的反射光不入射到光检测器，在光检测器上不与来自成为读出对象的该层的反射光产生干涉。作为这一目的的装置，使用光学轴方向不同的2种λ/2板和反射镜，使来自邻接层的反射光与从对象层的反射光的偏振方向相差90度。利用该偏振方向的不同分离两者，避免干涉。
图4所示分割波长板70在分割直线位置接合光学轴方向不同的λ/2板71和72。当设入射光的偏振方向为61时，λ/2板71的光学轴方向62相对偏振方向61倾斜大致+22.5度。另外，另一方的λ/2板72的光学轴63相对入射光的偏振方向大致倾斜-22.5度。图5示出该分割波长板70与反射镜43、光盘的由聚焦引入(引き込み)范围决定的位置和来自多层盘的反射光的最小光点位置的位置关系。来自光轴80的多层光盘的反射光为从纸面上方入射的反射光，分割波长板70的分割线与光轴80直交。反射光81为来自读出对象层的反射光，在其最小光点位置设置反射镜43。另外，由聚焦引入范围决定的离开反射镜43的距离p×m2的位置由符号97表示。来自物镜的邻接层的反射光84的最小光点位置处于符号85所示之处，分割波长板70相对光点位置85处于接近反射镜侧，而且设置在比虚线位置97更靠近物镜的位置。
来自读出对象层的反射光81由处于最小光点位置的反射镜43反射，通过λ/2板71和72两者。例如，当如光线86那样入射到λ/2板71时，偏振方向如图6所示那样从方向61改变45度成为方向64。然后，当由反射镜反射、作为光线87通过λ/2板72时，如图7所示那样，由具有光学轴63的偏振片72使偏振方向变化-135度，成为用符号65示出的偏振方向。即，相对原来的偏振方向61旋转-90度。来自读出对象层的反射光81最初入射到λ/2板72时，仅是偏振方向的旋转方向变得相反，相对原来的偏振方向旋转+90度。偏振方向旋转了+90度和-90度的偏振状态为相同偏振状态，结果，由分割波长板和反射镜使来自读出对象层的反射光81的偏振状态相对原来的偏振方向成为直交状态地反射。
另一方面，来自邻接层的反射光84如图5所示那样由反射镜43反射后，通过相同波长板。例如，来自邻接层的光线88通过最小光点位置85，入射到λ/2板71，如图6所示那样，偏振状态从61变化到64。接下来由反射板43反射，成为光线89，入射到相同λ/2板71。此时，λ/2板71的出射光89的偏振状态返回到原来的状态61。在来自邻接层的反射光入射到λ/2板72的场合，偏振状态也同样地复原，没有变化。
图8示出由邻接层产生的反射光由接近物镜的层产生的场合。来自邻接层的反射光90的最小光点作为虚像处于位置91。包含于反射光90的光线92两次通过λ/2板71，所以，偏振方向没有变化。同样，即使在包含于反射光90的光线通过λ/2板71的场合，由于再一次通过λ/2板72，所以，偏振方向没有变化。
综合以上内容，通过使用分割波长板和反射镜，从而可获得相对来自读出对象层的反射光使偏振方向直交地旋转、不使来自邻接层的反射光的偏振方向变化的效果。两者可由偏振分离元件分离，所以，可消除两者的干涉。
按照本发明，可使仅来自读出对象层的光入射到光检测器。这样，当读出多层盘的记录信息时，可避免来自邻接层的反射光重合于成为来自读出对象层的信号的反射光而成为串扰，可提高控制信号、数据信号等的质量。
附图说明
图1为示出本发明光盘驱动装置一例的光拾取器的一部分的图。
图2为示出本发明光盘驱动装置另一例的光拾取器的一部分的图。
图3为示出来自邻接层的反射光的影响的图。
图4为示出λ/2分割波长板的形状的图。
图5为示出来自远离物镜一侧的邻接层的反射光和来自读出对象层的反射光的λ/2分割波长板通过状况的图。
图6为示出透过相同λ/2分割波长板时的偏振方向变化的图。
图7为示出透过不同λ/2分割波长板时的偏振方向变化的图。
图8为示出来自接近物镜一侧的邻接层的反射光和来自读出对象层的反射光的λ/2分割波长板通过状况的图。
图9为示出由1条主光线和2条副光线照射带槽记录面的状态的图。
图10为示出2分割波长板与反射光的关系的图。
图11为示出用于检测主光线和副光线的光检测器的形状和信号处理电路的图。
图12为示出分割线相对光道方向垂直的分割波长板的形状的图。
图13为表示副推挽信号的变化的图。
具体实施方式
下面，根据附图说明用于实施本发明光盘驱动装置的最佳形式。
[实施例1]
图1为示出本发明光盘驱动装置一例的光拾取器的一部分的图。由准直透镜403和三角棱镜102将从半导体激光器101出射的激光变换成圆形的受到平行校准的光束。该受到平行校准的光束透过偏振光分束器103，由λ/4波长板104变换成圆偏振光，由物镜404会聚到多层盘501(在这里，示出2层盘)。读出对象层为511，激光最小光点位置处于511上。从邻接层512也发生反射光83，成为引起串扰的杂散光。来自多层盘的反射光包含杂散光在内，返回物镜404，由λ/4波长板104变换成相对原来的偏振方向直交的方向的直线偏振光。为此，由偏振光分束器103反射，朝聚光透镜405前进。符号70为将光学轴方向设定为预定方向的分割波长板，符号43为反射镜，将来自读出对象层的反射光的偏振方向变换成直交方向，而对于来自邻接层的反射光不改变其偏振方向。
由于返回到聚光透镜405的反射光中的、来自邻接层的反射光不改变偏振方向，所以，由偏振光分束器103反射。另一方面，由于来自读出对象层的反射光的偏振方向旋转90度，所以，透过偏振光分束器103。因此，透过检测透镜406的光仅为来自读出对象层的反射光。透过检测透镜406的光由光检测器52检测。光检测器的形状在使用像散法的场合使用4分割检测器，由电路53生成用于控制物镜焦点位置的焦点误差信号、用于跟踪旋转的光盘的圆周方向的信息列的光道跟踪误差信号，驱动用于物镜404的位置控制的传动机构。
当设检测透镜406和物镜404的光学系统的倍率m为22倍、聚焦引入范围p为1μm时，在像空间的锁定范围成为968μm，换算成离开反射板的距离，则成为一半的484μm。该值由p×m2表示。另外，当设与邻接层的层间隔为25μm、光盘的折射率为1.62时，在像空间的读出对象层与邻接层的距离为19.9mm。因此，分割波长板70相对反射镜43的设置距离成为19.9mm以下、484μm以上的范围。
[实施例2]
图2为示出本发明光盘驱动装置另一例的光拾取器的一部分的图。本实施例的光拾取器除了主光线外，还使用2条强度较弱的副光线。在该构成中，紧邻三角棱镜102之后配置衍射光栅105，将激光分成0次、±1次光这样3条。符号502为带槽的多层盘，符号513和514表示带槽信息记录层。图9示出接近激光焦点已对焦的物镜404一侧的信息记录层513的记录面的一部分。处于中心的符号94为主光线的光点，符号95和96为副光线。主光线照射朝物镜侧凸起的部分，副光线照射凹的部分。该3条光线由偏振光分束器103反射，如图10所示那样入射到分割波长板70。3条各自的来自偏振光分束器的反射光在分割波长板70作为主光线941、副光线951、961使其光轴一致地入射到分割线上。即，该场合的光道方向与分割线的方向大体一致，而且反射光的光轴处于分割线上。
由反射镜43反射后透过聚光透镜405、透过偏振光分束器103的光仅为包含杂散光的反射光中的、来自读出对象层的反射光。透过偏振光分束器103的光由柱形反射镜44反射。柱形反射镜的光轴相对光道方向倾斜45度。柱形反射镜44在3条反射光相对光道方向按45度的倾斜施加像散。另外，反射的方向从原来的光线的光轴错开，这样，入射到设置于从聚光透镜405的光轴错开的位置的反射镜43上的光检测器54。
图11示出光检测器54的形状和用于信号处理的电路。光检测器由检测主光线的4分割检测器541和检测2条副光线的2分割检测器542、543构成。2分割检测器的分割线的方向为与光道方向垂直的方向。该电路具有差动放大器551～554和加法电路561～566。来自各检测器的信号由放大器放大后，由这些电路处理，成为控制信号或数据信号。将来自4分割检测器的输出A、B、C及D全部相加获得的信号574成为数据信号。符号574成为由像散法获得的焦点误差信号，符号573为主要的推挽信号，符号571为由副光束获得的推挽信号。图中虽然未示出，但主要的推挽信号和常数倍的副推挽信号的差分信号成为控制物镜404的朝径向的移动的光道跟踪误差信号。
[实施例3]
图12示出本实施例的分割波长板700。设置该分割波长板代替图2的分割波长板70。分割波长板700交替地排列2种光学轴的波长板。其分割方向相对光道方向垂直。λ/2板711和712的光学轴相对来自多层盘的反射光的偏振方向倾斜+22.5度，λ/2板721和722的光学轴倾斜-22.5度。即使替换方向，设波长板711和712的光学轴方向为-22.5度，波长板721和722的光学轴方向为+22.5度，发明效果也相同。
主光线94照射在形成波长板721和712的分割直线上，副光线95和96分别照射在由波长板711和721形成的分割直线上、由波长板712和722形成的分割直线上。由于来自各主光线和副光线的反射光中的、来自邻接层的反射光的偏振方向不变化，所以，由偏振光分束器103反射，不到达柱形反射镜44。来自读出对象层的反射光透过偏振光分束器103，由柱形反射镜44反射，到达光检测器54。对来自光检测器54的信号进行与实施例2同样的信号处理，成为用于跟踪数据信号、物镜404的焦点位置、光道的焦点误差信号、光道跟踪误差信号。
在本实施例中，为了光道跟踪，使物镜移动的方向与分割波长板的分割直线的方向一致，所以，不会由物镜的移动使反射光的光轴从分割直线偏移，可保持较高的来自邻接层的反射和来自读出对象层的反射光的分离精度。
图13示出由副光束产生的推挽信号。激光的焦点对焦到与物镜接近的层，不进行光道跟踪的伺服，所以，成为不跟踪光道的状态。此时旋转的多层盘的偏心使激光横切多个光道，所以，出现振动的推挽信号。在不适用本发明的场合，成为用实线表示的信号波形，推挽信号的重心变动。该重心变动是这样产生的，即，来自其它层的反射光产生的干涉状态在光盘旋转时变化，从而产生该重心变动。多层盘的层间隔由于存在制造误差而在盘面内不均匀，另外，由于光盘不能在相对旋转轴完全垂直的状态下设置等原因，使得干涉状态变化。在该状态下，当施加对光道进行跟踪的伺服，光道跟踪误差信号由于重心变动而不能跟踪光道。另一方面，在适用本发明的场合，由于没有来自其它层的干涉，所以，如虚线那样，没有副推挽信号的重心变动，可获得稳定的信号。这样，光道跟踪不会偏移，可防止光盘驱动装置相对其它层盘的控制信号的不良。
按照本发明，在光盘驱动装置中，可减少读出多层光盘时发生的、来自邻接层的反射光的影响。在已有技术中，当读出或写入多层光盘时，需要根据误差信号正确地相对光盘进行激光焦点位置、光道跟踪位置的控制。当存在来自邻接层的反射光时，干涉效果导致的误差信号的偏移使得在焦点位置、光道跟踪位置产生偏差，不能以良好的精度读出数据信号或不能按良好的精度确定写入位置。在本发明中，可消除这些问题。另外，由于可减少混入到数据信号自身的邻接层的反射光导致的串扰，所以，可提高数据信号的质量。

Claims (7)

1.一种光盘驱动装置，其特征在于具有：
激光光源，
照射光学系统，包含偏振光分束器、λ/4波长板、及物镜，将来自上述激光光源的激光光聚光后照射到多层光信息存储介质，
检测光学系统，包含上述物镜、上述λ/4波长板、上述偏振光分束器、及光检测器，用于检测来自上述多层光信息存储介质的反射光，
分离光学系统，配置在上述偏振光分束器与上述光检测器之间，不使来自上述多层光信息存储介质的读出对象层的反射光的偏振方向旋转，而使来自邻接层的反射光的偏振方向旋转90度。
2.根据权利要求1所述的光盘驱动装置，其特征在于：上述分离光学系统具有分割波长板和反射镜；该分割波长板以在分割直线上相接的方式配置第一λ/2板和第二λ/2板，其中，该分割直线在与上述反射光的光轴垂直的平面上而且在该平面内与反射光光轴相交，该第一λ/2板的光学轴相对来自上述多层光信息存储介质的反射光的偏振方向倾斜+22.5度，该第二λ/2板的光学轴倾斜-22.5度；
上述反射镜配置在来自上述读出对象层的反射光的聚光点位置，上述分割波长板配置在从远离上述物镜的上述读出对象层的最邻接层来的反射光的聚光点位置和从接近上述物镜的最邻接层来的反射光的由上述反射镜反射后的聚光点位置与上述反射镜之间。
3.根据权利要求2所述的光盘驱动装置，其特征在于：当设上述多层光信息存储介质的聚焦引入范围为p、光学系统的倍率为m时，上述分割波长板从上述反射镜离开距离p×m2以上。
4.根据权利要求1所述的光盘驱动装置，其特征在于：上述光检测器与上述分离光学系统夹着上述偏振光分束器而位于相互相反的一侧。
5.根据权利要求1所述的光盘驱动装置，其特征在于：上述光检测器与上述分离光学系统相对上述偏振光分束器位于相同的一侧，在相对上述偏振光分束器与上述光检测器和上述分离光学系统相反的一侧，具有朝上述光检测器反射来自上述分离光学系统的光的反射体。
6.根据权利要求2所述的光盘驱动装置，其特征在于：上述照射光学系统在上述激光光源与上述偏振光分束器间具有分光光学元件，其中该分光光学元件将来自该激光光源的激光光分成1条主光束和位于上述主光束两侧的2条副光束；
由上述多层光信息存储介质反射的上述3条光束分别与上述分割波长板的上述分割直线交叉。
7.根据权利要求2所述的光盘驱动装置，其特征在于：上述照射光学系统在上述激光光源与上述偏振光分束器间具有分光光学元件，其中该分光光学元件将来自该激光光源的激光光分成1条主光束和位于上述主光束两侧的2条副光束；
上述分割波长板具有以在与光道方向垂直的3条分割直线上相互相接的方式交替地邻接配置上述第一λ/2板和上述第二λ/2板的构造；由上述多层光信息存储介质反射的上述3条光束分别与上述3条分割直线的1个交叉。
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