JP2002123971A - 光ピックアップ装置 - Google Patents
光ピックアップ装置Info
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Abstract
ップ装置において、ホログラムや受光手段を共通化して
小型、低コスト化を図ると同時に、2つのレーザ光源の
位置ずれによる収差や信号のオフセットを低減して、良
好な信号を得る。 【解決手段】 650nm光Tr分割線は650nm光
スポットの中心に位置する。このTr分割線を挟んで6
50nm用ホログラムは左右対称に配置されており、6
50nm光は2等分され、2つの受光素子からの出力差
からプッシュプルによるトラック検出ができる。一方、
780nm光Tr分割線は780nm光スポットの中心
に位置しており、この分割線を対称に780nm用ホロ
グラムは左右対称に配置されており、780nm光は2
等分され、2つの受光素子の出力差からプッシュプルに
よるトラック検出ができる。
Description
置に関する。
光ピックアップ装置では、例えば松下電器産業(株)製
のLD−PDユニットを用いたDVD用光ヘッドのよう
に、CD系メディアを再生するために790nmのLD
とPDを一体化したホログラムユニットと、DVD系メ
ディアを記録再生するために650nmのLDとPDを
一体化したホログラムユニットとを用いて2波長対応光
ピックアップを実現している。ところがこの装置は、C
D系用、DVD系用それぞれにホログラムと受光素子を
使っていることと、2つの波長を合成するための波長フ
ィルタが必要なため、部品点数が多くなるという問題が
ある。
レーザモジュールでは、上記の光ピックアップに対し
て、2つの波長に対してホログラムと受光素子を共通化
し、2つの波長のLDチップを近接配置することにより
に、1つのパッケージで2つの波長に対するピックアッ
プモジュールを実現している。しかしながら、LDチッ
プを近接配置しようとしても、LDチップ自体の大きさ
があるため、それ以上には近づけることはできず、約1
00ミクロン程度まで近づけることが限界であり、発光
点が100ミクロン異なれば信号検出光も光軸が100
ミクロン異なるので、それに合わせて検出系も工夫しな
ければならないという課題がある。また、波長選択膜を
使ったプリズムを使って異なる波長を合成しているが、
小さいプリズムを作成することは難しく、コストも高く
なってしまうという問題がある。
クアップでは、発光点位置が異なっていても同一PDで
受光できるようにホログラムを短冊形に分割し、複数の
波長の光を1つのPDで信号検出できるようにし、これ
により波長選択膜を使ったプリズムを用いて異なる波長
を合成するよりも安価にピックアップを構成でき、かつ
PDの数を増やさなくても済むようにしている。
の光源を有する光ピックアップ装置において、ホログラ
ムや受光手段を共通化して小型、低コスト化を図ると同
時に、2つのレーザ光源の位置ずれによる収差や信号の
オフセットを低減して、良好な信号を得ることを課題と
する。
光ピックアップ装置は、上記目的を達成するために、波
長の異なる複数の半導体レーザ光源からの光束を、光記
録媒体へと導く光学手段を介して上記光記録媒体上の記
録面に照射し、上記記録面により反射された戻り光束を
受光手段により受光しつつ情報の書き込み及び消去また
は再生を行う光ピックアップ装置において、上記記録面
により反射された戻り光束を上記受光手段に導く素子
が、領域分割されたホログラムであり、該ホログラムが
複数の波長の戻り光束に対してそれぞれ2分割するよう
に領域分割されていることを特徴とする。
するために、請求項1の光ピックアップ装置において、
上記記録面により反射された複数の波長の戻り光束を共
通の受光手段で受光することを特徴とする。
するために、請求項1または2の光ピックアップ装置に
おいて、上記複数の半導体レーザ光源のうち少なくとも
2つが同一のパッケージに入っていることを特徴とす
る。
するために、請求項1または2の光ピックアップ装置に
おいて、上記複数の半導体レーザ光源のうち少なくとも
2つの光源と受光手段が同一のパッケージに入っている
ことを特徴とする。
するために、請求項1ないし4のいずれかの光ピックア
ップ装置において、上記光記録媒体へと導く光学手段と
して、上記複数の半導体レーザ光源からの光を略平行光
にするコリメートレンズと、該コリメートレンズからの
波長ごとに出射角が異なる出射光をその光学素子を透過
もしくは反射させることにより出射角度の違いを低減さ
せる機能を有する光学素子とからなることを特徴とす
る。
するために、請求項1ないし5のいずれかの光ピックア
ップ装置において、上記ホログラムが偏光方向により回
折効率が異なる偏光ホログラムであることを特徴とす
る。
するために、請求項6の光ピックアップ装置において、
上記偏光ホログラムが無機物質を斜め蒸着により形成し
た異方性膜または有機物質を配向して形成した異方性膜
からなることを特徴とする。
するために、請求項6または7の光ピックアップ装置に
おいて、上記半導体レーザ光源の複数の波長すべてに対
して位相が90°±15°ずれる1/4波長板を有する
ことを特徴とする。
参照して説明する。図1は本発明の第1実施形態の構成
図である。光源である635nmまたは650nm半導
体レーザ1から出射された光ビームは、コリメートレン
ズ2で平行光になって対物レンズ4により光記録媒体面
5に照射される。ここで光記録媒体面5で反射された光
は、もと来た光路を戻り、ビームスプリッタ3で反射さ
れる。検出レンズ6により収束光となった光は、ホログ
ラム7で回折光と透過光に別れ、回折光は、受光素子8
−1−650(図2参照)により受光され、透過光は受
光素子8−0−650(図2参照)で信号検出される。
一方、780nm半導体レーザ9から出射された光も同
様に、コリメートレンズ2で平行光になって対物レンズ
4により光記録媒体面5に照射される。ここで反射され
た光は、もと来た光路を戻り、ビームスプリッタ3で反
射される。検出レンズ6により収束光となった光はホロ
グラム7で回折光と透過光に別れ、回折光は、受光素子
8−1−780(図3参照)により受光され、透過光は
受光素子8−0−780(図3参照)で信号検出され
る。なお図2、図3において(A)はホログラム7aか
らの回折光、同(B)はホログラム7bからの回折光で
ある。
ク検出するためにはプッシュプル法で検出することにな
るが、その時のホログラムの分割は、図4のような分割
パターンとなる。光記録媒体面5で反射された635n
mまたは650nm光のパターンPtの中心にTr分割
線が位置するように配置され、ホログラム7a、7bが
ビームを2等分するように配置される。図4の短冊形ホ
ログラムを例にすると、Tr分割線を境に650nm用
ホログラム(左下がり斜線部分)は左右対称になる。な
お780nm用ホログラムは右下がり斜線で示してあ
る。
対してはトラック検出できるが780nm光に対してT
r分割線が780nm光のパターンPt’の中心に位置
しないため、プッシュプル法を使ったトラック検出はで
きない(図5参照)。
トラック検出できるように、780nm光のパターンの
中心にもう一つのTr分割線ができるように短冊形ホロ
グラムを配置する。図6に示すように、ホログラム7の
面上では650nm光のパターンと780nm光のパタ
ーンは発光点が離れている分だけずれている。そこで両
方のスポットの中心にTr分割線を設け、その分割線で
左右対称になるように短冊を配置しておけば、両波長の
スポットに対して左右対称な分割線を2つ設けることが
できる。
割線(実線)は650nm光スポットの中心に位置して
いる。そしてこの分割線を対称に650nm用ホログラ
ム(左下がり斜線)は左右対称に配置されているので6
50nm光は2等分され、2つの受光素子からの出力差
からプッシュプルによるトラック検出ができる(図
7)。一方、780nm光Tr分割線(点線)は780
nm光スポットの中心に位置している。そしてこの分割
線を対称に780nm用ホログラム(右下がり斜線)は
左右対称に配置されているので780nm光は2等分さ
れ、2つの受光素子の出力差からプッシュプルによるト
ラック検出ができる(図8参照)。図7、図8におい
て、(A)はTr分割線右側からの回折光、(B)は同
左側からの回折光を示す。
CD系の波長780nm系LDチップと、DVD系の波
長635nmまたは650nm系LDチップの発光点が
違っていても、どちらの波長に対しても対称の2分割に
なるようにホログラムの分割位置を設定し、検出系にお
いてはどちらもプッシュプル法でトラック検出できる。
図8では650nm用受光素子と780nm用受光素子
を別の受光素子として説明したが、ホログラムの設計に
より同一受光素子上に光を集光させることができる。す
なわち図9に示す本発明の第2実施形態のように、受光
素子の共通化により出力端子数を減らすことができ、回
路系の簡略化を図ることができる。すなわち本実施形態
の光ピックアップは、CD系の波長780nm系の光と
DVD系の波長635nmまたは650nm系の光にそ
れぞれ最適化した短冊形ホログラムを使うことにより、
受光素子を大きくすることなく、また数を増やすことな
く、高速な信号検出ができる。
て説明する。従来、1つのLDは1つのパッケージに入
っていたが、小型軽量化と低コスト化を図るため1つの
パッケージに2つのLDチップを実装する構成が提案さ
れている。LDチップの実装形態としては、モノリシッ
ク2波長LDや2波長2チップなどがあるが1つのLD
を1つのパッケージに入れていたため、DVD系は1ビ
ームトラッキング、CD系は3ビームトラッキング、も
しくは両方とも3ビームトラッキングとそれぞれに適し
たトラッキング方式を採用していた。LDを共通パッケ
ージ化するとどちらの波長も3ビーム化されるが、トラ
ックピッチの違い、3ビーム法とDPP法の違いといっ
た理由から1つの回折格子で3ビーム化しても、一方の
波長には最適化できるものの、他方の波長に対しては最
適化できない。また一方の波長だけ回折光を生じさせて
3ビーム化することは回折格子の深さを最適化すれば技
術的には可能だが、格子深さの作成上のばらつきにより
フレアを生じやすい。そこで両波長とも1ビームでトラ
ック検出できる方式を組み合わせれば、回折格子を用い
る必要はなく小型化と高光利用効率を両立することがで
きる。すなわち本実施形態の光ピックアップは、CD系
の波長780nm系LDチップとDVD系の波長635
nmまたは650nm系LDチップを1つのパッケージ
に納めることにより、どちらの波長でも高速記録に適し
た1ビームトラッキングを行えるようにすると同時に、
小型化を図っている。図10において、11は3ビーム
化回折格子である。
て説明する。本実施形態は、複数LDとPDの共通パッ
ケージ化であり、複数LDとPDを共通パッケージ化す
ると小型化が図れるというメリットがあるが、トラッキ
ングのために3ビームしたり、PDの共通化を図らない
とLDPDユニットの端子数が多くなり、結果的にあま
り小型化は図れない。そのため複数波長に対して1ビー
ムトラッキングできる方式と複数LDとPDの共通パッ
ケージ化を組み合わせることにより十分な小型化が図れ
る。すなわち本実施形態の光ピックアップは、CD系の
波長780nm系LDチップとDVD系の波長635n
mまたは650nm系LDチップと受光手段であるPD
チップを1つのパッケージに納めることにより、どちら
の波長でも高速記録に適した1ビームトラッキングを行
えるようにすると同時に、さらなる小型化を図ってい
る。
5の実施形態について説明する。既に本願出願人は、2
LDユニットにおいてビーム整形プリズムの色収差を利
用して発光点の違いによる出射角及び光軸シフトを補正
する方法を提案している。これは2つの波長の光が対物
レンズへの入射角が等しくなるようにしてチルトの影響
を軽減したり、光軸のシフトを補正して2つの波長とも
高い光利用効率で光記録媒体上に照射させるというもの
である。このようなビーム整形プリズムと上述の領域分
割ホログラムを組み合わせた実施形態の構成について説
明する。図12において光源である635nmまたは6
50nm半導体レーザ1から出射された光ビームは、コ
リメートレンズ2で平行光になる。次にビーム整形プリ
ズム10でビーム形状をより円形に変換され、対物レン
ズ4により光記録媒体面5に照射される。ここで光記録
媒体面5で反射された光は、もと来た光路を戻り、ビー
ムスプリッタ3で反射される。検出レンズ6により収束
光となった光はホログラム7で回折光と透過光に別れ、
受光素子により受光され信号検出される。一方、780
nm半導体レーザ9から出射された光も同様にコリメー
トレンズ2で平行光になってビーム整形プリズム10で
ビーム形状をより円形に変換され、対物レンズ4により
光記録媒体面5に照射される。ここで反射された光は、
もと来た光路を戻り、635nmまたは650nm光同
様、受光素子で信号検出される。この2つの波長に対し
てビーム整形プリズムは、プリズムを透過後は2つの波
長の出射光が平行になり、加えて光軸も一致するように
設計されるので、ホログラム7上の2つの波長のスポッ
トは図13に示すようにほぼ重なった状態になる。この
ような場合はホログラムの領域分割の仕方は図6のよう
に2つの分割線を持つ必要はなく、1つの分割線でよ
く、図4に示したような1波長に対する分割パターンと
同様のものでよい。以上のように色収差を補正するビー
ム整形プリズムと分割線を有する短冊ホログラムを用い
ることによりビーム整形効果と1ビーム化によりにより
光利用効率が高いため高速記録に適したピックアップを
実現できると同時に分割パターンも簡素化できる。この
実施形態の光ピックアップは、発光点が異なる光の光束
をプリズムのような光学素子を用いて光軸の角度と位置
を補正することにより検出系の共通化を図りやすい。
は、理想的には光源からの光を100%透過させて光記
録媒体5に導き、光記録媒体5からの反射光は100%
回折させて受光素子に導くことが望ましい。そこでホロ
グラム7を入射光の偏光状態により回折作用が異なり、
記録面により反射された戻り光束を回折させる偏光ホロ
グラムとすると、追記型、書き換え型の光記録媒体に対
してより多くの光量を照射できることになり、一層高速
に記録できるようになる。また図1、図12のような構
成で用いるホログラムに偏光ホログラムを採用すること
により、回折光強度を強くできるのでサーボ信号検出に
所望の光量を得ることができる。また検出光だけの光量
アップが目的であれば偏光ホログラムではなくブレーズ
化したホログラムでも回折光強度は強くできる。すなわ
ち本実施形態の光ピックアップは、信号の高速化に対応
するため光利用効率の高い偏光ホログラムを使用する。
いて説明する。現在は、LiNbo3やCaCO3のよ
うな結晶材料がよく用いられているが、コストが高く、
より低コスト化が望まれている。そこで、低コストな複
屈折膜として、誘電体材料を真空蒸着で成膜する際に、
蒸発源に対して基板を傾けて配置させる、いわゆる斜め
蒸着膜と言うものがある(「位相差膜」豊田中研多賀氏
表面技術Vol.46,No7,1995)。蒸発源と
してTa2O5、SiO2などの誘電体材料を用い、基
板を斜めにして蒸着すると、複屈折Δn(=np−n
s)が0.08程度の膜を作ることができる。これは、
LiNbO3結晶が有する複屈折Δnと同等で、かつ真
空蒸着法と言う簡便な方法で大面積に作れるので、低コ
スト化を図ることができる。加えて蒸着膜なので非常に
薄く(10μm以下、LiNbo3結晶の厚さはおよそ
500〜1000μmくらい)、発散光路中に置いても
収差の発生量は非常に小さく抑えられる。
機の高配向膜を用いる方法がある。一例として、ガラス
などの透明基板上にSiOなどの斜め蒸着したり、ある
いはポリエチレンテレフタレート(PET)などの有機
膜を布でこすってラビング処理した配向膜上にポリジア
セチレンモノマーを真空蒸着して配向させ、このあと紫
外線を照射してポリマー化して異方性膜を作る方法であ
る(J.Appl.Phys.vol.72.No3.
P9381992)。この方法により、有機材料の複屈
折膜を安価に生産することができる。
ピンコートなどにより作製したポリイミドやポリカーボ
ネートのフィルムを延伸により分子鎖を一軸方向に配向
させ、面内複屈折を発生させる方法もある。延伸の時の
温度や加える力により複屈折Δnは変えることができ、
安価で量産可能な方法である(ポリイミド光波長板の開
発とその特性NTT澤田等信学技報1994−08)。
こうして得られた複屈折膜にエッチング等により凹凸を
形成し、ホログラム加工を施し、その表面を等方性の屈
折率の物質で埋めて平坦化することにより低コストで高
効率な偏光ホログラムが形成される。すなわち本実施形
態の光ピックアップは、偏光ホログラムの材料として無
機物質を斜め蒸着により形成した異方性薄膜や有機物質
を配向して形成した異方性薄膜を用いることにより低コ
スト化を実現できる。
用いてピックアップを構成する場合1/4波長板が必須
となる。本実施形態の構成のように複数の光源を有する
ピックアップでは、複数波長どれに対しても1/4波長
板になることが望ましいが、複数波長どれに対しても1
/4波長(位相差90°)となるようにすることができ
るわけではない。位相差が90°からずれてしまうと光
利用効率が低下し、信号成分が減少し、S/Nが低下す
るが、90°±15°以下の位相ずれであれば信号成分
の減少は10%以下に抑えることができる(図14参
照)。そこで、複数波長のどれに対してもほどほど1/
4波長(位相差90°±15°)になるような波長板を
用いることにより、複数波長のどれに対しても光利用効
率の高いピックアップを実現できる。特に高速記録に適
した1ビーム光学系をどの波長に対しても採用できるよ
うに、どの波長に対しても1ビームトラッキング検出
(プッシュプル法)できるような検出系を提案できる。
1ビームトラッキング検出(プッシュプル法)は、対物
レンズシフトに伴う光軸ずれにより大きなオフセットを
生じるとされているが、それについては対物レンズシフ
トに伴う光軸ずれが生じないミラー一体アクチュエータ
を使うこととする(例えば特開平09−180207号
公報参照)。すなわち本実施形態の光ピックアップは、
複数光源光源からの光のうち、すべての波長に対して位
相差が約90°前後となるような1/4波長板を設ける
ことにより、検出光利用効率の低下を少なくし、すべて
の波長に対して効率の高いピックアップを実現できる。
の光源を有する光ピックアップ装置において、どの波長
に対しても光利用効率の高い1ビーム法(プッシュプル
法)でトラック検出でき、どの波長を用いても(CD系
でもDVD系でも)高速に記録することができる。また
3ビーム化する手段が不要なので部品数の削減ができ、
フレアも少なく高速に信号検出ができるという効果があ
る。
波長の光を共通の受光素子で検出するので出力端子数を
減らすことができ、回路系が簡素化される上に小型化も
実現できるという効果がある。
波長の複数のレーザチップが共通のパッケージに実装さ
れていることにより、小型化と軽量化と低コスト化を実
現できるという効果がある。
波長の複数のレーザチップとPDチップが共通のパッケ
ージに実装されていることにより、経時安定性が高い上
に小型化と軽量化と低コスト化を実現できるという効果
がある。
長の光束のビーム形状を変換するプリズムと短冊形に領
域分割されたホログラムを用いることにより、光利用効
率が高い上にホログラムパターンが簡素化できるという
効果がある。
ラムに偏光ホログラムを採用することにより、透過光、
回折光が大きくなるので、高速記録、高速再生に適し、
LDへの戻り光も減るのでノイズも低減させることがで
きるという効果がある。
ログラムの材料として安価に作製できる蒸着膜や延伸膜
を採用することにより、デバイスの低コスト化を実現で
きるという効果がある。
長に対して位相差が90°±15°になるような波長板
を用いることにより、信号強度の劣化を最小限に留めな
がら複数波長に対して光利用効率の高い光学系を実現で
きるという効果がある。
る。
る。
る。
る。
ある。
図である。
図である。
化による回折光と透過光の受光状態を示す図である。
素子の共通パッケージ化を図った例を示す図である。
子と受光素子の共通パッケージ化を図った例を示す図で
ある。
ある。
である。
Claims (8)
- 【請求項1】 波長の異なる複数の半導体レーザ光源か
らの光束を、光記録媒体へと導く光学手段を介して上記
光記録媒体上の記録面に照射し、上記記録面により反射
された戻り光束を受光手段により受光しつつ情報の書き
込み及び消去または再生を行う光ピックアップ装置にお
いて、上記記録面により反射された戻り光束を上記受光
手段に導く素子が、領域分割されたホログラムであり、
該ホログラムが複数の波長の戻り光束に対してそれぞれ
2分割するように領域分割されていることを特徴とする
光ピックアップ装置。 - 【請求項2】 請求項1の光ピックアップ装置におい
て、上記記録面により反射された複数の波長の戻り光束
を共通の受光手段で受光することを特徴とする光ピック
アップ装置。 - 【請求項3】 請求項1または2の光ピックアップ装置
において、上記複数の半導体レーザ光源のうち少なくと
も2つが同一のパッケージに入っていることを特徴とす
る光ピックアップ装置。 - 【請求項4】 請求項1または2の光ピックアップ装置
において、上記複数の半導体レーザ光源のうち少なくと
も2つの光源と受光手段が同一のパッケージに入ってい
ることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかの光ピック
アップ装置において、上記光記録媒体へと導く光学手段
として、上記複数の半導体レーザ光源からの光を略平行
光にするコリメートレンズと、該コリメートレンズから
の波長ごとに出射角が異なる出射光をその光学素子を透
過もしくは反射させることにより出射角度の違いを低減
させる機能を有する光学素子とからなることを特徴とす
る光ピックアップ装置。 - 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかの光ピック
アップ装置において、上記ホログラムが偏光方向により
回折効率が異なる偏光ホログラムであることを特徴とす
る光ピックアップ装置。 - 【請求項7】 請求項6の光ピックアップ装置におい
て、上記偏光ホログラムが無機物質を斜め蒸着により形
成した異方性膜または有機物質を配向して形成した異方
性膜からなることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 【請求項8】 請求項6または7の光ピックアップ装置
において、上記半導体レーザ光源の複数の波長すべてに
対して位相が90°±15°ずれる1/4波長板を有す
ることを特徴とする光ピックアップ装置。
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