JP2003077170A

JP2003077170A - 光ピックアップ装置

Info

Publication number: JP2003077170A
Application number: JP2001266617A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Sakurauchi; 澄櫻内; Makoto Suzuki; 鈴木　　誠; Yoriaki Matsunaga; 頼明松永
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2001-09-04
Filing date: 2001-09-04
Publication date: 2003-03-14

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の光ピックアップ装置は、モニタ用受光
素子で検出される光量が十分に確保できないか、あるい
は小型化等へのレイアウト上の問題、更には追加部品に
よるコストアップの問題を有している。【解決手段】半導体レーザ素子１から出射されたレー
ザ光のうち、カップリングレンズ２を透過したレーザ光
は、複合素子１７の中央部に配置された回折格子により
複数の異なる光に分離されて情報記録媒体上に３つのビ
ームスポットを形成する。また、カップリングレンズ２
の外側を通過したレーザ光は、複合素子１７の外周部の
ホログラムを透過してモニタ用受光素子１８へ導かれ
て、半導体レーザ素子１の駆動電流の制御に利用され
る。従って、半導体レーザ素子１からの出射光のすべて
をモニタ受光素子１８へ入射させて有効に利用できるた
め、モニタ用受光素子１８への必要光量を確保すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ピックアップ装置
に係り、特に半導体レーザ素子からの出射光を光情報記
録媒体上に微小なスポット光として照射させ、情報の記
録、再生あるいは消去を行う光ピックアップ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、光情報記録媒体装置は、その用途
を年々多様化すると共に益々高性能、高品質、高付加価
値化している。特に、映像記録可能な装置においては、
据置用、ポータブル用共に需要は増加傾向にあり、特に
その光ピックアップ装置は、より一層の高性能化が求め
られている。

【０００３】図７は従来の光ピックアップ装置の一例の
概略構成図及び光路図を示す。同図に示すように、この
光ピックアップ装置は、半導体レーザ素子１、カップリ
ングレンズ２、回折格子３、ビームスプリッタ４、立上
げミラー５、対物レンズ６、集光レンズ７、シリンドリ
カルレンズ８、多分割受光検出器９及びモニタ用受光素
子１０より構成されている。

【０００４】この従来の光ピックアップ装置の動作につ
いて説明する。半導体レーザ素子１から出射されたレー
ザ光は、カップリングレンズ２により平行光に変換さ
れ、回折格子３により異なる複数の平行光束に分離され
る。異なる複数の平行光束は、ビームスプリッタ４を透
過し、立上げミラー５を経由し、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６により、光情
報記録媒体（図示せず）に微小なスポット光をメインビ
ームとして集光させると同時に、いわゆる３ビーム法に
よりメインビームの走査方向に対して先行する先行ビー
ムと後行する後行ビームを一定間隔に形成する。この先
行ビームと後行ビームは、メインビームが走査するトラ
ックと同一トラック上に、かつ、トラック幅方向に互い
に逆方向にずらした位置に配置する。

【０００５】また、回折格子３により分離された複数の
異なる平行光束の一部は、ビームスプリッタ４の内部に
て反射されてモニタ用受光素子１０に入射し、半導体レ
ーザ素子１の駆動電流の制御に利用される。

【０００６】図示しない光情報記録媒体からの反射光
は、入射時と逆の経路をたどり、対物レンズ６からビー
ムスプリッタ４に入射し、ここで反射分離され、多分割
受光検出器９上で適切なビームスポットの大きさになる
ように集光レンズ７にて集光され、更にシリンドリカル
レンズ８によってフォーカス誤差信号検出手段の非点収
差を発生して多分割受光検出器９に入射する。多分割受
光検出器９は、複数の分割受光部の受光面が適切な位置
に配置されており、各々の分割受光部で光電変換して得
られた受光信号が演算回路（図示せず）において演算さ
れ、いわゆる非点収差法によりフォーカス誤差検出を行
う。

【０００７】図８は従来の光ピックアップ装置の他の例
の概略構成図及び光路図を示す。同図中、図７と同一構
成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図８
において、回折格子３よりの異なる複数の平行光束は、
ビームスプリッタ４を透過し、立上げミラー５を経由し
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６に入射する一方、ビームスプリッタ４の入射面に
て反射されてモニタ用受光素子１１に入射し、半導体レ
ーザ素子１の駆動電流の制御に利用される。

【０００８】図７の従来の光ピックアップ装置では、ビ
ームスプリッタ４の内部にて反射された光をモニタ用受
光素子１０に入射しているのに対し、この従来の光ピッ
クアップ装置では、ビームスプリッタ４の入射面にて反
射されてモニタ用受光素子１１に入射する点が異なる。

【０００９】図９は従来の光ピックアップ装置の更に他
の例の概略構成図及び光路図を示す。同図中、図７と同
一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
図９において、半導体レーザ素子１より出射されたレー
ザ光は、カップリングレンズ２により平行光に変換さ
れ、回折格子３により異なる複数の平行光束に分離され
る。異なる複数の平行光束はビームスプリッタ４を透過
して立上げミラー５を経由し、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６に入射する。

【００１０】また、半導体レーザ素子１からの出射光の
カップリングレンズ２に入射する光束より外側の光束
は、球面反射ミラー１３及び１４でそれぞれ反射されて
モニタ用受光素子１５へ入射され、半導体レーザ素子１
の駆動電流の制御に利用される。この光ピックアップ装
置は、モニタ用受光素子１５にはカップリングレンズ２
に入射する光束より外側の光束、すなわち、ビームスプ
リッタ４に入射する前の光が入射されてモニタが行われ
る点に特徴がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光ピックアップ装置は、いずれもモニタ用受光素子
１０、１１、１５で検出される光量が十分に確保できな
いか、あるいは小型化等へのレイアウト上の問題、更に
は追加部品によるコストアップの問題を有している。

【００１２】すなわち、図７に示した従来の光ピックア
ップ装置では、ビームスプリッタ４の特性によりモニタ
用受光素子１０へ透過する光量が小さい。また、ビーム
スプリッタ４の特性を変えて、モニタ用受光素子１０へ
の透過光量を大きくすると、対物出射光量が減る。ま
た、図８に示した従来の光ピックアップ装置では、ビー
ムスプリッタ４の入射面の反射率を大きくすればモニタ
用受光素子への光量を増大できるが、その場合は対物出
射光量が減るので、その分光情報記録媒体への光量を確
保するために、半導体レーザのパワーを上げることにな
り、効率の低下につながる。更には、モニタ用受光素子
１１のレイアウト上の制限も受ける。

【００１３】更に、図９に示した従来の光ピックアップ
装置では、モニタ用受光素子１５には、ビームスプリッ
タ４に入射する前の光が入射されてモニタが行われるの
で、モニタのための光量を確保できるものの球面反射ミ
ラー１３及び１４を必要とするため、光ピックアップ装
置の全体形状が大型化してしまう。

【００１４】本発明は、以上の点に鑑みなされたもの
で、モニタ用受光素子への必要光量確保、小型化、更に
は低コストを実現し、高精度な記録再生特性を実現し得
る光ピックアップ装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、光源からの出射光をカップリングレンズに
より平行光束としてビームスプリッタを透過させ、対物
レンズにより集光し光情報記録媒体上に微小なスポット
光を形成して、情報の記録又は消去を行い、光情報記録
媒体からの反射光は対物レンズからビームスプリッタを
経て光検出器に入射して再生信号を得る光ピックアップ
装置において、光源からの出射光のカップリングレンズ
に入射する光束より外側の光束の光路を所定方向に曲げ
るホログラムを有する光学素子と、光学素子のホログラ
ムにより光路が曲げられた光束を受光し、その出力に基
づいて光源の出力制御に利用するモニタ用受光素子とを
有する構成としたものである。

【００１６】本発明では、ホログラムを有する光学素子
により光源からの出射光を追加部品無しにモニタ用受光
素子へ導くことができる。また、モニタ用受光素子に入
射する光は、カップリングレンズに入射する光束より外
側の光束を利用することができる。

【００１７】また、本発明は上記の目的を達成するた
め、光源からの出射光のカップリングレンズに入射する
光束より内側の光束の光路を所定方向に曲げるホログラ
ムを有する光学素子と、上記のモニタ用受光素子とを設
けたものである。この発明では、ホログラムを有する光
学素子により光源からの出射光を追加部品無しにモニタ
用受光素子へ導くことができる。また、モニタ用受光素
子に入射する光は、カップリングレンズに入射する光束
より内側の光束を利用することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施の形態につ
いて図面と共に説明する。図１は本発明になる光ピック
アップ装置の第１の実施の形態の概略構成図及び光路図
を示す。同図中、図７乃至図９と同一構成部分には同一
符号を付してある。図１に示す第１の実施の形態は、カ
ップリングレンズ２とビームスプリッタ４の間の光路中
に複合素子１７を設けると共に、モニタ用受光素子１８
を半導体レーザ素子１から出射されたレーザ光を受光す
る位置に配置した点に特徴がある。

【００１９】この実施の形態の動作について説明する。
光源の一例としての半導体レーザ素子１より出射された
レーザ光は、カップリングレンズ２により平行光に変換
された後、複合素子１７に入射する。複合素子１７は、
図２に示すように、ホログラム１７ａの中央部にホログ
ラムに代えて平面形状が円形の回折格子１７ｂを配置し
た構成である。これにより、カップリングレンズ２より
の平行光は、複合素子１７の回折格子１７ｂにより異な
る複数の平行光束に分離される。

【００２０】回折格子１７ｂからの異なる複数の平行光
束は、従来装置と同様に、ビームスプリッタ４を透過
し、立上げミラー５を経由し、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６により、光情報記
録媒体（図示せず）に微小なスポット光をメインビーム
として集光されると同時に、±１次回折光でいわゆる３
ビーム法によりメインビームの走査方向に対して先行す
る先行ビームと後行する後行ビームが一定間隔に形成さ
れる。

【００２１】周知のように、上記の先行ビームは、メイ
ンビームが走査するトラックの両側の隣接トラックのう
ち、一方の隣接トラックとメインビーム走査トラックと
の境界付近を中心位置としてトラック幅の略半分ずつの
大きさのスポットを形成し、後行ビームは、他方の隣接
トラックとメインビーム走査トラックとの境界付近を中
心位置としてトラック幅の略半分ずつの大きさのスポッ
トを形成する。

【００２２】半導体レーザ素子１から出射されたレーザ
光のうち、カップリングレンズ２を透過したレーザ光
は、上記のように複合素子１７の中央部に配置された回
折格子１７ｂにより複数の異なる光に分離されて情報記
録媒体上に３つのビームスポットを形成するが、カップ
リングレンズ２の外側を通過したレーザ光は、複合素子
１７の外周部のホログラム１７ａを透過してモニタ用受
光素子１８へ導かれて、記録／再生用光パワーを所定光
量にするためのＡＰＣ制御系光量検出に用いられる。な
お、ホログラム１７ａは、モニタ用受光素子１８へ導か
れるように適当な溝形状を有するものとする。

【００２３】図示しない光情報記録媒体からの反射光
は、入射時と逆の経路をたどり、対物レンズ６からビー
ムスプリッタ４に入射し、ここで反射分離され、多分割
受光検出器９上で適切なビームスポットの大きさになる
ように集光レンズ７にて集光され、更にシリンドリカル
レンズ８によってフォーカス誤差信号検出手段の非点収
差を発生して多分割受光検出器９に入射する。

【００２４】多分割受光検出器９は、複数の分割受光部
の受光面が適切な位置に配置されており、各々の分割受
光部で光電変換して得られた受光信号が演算回路（図示
せず）において演算され、いわゆる非点収差法によりフ
ォーカス誤差検出を行う。なお、記録時には、半導体レ
ーザ素子１から出射されるレーザ光が、記録しようとす
る情報に応じて光強度が変調され、光記録媒体上にレー
ザ光の変調された光強度に応じたマークの有無により記
録が行われる。

【００２５】また、再生時には半導体レーザ素子１から
一定の光強度のレーザ光を出射し、上記の多分割受光検
出器９の各々の分割受光部で光電変換して得られた受光
信号を、上記のフォーカス誤差検出を行う演算式とは異
なる所定の演算式に従った演算を行うことで、光情報記
録媒体に記録されている情報の再生信号を得ることがで
きる。更に、所定の強度の光ビームを記録媒体に照射す
ることで、消去を行うことができる。以上の記録、再
生、消去動作自体は公知であり、また、本発明の要旨で
はないので、その詳細な説明は省略する。

【００２６】このように、この実施の形態では、複合素
子１７を有することで追加部品無しにモニタ用受光素子
１８へ光を導くことができる。また、本実施の形態で
は、追加部品が無いため、光ピックアップ装置の部品レ
イアウトの自由度を確保できる。更に、この実施の形態
では、モニタ用受光素子１８に入射する光は、カップリ
ングレンズ２に入射する光束より外側の光束を利用して
いるため、半導体レーザ素子１の出射光のすべてを有効
に利用することができる。

【００２７】なお、複合素子１７は、図１においてカッ
プリングレンズ２とビームスプリッタ４の間に位置して
いるが、半導体レーザ素子１とカップリングレンズ２の
間の光路中にあってもよい。

【００２８】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。図３は本発明になる光ピックアップ装置の第
２の実施の形態の概略構成図及び光路図を示す。同図
中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明
を省略する。図３に示す実施の形態は、カップリングレ
ンズ２とビームスプリッタ４との間の光路中に、複合素
子２０を配置すると共に、複合素子２０を透過した光を
モニタ用受光素子２１が受光するようにした点に特徴が
ある。

【００２９】図３において、半導体レーザ素子１より出
射されたレーザ光は、カップリングレンズ２により平行
光に変換された後、複合素子２０に入射する。複合素子
２０は、図４に示すように、光入射面側から見たときに
矩形のホログラム２０ａの中央部に、ホログラムに代え
て四角形状の回折格子２０ｂを配置した構造とされてい
る。

【００３０】ところで、半導体レーザ素子１から出射さ
れた光は、楕円かつ発散している。発散光については、
カップリングレンズ２より平行光に変換されるが、楕円
光については、ビームスプリッタ４の入射面によりビー
ム整形される（これは従来例、実施の形態すべてについ
ていえる）。しかしながら、半導体レーザ素子１より出
射されカップリングレンズ２により平行光に変換された
光束の１００％がビームスプリッタ４に入射する必要は
なく、入射しない一部の光が複合素子２０の外周部のホ
ログラム２０ａないし２０ａ１ないし２０ａ２を経て光
路が変えられてモニタ用受光素子２１へ導かれ、半導体
レーザ素子１の駆動電流制御に利用される。

【００３１】これにより、カップリングレンズ２により
平行光に変換されたレーザ光は、複合素子２０の中央部
の回折格子２０ｂにより複数の異なる光に分離された
後、ビームスプリッタ４を透過し、立上げミラー５を経
由し、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６に入射する。

【００３２】一方、これと同時に、カップリングレンズ
２の内側を通過した光束の一部は、複合素子２０の外周
部のホログラム２０ａを経て光路が変えられてモニタ用
受光素子２１へ導かれ、半導体レーザ素子１の駆動電流
の制御に利用される。なお、ホログラム２０ａは、モニ
タ用受光素子２１へ導かれるように適当な溝形状を有す
るものとする。

【００３３】このように、本実施の形態によれば、複合
素子２０を有することで追加部品なしにモニタ用受光素
子２１へ光を導くことができる。また、本実施の形態で
は、追加部品が無いため、光ピックアップ装置の部品レ
イアウトの自由度を確保できる。更に、本実施の形態で
は、カップリングレンズ２に入射する光束より内側の光
束をモニタ用受光素子２１の入射光に利用するため、光
ピックアップ装置の全体形状の小型化を実現できる。

【００３４】なお、複合素子２０は、図４ではホログラ
ム２０ａが外周部全体に存在しているが、モニタ用受光
素子２１へ導かれる光が半導体レーザ素子１の駆動電流
制御に十分確保されるならばどのような構造でもよく、
よって、例えば図５に２０ａ１及び２０ａ２で示すよう
に、外周部全体でなく、回折格子２０ｂの両側に配置し
てもよい。

【００３５】次に、本発明の第３の実施の形態について
説明する。図６は本発明になる光ピックアップ装置の第
３の実施の形態の概略構成図及び光路図を示す。同図
中、図１。図４と同一構成部分には同一符号を付し、そ
の説明を省略する。図６に示す第３の実施の形態は、カ
ップリングレンズ２とビームスプリッタ４との間の光路
中に、複合素子２０を配置すると共に、複合素子２０を
透過した光の光路を曲げるため、ミラー２５とプリズム
２６を配置してモニタ用受光素子２４が受光できるよう
にした点に特徴がある。

【００３６】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。図６において、半導体レーザ素子１より出射された
レーザ光は、カップリングレンズ２により平行光に変換
された後、複合素子２０に入射する。複合素子２０は、
図４に示すように、光入射面側から見たときに矩形のホ
ログラム２０ａの中央部に、ホログラムに代えて四角形
状の回折格子２０ｂを配置した構造とされている。

【００３７】ところで、半導体レーザ素子１から出射さ
れた光は、楕円かつ発散している。発散光については、
カップリングレンズ２より平行光に変換されるが、楕円
光については、ビームスプリッタ４の入射面によりビー
ム整形される（これは従来例、実施の形態すべてについ
ていえる）。しかしながら、半導体レーザ素子１より出
射されカップリングレンズ２により平行光に変換された
光束の１００％がビームスプリッタ４に入射する必要は
なく、入射しない一部の光が複合素子２０の外周部のホ
ログラム２０ａないし２０ａ１ないし２０ａ２を経てミ
ラー２５、プリズム２６にて光路が変えられてモニタ用
受光素子２１へ導かれ、半導体レーザ素子１の駆動電流
制御に利用される。

【００３８】これにより、カップリングレンズ２により
平行光に変換されたレーザ光は、複合素子２０の中央部
の回折格子２０ｂにより複数の異なる光に分離された
後、ビームスプリッタ４を透過し、立上げミラー５を経
由し、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６に入射する。なお、紙面と平行な方向につ
いては、主にミラー２５、プリズム２６で曲げるが、紙
面と垂直な方向については、主にホログラム２０ａで光
束を曲げる。

【００３９】一方、これと同時に、カップリングレンズ
２の内側を通過した光束の一部は、複合素子２０の外周
部のホログラム２０ａを経て光路が変えられ、更にホロ
グラム２０ａでの光路の曲げを補うため、ミラー２５で
反射されると共に、プリズム２６により屈折及び反射さ
れてモニタ用受光素子２４へ導かれ、ここで受光されて
その光電変換信号が、半導体レーザ素子１の駆動電流の
制御に利用される。

【００４０】ここで、ホログラム２０ａによる光束の曲
げ角と溝幅の関係は、次の式で求まる。 θ＝ａｒｃｓｉｎ（λ／ａ／Ｌ） θ：光束の曲げ角、 λ：波長、ａ：溝幅Ｌ：バイナリー化レベル数（２、４、８、・・・）

【００４１】この式から、溝幅ａと波長λを決めれば光
束の曲げ角θが求まるが、製造可能な溝幅ａの限界から
光束の曲げ角θの上限も決まる。この光束の曲げ角θ以
上に光束を曲げたい場合に、前記ミラー２５、プリズム
２６を用いる事でより大きい曲げ角を実現し、光ピック
アップ装置の部品レイアウトの自由度を確保できる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ホログラムを有する光学素子により、追加部品無しにモ
ニタ用受光素子へ光を導くようにしたため、光ピックア
ップ装置の部品レイアウトの自由度を確保できる。

【００４３】また、本発明によれば、モニタ用受光素子
に入射する光は、カップリングレンズに入射する光束よ
り外側の光束を利用することにより、光源の出射光のす
べてを有効に利用するようにしたため、モニタ用受光素
子への必要光量を確保することができ、高精度な記録再
生特性を低コストで実現することができる。

【００４４】更に、本発明によれば、カップリングレン
ズに入射する光束より内側の光束をモニタ用受光素子の
入射光に利用するようにしたため、光ピックアップ装置
の全体形状の小型化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成図及び光
路図である。

【図２】図１中の複合素子の一例の構成図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態の概略構成図及び光
路図である。

【図４】図３の複合素子の一例の構成図である。

【図５】図３の複合素子の他の例の構成図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態の概略構成図及び光
路図である。

【図７】従来の光ピックアップ装置の一例の概略構成図
及び光路図である（ビームスプリッタ内部での分光）。

【図８】従来の光ピックアップ装置の他の例の概略構成
図及び光路図である（ビームスプリッタ入射面での反射
利用）。

【図９】従来の光ピックアップ装置の更に他の例の概略
構成図及び光路図である（球面ミラーを用いた方法）。

【符号の説明】

１半導体レーザ素子２カップリングレンズ３回折格子４ビームスプリッタ５立上げミラー６対物レンズ７集光レンズ８シリンドリカルレンズ９多分割受光検出器１７、２０複合素子１７ａ、２０ａホログラム１７ｂ、２０ｂ回折格子１８、２１、２４モニタ用受光素子２５ミラー２６プリズム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松永頼明神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番地日本ビクター株式会社内Ｆターム(参考） 5D119 AA01 AA03 AA43 HA13 JA02 JA23 5D789 AA01 AA03 AA43 HA13 JA02 JA23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの出射光をカップリングレンズ
により平行光束としてビームスプリッタを透過させ、対
物レンズにより集光し光情報記録媒体上に微小なスポッ
ト光を形成して、情報の記録又は消去を行い、前記光情
報記録媒体からの反射光は前記対物レンズから前記ビー
ムスプリッタを経て光検出器に入射して再生信号を得る
光ピックアップ装置において、前記光源からの出射光の前記カップリングレンズに入射
する光束より外側の光束の光路を所定方向に曲げるホロ
グラムを有する光学素子と、前記光学素子のホログラムにより光路が曲げられた前記
光束を受光し、その出力に基づいて前記光源の出力制御
に利用するモニタ用受光素子とを有することを特徴とす
る光ピックアップ装置。
【請求項２】光源からの出射光をカップリングレンズ
により平行光束としてビームスプリッタを透過させ、対
物レンズにより集光し光情報記録媒体上に微小なスポッ
ト光を形成して、情報の記録又は消去を行い、前記光情
報記録媒体からの反射光は前記対物レンズから前記ビー
ムスプリッタを経て光検出器に入射して再生信号を得る
光ピックアップ装置において、前記光源からの出射光の前記カップリングレンズに入射
する光束より内側の光束の光路を所定方向に曲げるホロ
グラムを有する光学素子と、前記光学素子のホログラムにより光路が曲げられた前記
光束を受光し、その出力に基づいて前記光源の出力制御
に利用するモニタ用受光素子とを有することを特徴とす
る光ピックアップ装置。