JP2004005944A - 光ピックアップ及びくさび型ビームスプリッタ - Google Patents
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Abstract
【課題】光ピックアップ及びくさび型ビームスプリッタを提供する。
【解決手段】プレート型ビームスプリッタ25に収束光または発散光が入射する光学的な構成を有し、フロント光検出器26の有効受光領域において、プレート型ビームスプリッタ25における内部反射による光の干渉無しに光を受光し得ると共に、くさび型ビームスプリッタおよびこれを備え、フロント光検出器26の有効受光領域において内部反射による光の干渉無しに光を受光し得る光ピックアップ。よって、光源の光出力に正確に比例する光量を検出できて光源の光出力を正確に制御できる結果、光源の光出力の線形性が大幅に改善され、さらに、くさび型ビームスプリッタが適正な反射率および透過率を有するように設けられる。光ピックアップに適用した場合、受光部における検出光量の不足およびフロント光検出器26への受光量の不足現象を防ぐことができる。
【選択図】 図4
【解決手段】プレート型ビームスプリッタ25に収束光または発散光が入射する光学的な構成を有し、フロント光検出器26の有効受光領域において、プレート型ビームスプリッタ25における内部反射による光の干渉無しに光を受光し得ると共に、くさび型ビームスプリッタおよびこれを備え、フロント光検出器26の有効受光領域において内部反射による光の干渉無しに光を受光し得る光ピックアップ。よって、光源の光出力に正確に比例する光量を検出できて光源の光出力を正確に制御できる結果、光源の光出力の線形性が大幅に改善され、さらに、くさび型ビームスプリッタが適正な反射率および透過率を有するように設けられる。光ピックアップに適用した場合、受光部における検出光量の不足およびフロント光検出器26への受光量の不足現象を防ぐことができる。
【選択図】 図4
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は光源の光出力を正確にコントロールし得る光学的な構成を有する光ピックアップ及びくさび型ビームスプリッタに関する。
【0002】
【従来の技術】
光ピックアップは、非接触式により記録媒体に/から情報を書込み/読出しする装置である。この種の光ピックアップには、光源からの出射光を記録媒体へ向かわせると共に、記録媒体からの反射光を光検出器へ向かわせるための光路変換デバイスが備えられている。通常、光路変換デバイスとしてはキュービック型ビームスプリッタやプレート型ビームスプリッタが用いられる。
【0003】
キュービック型ビームスプリッタはかなり大体積であるために、薄型光ピックアップ系を構成するに当たり空間の自由度が足りず、しかもプレート型ビームスプリッタに比べて高コストである。
【0004】
従って、薄型および/または低価型光ピックアップにおいては、光路変換デバイスとして、キュービック型ビームスプリッタに比べて低コストであり、光ピックアップ系を構成するに当たりキュービック型ビームスプリッタに比べて空間の自由度が大きいプレート型ビームスプリッタを採用している。
【0005】
一方、光ピックアップは、記録に際して光出力をより正確にコントロールするために、光源からの出射光のうち一部を検出するフロント光検出器を備える。このフロント光検出器における検出信号が自動パワーコントロール(APC:AutoPowerControl)信号となる。前記APC信号は光源の光出力を制御するドライブにフィードバックされ、光源から記録および/または再生に必要とされる適正な光出力が出るように光源の光出力を制御するのに用いられる。
【0006】
しかしながら、光源から発散光として出射された光がコリメーティングレンズにより平行光に変えられてプレート型ビームスプリッタに入射するような光学的な構成を有する光ピックアップにおいて、光源から出射されてプレート型ビームスプリッタに/から透過/反射された後にフロント光検出器へ向かう光と、プレート型ビームスプリッタにおいて内部反射された後に前記フロント光検出器へ向かう光とは互いに平行なために干渉が起こる結果、フロント光検出器におけるAPC信号が光源からの出射光量に正確に比例しなくなる。
【0007】
例えば、図1に示された如く、プレート型ビームスプリッタ1に平行光3が入射すれば、プレート型ビームスプリッタ1をそのまま透過した光4と、プレート型ビームスプリッタ1の第2および第1鏡面1b,1aにおいて順次に内部反射された後に前記光4と平行に進む光5とはフロント光検出器の有効受光領域内に入射して互いに干渉を引き起こしてしまう。このため、たとえ光源の光出力を線形的に変えたとしても、フロント光検出器により受光されて電気信号に変換されたAPC信号は線形的に変わらなくなる。
【0008】
そこで、プレート型ビームスプリッタに平行光を入射させる光学系によっては、光源の光出力を正確にコントロールし得ない。
【0009】
一方、キュービック型ビームスプリッタを用いれば、出力光量のモニタリングのための光検出時に干渉による問題は生じない。しかしながら、例えば、相異なる波長を有する2種類の光の経路を変えるために用いられる通常のキュービック型ビームスプリッタは、前記2種類の光のうちどちらか一方の波長の光に対しては受光部における検出光量の不足を引き起こし、且つ、他方の波長の光に対してはフロント光検出器側に反射光量を適宜に分配できず、出力光量のモニタリングのための光量不足現象を引き起こす恐れがある。
【0010】
図2は、DVD向けの赤色光及びCD向けの赤外線光の進行経路を変えるために用いられる従来のキュービック型ビームスプリッタの透過率グラフ、および理想的な仕様を有する光路変換デバイスの透過率グラフを対照して示す。図2中、実線は、従来のキュービック型ビームスプリッタにおけるS偏光およびP偏光に対しての透過率曲線であり、点線は、受光部における検出光量の不足および出力光量のモニタリングのためのフロント光検出器への受光量の不足現象を防ぐためにシステムの要求に応えて製作された、理想的な光路変換デバイスにおけるS偏光およびP偏光に対しての透過率曲線である。図2中、Δλ1は、光ピックアップに用いられる赤色光の波長範囲であっておおよそ645nm〜685nmを有し、Δλ2は、光ピックアップに用いられる赤外線光の波長範囲であっておおよそ770nm〜810nmを有する。
【0011】
一般に、光学素子においては、コーティング特性上S偏光がP偏光よりも高透過率を有し、DVD向けの赤色光およびCD向けの赤外線光の進行経路を変えるために用いられる通常のキュービック型ビームスプリッタの場合にも同様である。
【0012】
図2を参照すれば、従来のキュービック型ビームスプリッタにおいては、波長範囲Δλ1におけるS偏光の透過率がおおよそ50%ほど高いため受光部における検出光量の不足現象が生じる可能性があり、波長範囲Δλ2におけるP偏光の透過率が90%よりも高いため出力光量のモニタリングのためのフロント光検出器への受光量の不足現象が生じる可能性もある。
【0013】
図3Aおよび図3Bは、図2の如き透過率特性を有する通常のキュービック型ビームスプリッタ5における、入射光の偏光による光量分割を示す。図3Aおよび図3Bを参照すれば、キュービック型ビームスプリッタ5の4面5a,5b,5c,5dのうち第1および第2面5a,5bには光源からの相異なる波長の出射光が入射し、第3面5cは光ディスクに面し、そして第4面5dはフロント光検出器と向かい合う。
【0014】
前記第1面5aを介して入射する赤色光L1はキュービック型ビームスプリッタ5の鏡面5eから反射されて光ディスクへ向かう。第2面5bを介して入射する赤外線光L2はキュービック型ビームスプリッタ5の鏡面5eを透過して光ディスクへ向かう。
【0015】
光ピックアップにおいて光源として用いられる半導体レーザが主として直線偏光を出射するということを考慮に入れるとき、図3Aおよび図3Bに示された如く、光源からの出射光と光ディスクからの反射光との干渉を最小化させるために、これら2種類の光が相異なる偏光を有するように光ピックアップ系を構成することが好ましい。光源からの出射光と光ディスクからの反射光とが互いに直交偏光となるように、例えば、キュービック型ビームスプリッタと対物レンズとの間に1/4波長板を配する。
【0016】
図2の透過率曲線を考慮に入れるとき、キュービック型ビームスプリッタ5の第1面5aにはDVD向けの赤色光L1が入射し、且つ、第2面5bにはCD向けの赤外線光L2が入射するように光ピックアップ系が配される。
【0017】
図3Aを参照すれば、通常のキュービック型ビームスプリッタ5は、第1面5aを介して入射するP偏光の赤色光L1をおおよそ90%ほど反射させて10%ほど透過させる。さらに、光ディスクから反射されて戻るS偏光の赤色光L1をおおよそ50%ほど透過および反射させる。従って、入射した赤色光L1のうちおおよそ10%がフロント光検出器へ向かうため、出力光量のモニタリングに十分な光量の赤色光L1がフロント光検出器に受光される。しかしながら、光ディスクから反射されてキュービック型ビームスプリッタ5に入射する光のうち、反射後に元の光路へ進む赤色光L1はほぼ50%に過ぎないため、受光部における赤色光L1の検出光量の不足現象が生じる可能性がある。
【0018】
図3Bを参照すれば、通常のキュービック型ビームスプリッタ5は、第2面5bを介して入射するP偏光の赤外線光L2をおおよそ95%ほど透過させて光ディスクへ向かわせ、おおよそ5%は反射させてフロント光検出器へ向かわせる。また、光ディスクから反射されて戻るS偏光の赤外線光L2をおおよそ97%ほど透過させて3%のみを反射させる。従って、光ディスクから反射されてキュービック型ビームスプリッタ5に入射した光のうち、透過後に元の光路へ進む赤外線光L2はほぼ97%となるため、受光部における赤外線光L2の検出光量は十分である。しかしながら、赤外線光L2の約5%のみがフロント光検出器へ向かうため、出力光量のモニタリングに十分な光量の赤外線光L2がフロント光検出器で受光できず、出力光量のモニタリングのための検出光量の不足現象が起こる可能性がある。
【0019】
前述した如く、キュービック型ビームスプリッタにおいてS偏光である赤色光の反射率が約50%と低い理由は、空気よりも高屈折率を有する光学ガラス内において反射がなされるためである。さらに、キュービック型ビームスプリッタにおいて、図2に点線にて示された如く、偏光による理想的な仕様は、光が光学ガラス内において反射される場合には、媒質間の境界面に対しての入射光の円弧角が30°以内である。図3Aおよび図3Bに示された如く、キュービック型ビームスプリッタ5における入射光の円弧角は45°となるため、通常のキュービック型ビームスプリッタ5は理想的な仕様を満足し難い。
【0020】
従って、前述した如く、光路変換デバイスとして2鏡面1a,1bが互いに平行な通常のプレート型ビームスプリッタ1を用いる場合には、プレート型ビームスプリッタ1における内部反射による干渉が原因となって光源の光出力を正確にコントロールし得ない。
【0021】
さらに、光路変換デバイスとして通常のキュービック型ビームスプリッタ5を用いる場合には、受光部における検出光量の不足および出力光量のモニタリングのための検出光量の不足現象が起こる恐れがある。出力光量のモニタリングのための検出光量の不足現象が起これば、光出力の正確なコントロールが不可能になる。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、プレート型ビームスプリッタにおける内部反射による干渉無しにフロント光検出器における光量検出が可能な光学的な構成を有することにより、光出力をより正確にコントロールし得る光ピックアップを提供するところにある。
【0023】
さらに、本発明の他の目的は、光ピックアップへの採用に際し、内部反射による干渉無しにフロント光検出器における光量検出が可能なくさび型ビームスプリッタを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係る光ピックアップは、光を出射する少なくとも一つの光源と、入射光を集束させて記録媒体に光スポットとして結ばせる対物レンズと、入射光を所定の割合にて透過および反射させるプレート型ビームスプリッタと、記録媒体の記録面からの反射光を受光して情報信号および/または誤差信号を検出する少なくとも一つのメイン光検出器と、前記プレート型ビームスプリッタの一側に設けられ、前記プレート型ビームスプリッタへの透過光および/または前記プレート型ビームスプリッタからの反射光を受光して前記光源の光出力をコントロールするためのAPC信号を生じさせるフロント光検出器と、前記光源とプレート型ビームスプリッタとの間に設けられ、前記プレート型ビームスプリッタへ向かう光を収束または発散させる少なくとも一枚のコリメーティングレンズと、を備えることを特徴とする。
【0024】
本発明の一特徴によれば、前記光源は、相異なる波長の光を出射する第1および第2光源を備えてフォーマットの相異なる2種以上の記録媒体を互換採用しうるように設けられる。
【0025】
この時、前記フロント光検出器は、前記第1および第2光源の光出力をコントロールするためのAPC信号を生じさせるために用いられる。
【0026】
ここで、前記コリメーティングレンズは、前記第1光源から出射されてプレート型ビームスプリッタへ向かう光を収束または発散させる第1コリメーティングレンズおよび/または前記第2光源から出射されてプレート型ビームスプリッタへ向かう光を収束または発散させる第2コリメーティングレンズを備える。
【0027】
ここで、好ましくは、前記第1および第2光源のうちどちらか一方はCD系の光ディスクの記録および/または再生に適した赤外線波長の光を出射し、他方の一つはDVD系の光ディスクの記録および/または再生に適した赤色波長の光を出射する。
【0028】
さらに、好ましくは、前記光源から前記コリメーティングレンズへの入射光が光軸に対してなす角度をμとし、前記コリメーティングレンズを通って出射される光が光軸に対してなす角度をμ0とし、前記コリメーティングレンズの倍率をmとしたとき、前記コリメーティングレンズは下記式を満たす。
【0029】
m=μ/μ0
0.018≦|m|≦0.056
【0030】
ここで、好ましくは、前記光源は、CD系の光ディスクおよび/またはDVD系の光ディスクの記録および/または再生に適した赤外線波長または赤色波長の光を出射する。
【0031】
前記目的を達成するために、本発明に係る光ピックアップは、光を出射する少なくとも一つの光源と、入射光を集束させて記録媒体に光スポットとして結ばせる対物レンズと、入射光を所定の割合にて透過および反射させ、第1および第2鏡面が互いに所定の角度をなすくさび型ビームスプリッタと、記録媒体の記録面からの反射光を受光して情報信号および/または誤差信号を検出する少なくとも一つのメイン光検出器と、前記くさび型ビームスプリッタの一側に設けられ、前記プレート型ビームスプリッタへの透過光および/または前記プレート型ビームスプリッタからの反射光を受光して前記光源の光出力をコントロールするためのAPC信号を生じさせるフロント光検出器と、を備えることを特徴とする。
【0032】
ここで、前記光源は、相異なる波長の光を出射する第1および第2光源を備えてフォーマットの相異なる2種以上の記録媒体を互換採用しうるように設けられる。
【0033】
この時、好ましくは、前記フロント光検出器は、前記第1および第2光源の光出力をコントロールするためのAPC信号を生じさせるために用いられる。
【0034】
前記目的を達成するために、本発明に係るくさび型光ピックアップは、入射光を所定の割合にて透過および反射させるために第1および第2鏡面を備え、前記第1および第2鏡面がなす角度Aは下記式を満たすことを特徴とする。
【0035】
0.3°≦|A|≦3.0°
【0036】
前記目的を達成するために、本発明に係るくさび型光ピックアップは、入射光を所定の割合にて透過および反射させるために第1および第2鏡面を備え、前記第1鏡面は入射光を所定の割合にて透過および反射させ、前記第1鏡面はS偏光の赤色光に対して50%よりも大きい反射率、およびP偏光の赤外線光に対して5%よりも大きい内部反射率を有するように設けられたことを特徴とする。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき、本発明の好適な実施形態による光ピックアップについて詳細に説明する。
本発明の第1実施形態による光ピックアップは、図4に示された如く、相異なる波長の光を出射する2つの光源およびプレート型ビームスプリッタを備え、2つの光源のうち少なくともどちらか一方からの出射光を収束光または発散光にしてプレート型ビームスプリッタへ向かわせる少なくとも一枚のコリメーティングレンズをさらに配して、プレート型ビームスプリッタにおける内部反射による干渉の影響無しに光源の光出力に比例する光量を検出しうる光学的な構成を有する点にその特徴がある。
【0038】
図4は、本発明の第1実施形態による光ピックアップの光学的な構成の一例を概略的に示しており、図5は、図4の第1ホログラム光モジュール20からの第1入射光21aを第1コリメーティングレンズ24により僅かな収束光に変える光学的な配置を示している。
【0039】
図4および図5を参照すれば、本発明の第1実施形態による光ピックアップは、フォーマットが相異なる2種以上の記録媒体、例えば、低密度の光ディスクおよび高密度の光ディスクを互換採用しうるものであって、第1および第2ホログラム光モジュール20,30と、入射光を集束させて記録媒体10の記録面に光スポットとして結ばせる対物レンズ29と、入射光を所定の割合にて透過および反射させるプレート型ビームスプリッタ25と、第1および第2ホログラム光モジュール20,30とプレート型ビームスプリッタ25との間にそれぞれ配された第1および第2コリメーティングレンズ24,34と、第1ホログラム光モジュール20からの光出力をコントロールするための信号を検出するフロント光検出器26とを備えてなる。図4中、符号27,37はそれぞれ反射ミラーである。本発明の第1実施形態による光ピックアップが適用される光記録および/または再生機器に応じては、前記反射ミラー27,37が設けられなくても良い。
【0040】
前記第1ホログラム光モジュール20は、図6に示された如く、高密度の光ディスクの記録および/または再生に適した所定波長の光を出射する第1光源21、第1ホログラム素子23および第1メイン光検出器22がモジュール化されたものである。また、前記第2ホログラム光モジュール30は、図6に示された如く、低密度の光ディスクの記録および/または再生に適するように前記第1光源21とは異なる波長の光を出射する第2光源31、第2ホログラム素子33および第2メイン光検出器32がモジュール化されたものである。
【0041】
本発明の第1実施形態による光ピックアップがCD系の光ディスクおよびDVD系の光ディスク互換型である場合、好ましくは、前記第1光源21は、赤色波長領域(おおよそ645nm〜685nmの波長範囲、好ましくは、650nm)の第1光21aを出射するように、且つ、第2光源31は、赤外線波長領域(おおよそ770nm〜810nmの波長範囲、好ましくは、780nm)の第2光31aを出射するように設けられる。前記第1および第2光源21,31としては、半導体レーザを備えることができる。
【0042】
ここで、本発明の第1実施形態による光ピックアップがDVD系の光ディスクおよび次世代DVD系の光ディスク互換型である場合、前記第1光源21は赤色波長領域の第1光21aを出射するように、且つ、前記第2光源31は青色波長領域の第2光31aを出射するように設けられる。
【0043】
前記第1および第2ホログラム素子23,33はそれぞれ光路変換デバイスとして働き、第1および第2光源21,31からの第1および第2出射光21a,31aは真直ぐに透過させ、記録媒体10から反射されて第1および第2ホログラム光モジュール20,30へ戻る第1および第2光21a,31aは+1次または−1次に回折させて第1および第2メイン光検出器22,32に受光させる。
【0044】
前記第1および第2メイン光検出器22,32はそれぞれ記録媒体10から反射されて前記対物レンズ29およびプレート型ビームスプリッタ25を通って入射する第1および第2光21a,31aを受光して情報信号および/または誤差信号を検出する。
【0045】
ここで、本発明の第1実施形態による光ピックアップは光路変換デバイスであって、前述した如く、第1および第2ホログラム素子23,33を備えるのに代えて、第1および第2光21a,31aそれぞれの進行経路を変えるためにキュービック型ビームスプリッタやプレート型ビームスプリッタなどの他の種類の光路変換デバイスを備え、第1光源21および第1光検出器22、第2光源31および第2光検出器32が互いに別々に配されるような構造を有しても良い。
【0046】
本発明の第1実施形態による光ピックアップにおいて、前記フロント光検出器26が高密度の光ディスク、例えば、DVD系の光ディスクへの記録に際して光出力コントロールに用いられる場合、前記第1コリメーティングレンズ24は、第1光源21から発散光として出射される第1光21aを平行光に近く、すなわち、僅かな収束光または僅かな発散光に変えるように配される。
【0047】
すなわち、前記第1コリメーティングレンズ24への発散光を平行光に変える場合に比べて第1光源21の方へ、または第1光源21から遠ざかる方へ移動させた状態で配すれば、第1コリメーティングレンズ24は第1入射光21aを僅かな収束光または僅かな発散光に変えることができる。
【0048】
図5は、第1光源21と第1コリメーティングレンズ24との間が第1コリメーティングレンズ24の焦点距離fよりも所定値αだけさらに遠く離れるように第1コリメーティングレンズ24を配した場合、第1光源21から第1コリメーティングレンズ24への第1入射光21aが僅かな収束光となる例を示している。
【0049】
本発明の第1実施形態による光ピックアップにおいて、前記第1光源21から前記第1コリメーティングレンズ24への第1入射光21aが光軸に対してなす角度をμとし、前記第1コリメーティングレンズ24を通って出射する第1光21aが光軸に対してなす角度をμ0とし、そして前記第1コリメーティングレンズ24の倍率をmとしたとき、前記第1コリメーティングレンズ24は、下記式(1)を満たすことが好ましい。
【0050】
m=μ/μ0 ・・・(1)
0.018≦|m|≦0.056
【0051】
ここで、前記倍率mが0よりも大きければ、第1コリメーティングレンズ24を通って出射する第1光21aが僅かな発散光となり、前記倍率mが0よりも小さければ、第1コリメーティングレンズ24を通って出射する第1光21aが僅かな収束光となる。
【0052】
前述した如く、第1コリメーティングレンズ24により第1光源21から発散光として出射された第1光21aを平行光に近く、すなわち、僅かな収束光または僅かな発散光に変える場合、第1光源21から出射されてプレート型ビームスプリッタ25を透過した後にフロント光検出器26へ向かう第1光と、前記プレート型ビームスプリッタ25において内部反射された後に前記フロント光検出器26へ向かう第1光との間の干渉の影響なしにフロント光検出器26における光量を検出可能である。
【0053】
例えば、第1コリメーティングレンズ24および第1光源21が第1コリメーティングレンズ24の焦点距離よりも短く配されて、図7に示された如く、前記第1コリメーティングレンズ24を通ってプレート型ビームスプリッタ25へ向かう第1光21aが僅かな発散光であり、フロント光検出器26が第1光源21から入射して第1コリメーティングレンズ24を透過した光を受光するように配されるとき、前記プレート型ビームスプリッタ25を透過してフロント光検出器26へ向かう第1光21a’と、プレート型ビームスプリッタ25において2回以上に内部反射された後にフロント光検出器26へ向かう第1光21a”とは互いに平行ではないため、フロント光検出器26の有効受光領域内における、前記第1光21a’,21a”の間の干渉を無くすことができる。
【0054】
ここで、フロント光検出器26の有効受光領域は第1光21aのビーム径よりも小さいため、後述する図12と同様に、第1光21a’,21a”の間に干渉が起こらないところにフロント光検出器26の有効受光領域を配することにより、内部反射による干渉の影響なしに第1光源21の光出力に比例する光量が検出可能になる。
【0055】
従って、本発明の第1実施形態による光ピックアップを用いれば、フロント光検出器26においては、第1光源21の光量に正確に比例するAPC信号を生じさせることができる。この生じたAPC信号を第1光源21を駆動するドライブにフィードバックして第1光源21の光出力を制御すれば、第1光源21をして線形性を有する記録パワーを出力させられるので、高密度の光ディスク、例えば、DVD系の光ディスクへの記録に際し、第1光源21から所望の記録パワーを有する第1光21aが出射可能に第1光源21の光出力を正確に制御することができる。
【0056】
すなわち、図1に示された如く、プレート型ビームスプリッタ1に平行光が入射する場合には、プレート型ビームスプリッタ1から/へ反射/透過されてフロント光検出器へ向かう光およびプレート型ビームスプリッタ1において内部反射された後にフロント光検出器へ向かう光の間に干渉が起こって記録パワーの線形性に問題が生じるものの、図4ないし図7に示された如く、本発明の第1実施形態による光ピックアップと同様に、コリメーティングレンズを光源から発散光として入射する光を僅かな発散光または僅かな収束光に変えるように配すれば、記録パワーの線形性を改善できる結果、記録時に光出力のより正確なコントロールが可能である。
【0057】
一方、前記第2コリメーティングレンズ34は、例えば、第2光源31から発散光として出射される第2光31aを平行光に変えるように配されても良い。
【0058】
また、前記第1コリメーティングレンズ24は、第1光源21から発散光として入射する第1光21aを平行光に変えるように配され、第2コリメーティングレンズ34は、第2光源31から発散光として入射する第2光31aを僅かな発散光または僅かな収束光に変えるように配されても良い。この場合、前記フロント光検出器26は、第2光源31の光出力のコントロールのために用いられる。
【0059】
さらに、前記第1および第2コリメーティングレンズ24,34が共に第1および第2光源21,31から発散光として入射する第1および第2光21a,31aを僅かな発散光または僅かな収束光に変えるように配されても良い。この場合、前記フロント光検出器26が第1および第2光源21,31両方の光出力をコントロールするのに用いられる。
【0060】
前記プレート型ビームスプリッタ25は、前記第1ホログラム光モジュール20の第1光源21から入射する第1光21aを所定の割合にて透過および反射させる第1鏡面25aと、その反対面に配された第2鏡面25bとを備える。前記第1鏡面25aは、第1光源21から入射する第1光21aのほとんどを反射させて記録媒体10へ向かわせ、第1入射光21aの一部は透過させてフロント光検出器26へ向かわせる。また、前記プレート型ビームスプリッタ25は、第2ホログラム光モジュール30の第2光源31から入射する第2光31aをほどんど透過させて記録媒体10へ向かわせ、一部は第1鏡面25aにおいて内部反射させて前記フロント光検出器26へ向かわせる。
【0061】
プレート型ビームスプリッタ25の第2鏡面25bは、前記第1および/または第2光21a,31aに対して無反射コーティングされても良い。第2鏡面25bが第1光21aに対して無反射コーティング面であれば、第1光21aに対してのプレート型ビームスプリッタ25における内部反射光量を低減できる。また、前記第2鏡面25bが前記第2光31aに対して無反射コーティング面であれば、第2光31aに対しての第2鏡面25bにおける透過率を高めることができ、光利用効率が上がる。この場合、フロント光検出器に有効光として受光される第2光31aは第2光源31から出射され、第2鏡面25bを透過して第1鏡面25aにおいて1回内部反射された光となる。
【0062】
図4に示された如き光学的な構成を有する本発明の第1実施形態による光ピックアップにおいて、第1および第2ホログラム光モジュール20,30から出射された第1および第2光21a,31aの進行過程を、フロント光検出器26が高密度の光ディスク、例えば、DVD系の光ディスクの記録および/または再生のための第1光源21および低密度の光ディスク、例えば、CD系の光ディスクの記録および/または再生のための第2光源31の光出力コントロールに用いられる場合を例に取って説明すれば、下記の通りである。
【0063】
まず、記録媒体10としてDVD系の光ディスクが採用されれば、第1光源21が作動し、第1光源21から発散光としての第1光21aが出射される。出射された第1光21aは第1ホログラム素子23を真直ぐに透過して第1コリメーティングレンズ24において僅かな収束光または僅かな発散光に変えられてプレート型ビームスプリッタ25に入射する。プレート型ビームスプリッタ25に入射した第1光21aのほとんどはプレート型ビームスプリッタ25の第1鏡面25aから反射されて対物レンズ29へ向かい、一部はプレート型ビームスプリッタ25の第1鏡面25aを透過する。対物レンズ29に入射した第1光21aは対物レンズ29に集束されて記録媒体10の記録面に光スポットとして結ばれる。記録媒体10の記録面から反射された第1光21aは前記過程とは逆過程を経て第1ホログラム光モジュール20の第1ホログラム素子23に入射し、第1ホログラム素子23において回折透過されて第1メイン光検出器22に受光される。
【0064】
一方、プレート型ビームスプリッタ25の第1鏡面25aを透過した第1光21aのほとんどはそのプレート型ビームスプリッタ25の第2鏡面25bを透過してフロント光検出器26へ向かい、一部は第2鏡面25bおよび第1鏡面25aにおいて順次に内部反射されて第2鏡面25bを透過してフロント光検出器26へ向かう。この時、第1鏡面25aを透過してプレート型ビームスプリッタ25内に入射した第1光21aのうち内部反射過程を経ずに第2鏡面25bをそのまま透過した第1光21a’と、少なくとも2回以上の内部反射過程を経て第2鏡面25bを透過した第1光21a”とは互いに平行ではないため、フロント光検出器26の有効受光領域内に第1光21a’のみを受光させられ、第1光21a’,21a”の間の干渉影響なしに光量検出が可能である。
【0065】
従って、フロント光検出器26においては、第1光源21の光出力にほとんど正確に比例するAPC信号が生じる。このフロント光検出器26において生じた信号を用いて第1光源21の光出力をコントロールすれば、第1光源21からの光出力が正確にDVD系の光ディスクのための記録パワーとなるように制御できる。
【0066】
前記記録媒体10としてCD系の光ディスクが採用されれば、第2光源31が作動し、第2光源31から発散光としての第2光31aが出射される。出射された第2光31aは第2ホログラム素子33を真直ぐに透過して第2コリメーティングレンズ34において僅かな収束光または僅かな発散光に変えられた後にプレート型ビームスプリッタ25に入射する。プレート型ビームスプリッタ25に入射した第2光31aのほとんどはプレート型ビームスプリッタ25の第2および第1鏡面25b,25aを順次に透過して対物レンズ29へ向かい、一部は第2鏡面25bを透過した後、第1鏡面25aにおいて内部反射されて第2鏡面25bをさらに透過してフロント光検出器26へ向かう。対物レンズ29に入射した第2光31aは対物レンズ29により集束されて記録媒体10の記録面に光スポットとして結ばれる。記録媒体10の記録面から反射された第2光31aは前記過程とは逆過程を経て第2ホログラム光モジュール30の第2ホログラム素子33に入射し、第2ホログラム素子33において回折透過された後に第2メイン光検出器32に受光される。
【0067】
一方、プレート型ビームスプリッタ25の第1鏡面25aにおいて1回内部反射された第2光31aのほとんどはそのプレート型ビームスプリッタ25の第2鏡面25bを透過してフロント光検出器26へ向かい、一部は第2鏡面25bおよび第1鏡面25aにおいて順次にさらに内部反射されて第2鏡面25bを透過してフロント光検出器26へ向かう。この時、第2鏡面25bを透過してプレート型ビームスプリッタ25内に入射した第2光31aのうち、1回の内部反射過程を経た後に第2鏡面25bをそのまま透過した第2光と、少なくとも3回以上の内部反射過程を経て第2鏡面25bを透過した第2光とは互いに平行ではないため、フロント光検出器26の有効受光領域内に前記1回の内部反射過程を経た第2光のみを受光させられ、干渉の影響なしに光量検出が可能である。
【0068】
従って、フロント光検出器26においては、第2光源31の光出力にほとんど正確に比例するAPC信号が生じる。このフロント光検出器26において生じた信号を用いて第2光源31の光出力をコントロールすれば、第2光源31からの光出力が正確にCD系の光ディスクのための記録パワーとなるように制御できる。
【0069】
ここで、本発明の第1実施形態による光ピックアップは前記第1光源21から出射された第1光21aがプレート型ビームスプリッタ25を透過して対物レンズ29へ向かい、第2光源31から出射された第2光31aがプレート型ビームスプリッタ25から反射されて対物レンズ29へ向かうように光学系の配置を変えても良い。
【0070】
図8Aおよび図8Bは、本発明の第1実施形態による光ピックアップを用いる時に光出力の線形性を改善しうることを示している。
【0071】
図8Aは、コリメーティングレンズを透過した光が平行光となる従来の光ピックアップを用い、光源からの出力パワーを3Hzの三角波形として0mWから40mWまで変える時のフロント光検出器の検出信号(APC信号)を任意の単位に示すグラフである。図8Bは、コリメーティングレンズを透過した光を僅かな発散光または僅かな収束光にする本発明の第1実施形態による光ピックアップを用い、光源からの出力記録パワーを3Hzの三角波形として0mWから40mWまで変える時のフロント光検出器26の検出信号(APC信号)を任意の単位に示すグラフである。図8Aは、焦点距離が10.8mmであるコリメーティングレンズを光源から焦点距離内に位置させて得られた結果である。また、図8Bは、焦点距離が10.8mmであるコリメーティングレンズを光源から焦点距離よりも0.4mmだけさらに遠く配して得られた結果である。
【0072】
図8Aから明らかなように、コリメーティングレンズを光源からコリメーティングレンズの焦点距離内に配してプレート型ビームスプリッタに平行光が入射する場合には、光源の光出力を線形的に変える場合にもフロント光検出器26において検出されるAPC信号が前記光源の光出力に線形的に比例しない。
【0073】
これに対し、図8Bから明らかなように、本発明の第1実施形態による光ピックアップを用いれば、光源の光出力を線形的に変える場合、フロント光検出器において検出されるAPC信号が前記光源の光出力に線形的に比例する。すなわち、本発明の第1実施形態による光ピックアップを用いれば、光源の光出力の線形性を大幅に改善できる。
【0074】
一方、本発明に係る光ピックアップは、第2実施形態として、僅かな発散光または僅かな収束光をプレート型ビームスプリッタに入射させ、且つ、単一光源を備えるような光学的構成を有しても良い。
【0075】
図9は、本発明の第2実施形態による光ピックアップの光学的な構成の一例を示す図面である。
図9を参照すれば、本発明の第2実施形態による光ピックアップは、図4に示された如く、本発明の第1実施形態に対応する単一光源を備える構造であって、単一光源121、コリメーティングレンズ124、プレート型ビームスプリッタ125、対物レンズ129、メイン光検出器122およびフロント光検出器126を備えてなる。図9中、符号148は記録媒体10から反射されてメイン光検出器122に入射する光を集束させてメイン光検出器122に受光させる光検出レンズ148である。ここでは、図4における反射ミラー27,37が省かれている。
【0076】
本発明の第2実施形態による光ピックアップにおいて、コリメーティングレンズ124は、光源から発散光として出射される光を僅かな収束光または僅かな発散光に変える。
【0077】
すなわち、コリメーティングレンズ124の焦点距離をfとしたとき、前記コリメーティングレンズ124と光源121との距離を前記焦点距離fよりも所定値αだけ増減(f±α)すれば、光源からコリメーティングレンズ124への入射光は僅かな収束光または僅かな発散光となる。プレート型ビームスプリッタ125は、光源121からの入射光のほとんどは反射させて対物レンズ129へ向かわせ、一部は透過させてフロント光検出器126へ向かわせる。また、前記プレート型ビームスプリッタ125は記録媒体10から反射されて戻る光を透過させてメイン光検出器122へ向かわせる。前記メイン光検出器122は、記録媒体10から反射されて対物レンズ129を通った後にプレート型ビームスプリッタ125を透過した光を受光して情報信号および/または誤差信号を検出する。
【0078】
本発明の第2実施形態による光ピックアップにおいて、光源121、コリメーティングレンズ124、対物レンズ129およびメイン光検出器122は、本発明の第1実施形態による光ピックアップにおける第1光源21、第1コリメーティングレンズ24、対物レンズ29および第1メイン光検出器22と同じまたは似たような機能をするため、ここでは反復的な説明を省く。もちろん、本発明の第2実施形態において、前記光源121はCD系の光ディスクおよび/またはDVD系の光ディスクの記録および/または再生に適した赤外線波長または赤色波長やそれ以外の波長の光を出射するように設けられても良い。
【0079】
前述した如く、本発明の第2実施形態による光ピックアップは、CD系の光ディスク専用、DVD系の光ディスク専用、CD系の光ディスクおよびDVD系の光ディスク互換型などとして用いられる。互換型光ピックアップに単一光源を用いる技術はすでに公知であるため、この詳細についての説明は省く。
【0080】
図9に示された如く、本発明の第2実施形態による光ピックアップにおける、光源121の光出力の線形性を改善できる原理は、本発明の第1実施形態による光ピックアップにおける、第1光源21の光出力の線形性を改善できる原理と実質的に同一であるため、ここではその詳細な説明を省く。
【0081】
以下、本発明に係るくさび型ビームスプリッタを備えた光ピックアップについて説明する。
本発明の第3実施形態による光ピックアップは、図10に示された如く、本発明の第1実施形態による光ピックアップと同様に、2つの光源を備えて低密度の光ディスクおよび高密度の光ディスクを互換採用しうる構造であり、相異なる波長の光を出射する2つの光源と、内部反射による干渉の影響なしに光源の光出力に比例する光量を検出しうるくさび型ビームスプリッタとを備える光学的な構成を有する点にその特徴がある。
【0082】
図10は、本発明の第1実施形態による光ピックアップと同様に、低密度の光ディスクおよび高密度の光ディスクを互換採用しうる本発明の第3実施形態による光ピックアップの光学的な構成の一例を概略的に示す図面である。本発明の第3実施形態による光ピックアップは、本発明の第1実施形態におけるプレート型ビームスプリッタ25に代えて本発明に係るくさび型ビームスプリッタ45を備えた点に特徴がある。前記くさび型ビームスプリッタ45は2つの鏡面45a,45bが互いに所定の角度をなす。ここで、図4と実質的に同じまたは似たような機能をする部材には同じ符号を付し、その反復的な説明を省く。
【0083】
図10を参照すれば、本発明の第3実施形態による光ピックアップは、第1および第2ホログラム光モジュール20,30と、入射光を集束させて記録媒体10に光スポットとして結ばせる対物レンズ29と、入射光を所定の割合にて透過および反射させるくさび型ビームスプリッタ45と、前記第1ホログラム光モジュール20の第1光源21から出射されて前記くさび型ビームスプリッタ45を透過した光を受光して第1光源21の光出力をコントロールするための信号を検出するフロント光検出器26とを備えてなる。また、本発明の第3実施形態による光ピックアップは、第1および第2ホログラム光モジュール20,30とくさび型ビームスプリッタ45との経路上に第1および第2コリメーティングレンズ47,49をさらに備えても良い。この時、前記第1および/または第2コリメーティングレンズ47,49は第1および第2光源21,31から発散光として出射される第1および第2光21a,31aを平行光に変えるように配される。
【0084】
本発明に係る前記くさび型ビームスプリッタ45を通って記録媒体10へ向かう前記第1および第2光21a,31aを互いに平行ならしめるために、くさび型ビームスプリッタ45の第2鏡面45bが第1鏡面45aに対して斜めとなった点を考慮に入れ、前記第2ホログラム光モジュール30および第2コリメーティングレンズ49は、後述する図13Bに示された如く、第2光31aをくさび型ビームスプリッタ45の第2鏡面45bに、第1光21aの第1鏡面45aへの入射角度とは異なる角度にて入射させるように配されることが好ましい。
【0085】
前記くさび型ビームスプリッタ45は、その第1および/または第2鏡面45a,45bにおける2回以上の内部反射が原因となってフロント光検出器26の有効受光領域(図12の26a)内において干渉が起こらないように、その第1および第2鏡面45a,45bがなす角度A、すなわち、第2鏡面45bが第1鏡面45aに対してなす角度(以下、くさび角度)が下記式(2)を満たすことが好ましい。
【0086】
0.3°≦|A|≦3.0° ・・・(2)
【0087】
ここで、くさび角度を決める要因としては、フロント光検出器26の有効受光領域26aの面積、くさび型ビームスプリッタ45とフロント光検出器26との距離、くさび型ビームスプリッタ45の第1および/または第2鏡面45a,45bにおける1次および2次内部反射光の進行方向、くさび角度および厚みにおける製作公差、光学系の組立て公差による内部反射光の進行方向、第1および第2光21a,31a間の波長差に対しての各光源21,31のフロント光検出器26への光路光軸の偏差、くさび型ビームスプリッタ45を透過して進む光のビーム整形の影響などである。
【0088】
前述した如く、2つの鏡面45a,45bが所定の角度をなすくさび型ビームスプリッタ25を備えれば、図11から明らかなように、第1光源21から出射されてくさび型ビームスプリッタ45を透過した後に前記フロント光検出器26へ向かう第1光21a’と、前記くさび型ビームスプリッタ45において少なくとも2回以上に内部反射された後に前記フロント光検出器26へ向かう第1光21a”とは互いに平行ではない。従って、図12に示された如く、フロント光検出器26の有効受光領域26a内において前記第1光21a’,21a”の間に干渉が起こらないため、第1光源21の光出力を正確にコントロールすることが可能になる。
【0089】
また、前述した如く、2つの鏡面45a,45bが所定角度をなすくさび型ビームスプリッタ25を備えれば、図11に示された如く、第2光源31から出射されてくさび型ビームスプリッタ45において1回内部反射されて前記フロント光検出器26へ向かう第2光31a’と、前記くさび型ビームスプリッタ45において少なくとも3回以上に内部反射された後に前記フロント光検出器26へ向かう第2光31a”とは互いに平行ではない。従って、図12に示された如く、フロント光検出器26の有効受光領域26a内において前記第2光31a’,31a”の間に干渉が起こらない。また、第2光31aがくさび型ビームスプリッタ45に入射しつつ、その一部が第2鏡面45bから反射されることがあるが、この反射光31a”’もまた第2光31a’,31a”と互いに平行ではないため、フロント光検出器26の有効受光領域26a内において干渉が起こらない。従って、第2光源31の光出力を正確にコントロールすることが可能になる。
【0090】
一方、前記第1鏡面45aは、入射光を所定の割合にて透過および反射させる役割を果たす。本発明に係るくさび型ビームスプリッタ45において、前記第1鏡面45aはS偏光の赤色光に対して50%よりも大きい反射率、およびP偏光の赤外線光に対して5%よりも大きい内部反射率を有するように設けられることが好ましい。より好ましくは、前記くさび型ビームスプリッタ45は、DVD向けの赤色光である第1光21aおよびCD向けの赤外線光である第2光31aに対して、図2に示された如き理想的な透過率特性を有するように設けられることが好ましい。
【0091】
前記くさび型ビームスプリッタ45は、例えば、第1光21aを空気中から反射させるため、第1光21aのS偏光の反射光量を最大化させられる。
【0092】
すなわち、前記くさび型ビームスプリッタ45によれば、光ディスク10から反射されて戻る第1光21aを空気中に露出されている第1鏡面45aから反射させるため、第1光21aのS偏光の反射光量を従来のキュービック型ビームスプリッタに比べて増やすことができる。
【0093】
さらに、前記くさび型ビームスプリッタ45によれば、第2光源31からくさび型ビームスプリッタ45への第2入射光31aのうち一部が第1鏡面45aにおいて内部反射されてフロント光検出器26へ向かうため、第1鏡面45aにおける第2光31aのP偏光の反射光量を従来のキュービック型ビームスプリッタに比べて増やすことができる。
【0094】
従って、本発明に係るくさび型ビームスプリッタ45は、その第1鏡面45aがS偏光の赤色光に対して50%よりも大きい反射率、およびP偏光の赤外線光に対して5%よりも大きい内部反射率を有するように設けられ、これは、図2に点線にて示された理想的な透過率特性を満たす。もちろん、本発明の第1実施形態による光ピックアップにおけるプレート型ビームスプリッタ25も同様に、図2に点線にて示す理想的な透過率特性を満たすように設けられる。
【0095】
本発明に係るくさび型ビームスプリッタ45を理想的な透過率特性を満たすように設ける場合、このくさび型ビームスプリッタ45は、第1および第2光21a,31aを図13Aおよび図13Bに示されたように光量分割する。
【0096】
前述した如く、第1光21aのS偏光の反射光量と第2光31aのP偏光の反射光量とを従来のキュービック型ビームスプリッタに比べて増やせる理由は、第1鏡面45aが空気との接触面であるため、くさび型ビームスプリッタ45の媒質と空気媒質との屈折率差が大きいからである。
【0097】
図13Aおよび図13Bは、本発明に係るくさび型ビームスプリッタ45が図2に点線にて示された理想的な透過率特性を満たすように設けられた場合、入射光の偏光による光量分割を示している。
【0098】
図13Aを参照すれば、くさび型ビームスプリッタ45は、第1鏡面45aに45°の入射角をもって入射するP偏光の第1光21aのうちおおよそ90%を第1鏡面45aから反射させて記録媒体10へ向かわせ、おおよそ10%を透過させてフロント光検出器26へ向かわせる。そして、くさび型ビームスプリッタ45は、記録媒体10から反射されて戻るS偏光の第1光21aのうちおおよそ80%を第1鏡面45aから反射させて受光部、例えば、第1ホログラムモジュール20の第1メイン光検出器22へ向かわせる。従って、受光部における第1光21aの検出光量が十分であり、検出光量の不足問題がない。
【0099】
図13Bに示された如く、くさび型ビームスプリッタ45は、第2鏡面45bを屈折して透過し、第1鏡面45aに入射する第2光31aのうちおおよそ90%を第1鏡面45aを透過させて記録媒体10へ向かわせ、おおよそ10%を反射させてフロント光検出器26へ向かわせる。くさび型ビームスプリッタ45は、記録媒体10から反射されて戻るS偏光の第2光31aのうちおおよそ97%を透過させる。従って、第2光31aに対しては受光部、例えば、第2ホログラムモジュール30の第2メイン光検出器32における検出光量が十分である。また、第2光31aのおおよそ10%がフロント光検出器26へ向かうため、第2光源31の出力光量のモニタリングに十分な光量の第2光31aがフロント光検出器に受光される結果、出力光量のモニタリングのための検出光量の不足現象が生じない。
【0100】
前述した如く、本発明に係るくさび型ビームスプリッタ45は、赤色波長の第1光21aおよび赤外線波長の第2光31aに対して受光部における検出光量の不足およびフロント光検出器26への受光量の不足が起こらない透過率特性を有するように設けられる。
【0101】
従って、前述した如く、本発明の第3実施形態による光ピックアップによれば、くさび型ビームスプリッタ45のくさび型構造により、フロント光検出器26における検出光がくさび型ビームスプリッタ45における内部反射による干渉に影響されないため、本発明の第1実施形態による光ピックアップの場合と同様に、記録パワーの線形性を大幅に改善できる。
【0102】
また、本発明に係るくさび型ビームスプリッタ45を前記の如き透過率特性を有するように設ける場合には、受光部における検出光量の不足およびフロント光検出器26への受光量の不足が起こらないという利点がある。
【0103】
前記くさび型ビームスプリッタ45が入射光の偏光に対して前記の如き透過率特性を有する場合、本発明に係る光ピックアップは、図14および図15に示された如く、第1および/または第2光源21,31からくさび型ビームスプリッタ45への第1および/または第2入射光21a,31aがP偏光の光となり、前記くさび型ビームスプリッタ45と対物レンズ29との間の光路上は第1および/または第2入射光21a,31aの偏光を変える1/4波長板46をさらに備える光学的な構成を有することが好ましい。
【0104】
図14は、第1および/または第2光源21,31からくさび型ビームスプリッタ45への第1および/または第2入射光21a,31aがP偏光の光になるように、第1および/または第2光源21,31にP偏光の光を出射する半導体レーザを備える場合を示している。第1および/または第2光源21,31にS偏光の光を出射する半導体レーザを備える場合には、図15に示された如く、第1および/または第2光源21,31とくさび型ビームスプリッタ45との間にS偏光をP偏光に変える1/2波長板48をさらに備えれば良い。
【0105】
ここで、図14および図15に示された如き本発明の第4および第5実施形態による光ピックアップは、図10に示された如き本発明の第3実施形態による光ピックアップに、前記1/4波長板46および/または1/2波長板48のみをさらに配した光学的な構成を有する。
【0106】
前述した如く、本発明の第3ないし第5実施形態による光ピックアップにおいて、前記フロント光検出器26は、第1および第2光源21,31が共に光出力をコントロールするのに用いられるか、あるいは、第1および第2光源21,31のうちどちらか一方の光出力をコントロールするのに用いられる。
【0107】
また、本発明の第3ないし第5実施形態による光ピックアップは、前述した如き本発明の第1実施形態による光ピックアップと同様に、様々に変形可能である。
【0108】
一方、くさび型ビームスプリッタを備える本発明に係る光ピックアップは、図10、図14および図15に示された如く、2つの光源を備えるのに代えて、図16に示された如く、単一光源を備える光学的な構成を有しても良い。
【0109】
図16を参照すれば、本発明の第6実施形態による光ピックアップは、図10に示された如き本発明の第3実施形態に対応する単一光源を備える構造であって、単一光源121、くさび型ビームスプリッタ145、対物レンズ129、メイン光検出器122およびフロント光検出器126を備えてなる。また、本発明の第6実施形態による光ピックアップは、単一光源121とくさび型ビームスプリッタ125との間にコリメーティングレンズ147をさらに備えても良い。
【0110】
本発明の第6実施形態による光ピックアップにおいて、くさび型ビームスプリッタ145は、本発明の第3実施形態による光ピックアップと同様に、第1および第2鏡面145a,145bが互いに平行ではなく所定の角度をなすくさび型構造である。前記くさび型ビームスプリッタ145は、光源121からの入射光のほとんどを、例えば反射させて対物レンズ129へ向かわせ、一部は透過させてフロント光検出器126へ向かわせる。また、前記くさび型ビームスプリッタ145は、記録媒体10から反射されて戻る光は透過させてメイン光検出器122へ向かわせる。メイン光検出器122は、記録媒体10から反射されて対物レンズ129を通った後にくさび型ビームスプリッタ145を透過した光を受光して情報信号および/または誤差信号を検出する。
【0111】
光検出レンズ148は、前記くさび型ビームスプリッタ145を透過した光を集束させてメイン光検出器122に受光させる。
【0112】
本発明の第6実施形態による光ピックアップにおいて、光源121、コリメーティングレンズ147、対物レンズ129およびメイン光検出器122は、本発明の第3実施形態による光ピックアップにおける第1光源21、第1コリメーティングレンズ47、対物レンズ29および第1メイン光検出器22と同じまたは似たような機能をするため、ここでは、その反復的な説明を省く。もちろん、本実施形態において、前記光源121は、本発明の第2実施形態と同様に、CD系の光ディスクおよび/またはDVD系の光ディスクの記録および/または再生に適した赤色波長または赤外線波長やそれ以外の波長の光を出射するように設けられても良い。
【0113】
前述した如く、本発明の第6実施形態による光ピックアップは、本発明の第2実施形態と同様に、CD系の光ディスク専用、DVD系の光ディスク専用、CD系の光ディスクおよびDVD系の光ディスク互換型などとして用いられる。
【0114】
図16に示された如く、本発明の第6実施形態による光ピックアップにおける光源121の光出力の線形性を改善できる原理は、本発明の第3実施形態による光ピックアップにおける第1光源21の光出力の線形性を改善できる原理と実質的に同じである。
【0115】
ここで、本発明に係る光ピックアップは、図16に示された如く、単一光源を備えつつ、本発明の第4および第5実施形態と同様に、入射光の偏光に対して受光部、すなわち、メイン光検出器122における光量不足およびフロント光検出器126における光量不足を起こさない透過率特性を満たすように設けられたくさび型ビームスプリッタおよび1/4波長板を備え、光源として用いられる半導体レーザの出射光の偏光に応じて1/2波長板を選択的にさらに備える光学的な構成を有しても良い。かかる光学的な構成を有する光ピックアップは、前述した実施形態から十分に類推可能であるため、ここでは図示および詳細な説明を省く。
【0116】
以上では、本発明に係る光ピックアップがCD系の光ディスクおよびDVD系の光ディスク互換用であると説明および図示したが、本発明が必ずしもこれに限定されるとは限らない。すなわち、本発明に係る光ピックアップはDVD系の光ディスクおよび次世代DVD系の光ディスク互換用であっても良い。
【0117】
さらに、以上では、本発明に係る光ピックアップおよびくさび型ビームスプリッタを図面に示された具体的な実施形態に基づき説明したが、これは単なる例示的なものに過ぎない。よって、本発明に係る光ピックアップおよびくさび型ビームスプリッタは特許請求の範囲上に記載された技術的な範囲内において様々に変形可能である。
【0118】
さらに、本発明に係るくさび型ビームスプリッタ45を備える光ピックアップの光学的な構成は様々に変形できる。
【0119】
さらに、以上では、本発明に係るくさび型ビームスプリッタ45が光ピックアップに適用されると説明および図示したが、必要に応じて他の光学装置に適用しても良い。
【0120】
【発明の効果】
上述した如く、プレート型ビームスプリッタに収束光または発散光が入射するような光学的構成を有する本発明に係る光ピックアップによれば、フロント光検出器の有効受光領域において、プレート型ビームスプリッタにおける内部反射による光の干渉なしに光を受光することができる。
【0121】
また、本発明に係るくさび型ビームスプリッタを備えた光ピックアップにおいては、フロント光検出器の有効受光領域において、内部反射による光の干渉なしに光を受光することができる。
【0122】
従って、本発明に係る光ピックアップにおいては、光源の光出力に正確に比例する光量を検出することができて光源の光出力を正確にコントロールできる結果、光源の光出力の線形性が大幅に改善される。
【0123】
一方、本発明に係るくさび型ビームスプリッタは、適正な反射率および透過率を有するように設けられ、これを光ピックアップに適用する場合、従来のキュービック型ビームスプリッタを用いる時に起こりうる受光部における検出光量の不足および出力光量のモニタリングのためのフロント光検出器への受光量の不足現象を防ぐことができる
【図面の簡単な説明】
【図1】プレート型ビームスプリッタへの入射光が平行光であるとき、プレート型ビームスプリッタを透過した光およびプレート型ビームスプリッタにおいて2回以上に内部反射された光の経路を示す図面である。
【図2】DVD向けの赤色光およびCD向けの赤外線光の進行経路を変えるために用いられる従来のキュービック型ビームスプリッタの透過率と、理想的な仕様を有する光路変換デバイスの透過率とを対照して示すグラフである。
【図3A】図2の如き透過率特性を有する通常のキュービック型ビームスプリッタにおける入射光の偏光による光量分割を示す図面である。
【図3B】図2の如き透過率特性を有する通常のキュービック型ビームスプリッタにおける入射光の偏光による光量分割を示す図面である。
【図4】本発明の第1実施形態による光ピックアップの光学的な構成を概略的に示す図面である。
【図5】図4の第1ホログラム光モジュールからの第1入射光を第1コリメーティングレンズにより僅かな収束光に変える光学的な配置を示す図面である。
【図6】図4に示された光ピックアップのホログラム光モジュールの具体例を概略的に示す図面である。
【図7】本発明の第1実施形態による光ピックアップにおいて、コリメーティングレンズおよび光源がコリメーティングレンズの焦点距離よりも近く配されて、コリメーティングレンズを通ってプレート型ビームスプリッタへ向かう光が僅かな発散光であるとき、プレート型ビームスプリッタを透過する光およびプレート型ビームスプリッタにおいて2回以上に内部反射される光の経路を示す図面である。
【図8A】コリメーティングレンズを透過した光が平行光となる従来の光ピックアップを用い、光源からの出力パワーを3Hzの三角波形として0mWから40mWまで変える時のフロント光検出器の検出信号(APC信号)を任意の単位に示すグラフである。
【図8B】コリメーティングレンズを透過した光を僅かな発散光または僅かな収束光にする本発明の第1実施形態による光ピックアップを用い、光源からの出力記録パワーを3Hzの三角波形として0mWから40mWまで変える時のフロント光検出器の検出信号(APC信号)を任意の単位に示すグラフである。
【図9】本発明の第2実施形態による光ピックアップの光学的な構成を概略的に示す図面である。
【図10】本発明の第3実施形態による光ピックアップの光学的な構成を概略的に示す図面である。
【図11】本発明に係るくさび型ビームスプリッタにおける第1および第2光の透過および反射経路を概略的に示す図面である。
【図12】図11に示された如き第1および第2光の透過および反射過程を経てフロント光検出器へ向かう光の間にフロント光検出器の有効受光領域内における干渉が起こっていないことを示す図面である。
【図13A】本発明に係るくさび型ビームスプリッタが図2に点線にて示された理想的な透過率特性を満たすように設けられた場合、入射光の偏光による光量分割を示す図面である。
【図13B】本発明に係るくさび型ビームスプリッタが図2に点線にて示された理想的な透過率特性を満たすように設けられた場合、入射光の偏光による光量分割を示す図面である。
【図14】本発明の第3実施形態による光ピックアップの光学的な構成を概略的に示す図面である。
【図15】本発明の第4実施形態による光ピックアップの光学的な構成を概略的に示す図面である。
【図16】本発明の第5実施形態による光ピックアップの光学的な構成を概略的に示す図面である。
【符号の説明】
10 記録媒体
20 第1ホログラム光モジュール
21a 第1光
24 第1コリメーティングレンズ
25 プレート型ビームスプリッタ
25a 第1鏡面
25b 第2鏡面
26 フロント光検出器
27 反射ミラー
29 対物レンズ
30 第2ホログラム光モジュール
31a 第2光
34 第2コリメーティングレンズ
37 反射ミラー
【発明の属する技術分野】
本発明は光源の光出力を正確にコントロールし得る光学的な構成を有する光ピックアップ及びくさび型ビームスプリッタに関する。
【0002】
【従来の技術】
光ピックアップは、非接触式により記録媒体に/から情報を書込み/読出しする装置である。この種の光ピックアップには、光源からの出射光を記録媒体へ向かわせると共に、記録媒体からの反射光を光検出器へ向かわせるための光路変換デバイスが備えられている。通常、光路変換デバイスとしてはキュービック型ビームスプリッタやプレート型ビームスプリッタが用いられる。
【0003】
キュービック型ビームスプリッタはかなり大体積であるために、薄型光ピックアップ系を構成するに当たり空間の自由度が足りず、しかもプレート型ビームスプリッタに比べて高コストである。
【0004】
従って、薄型および/または低価型光ピックアップにおいては、光路変換デバイスとして、キュービック型ビームスプリッタに比べて低コストであり、光ピックアップ系を構成するに当たりキュービック型ビームスプリッタに比べて空間の自由度が大きいプレート型ビームスプリッタを採用している。
【0005】
一方、光ピックアップは、記録に際して光出力をより正確にコントロールするために、光源からの出射光のうち一部を検出するフロント光検出器を備える。このフロント光検出器における検出信号が自動パワーコントロール(APC:AutoPowerControl)信号となる。前記APC信号は光源の光出力を制御するドライブにフィードバックされ、光源から記録および/または再生に必要とされる適正な光出力が出るように光源の光出力を制御するのに用いられる。
【0006】
しかしながら、光源から発散光として出射された光がコリメーティングレンズにより平行光に変えられてプレート型ビームスプリッタに入射するような光学的な構成を有する光ピックアップにおいて、光源から出射されてプレート型ビームスプリッタに/から透過/反射された後にフロント光検出器へ向かう光と、プレート型ビームスプリッタにおいて内部反射された後に前記フロント光検出器へ向かう光とは互いに平行なために干渉が起こる結果、フロント光検出器におけるAPC信号が光源からの出射光量に正確に比例しなくなる。
【0007】
例えば、図1に示された如く、プレート型ビームスプリッタ1に平行光3が入射すれば、プレート型ビームスプリッタ1をそのまま透過した光4と、プレート型ビームスプリッタ1の第2および第1鏡面1b,1aにおいて順次に内部反射された後に前記光4と平行に進む光5とはフロント光検出器の有効受光領域内に入射して互いに干渉を引き起こしてしまう。このため、たとえ光源の光出力を線形的に変えたとしても、フロント光検出器により受光されて電気信号に変換されたAPC信号は線形的に変わらなくなる。
【0008】
そこで、プレート型ビームスプリッタに平行光を入射させる光学系によっては、光源の光出力を正確にコントロールし得ない。
【0009】
一方、キュービック型ビームスプリッタを用いれば、出力光量のモニタリングのための光検出時に干渉による問題は生じない。しかしながら、例えば、相異なる波長を有する2種類の光の経路を変えるために用いられる通常のキュービック型ビームスプリッタは、前記2種類の光のうちどちらか一方の波長の光に対しては受光部における検出光量の不足を引き起こし、且つ、他方の波長の光に対してはフロント光検出器側に反射光量を適宜に分配できず、出力光量のモニタリングのための光量不足現象を引き起こす恐れがある。
【0010】
図2は、DVD向けの赤色光及びCD向けの赤外線光の進行経路を変えるために用いられる従来のキュービック型ビームスプリッタの透過率グラフ、および理想的な仕様を有する光路変換デバイスの透過率グラフを対照して示す。図2中、実線は、従来のキュービック型ビームスプリッタにおけるS偏光およびP偏光に対しての透過率曲線であり、点線は、受光部における検出光量の不足および出力光量のモニタリングのためのフロント光検出器への受光量の不足現象を防ぐためにシステムの要求に応えて製作された、理想的な光路変換デバイスにおけるS偏光およびP偏光に対しての透過率曲線である。図2中、Δλ1は、光ピックアップに用いられる赤色光の波長範囲であっておおよそ645nm〜685nmを有し、Δλ2は、光ピックアップに用いられる赤外線光の波長範囲であっておおよそ770nm〜810nmを有する。
【0011】
一般に、光学素子においては、コーティング特性上S偏光がP偏光よりも高透過率を有し、DVD向けの赤色光およびCD向けの赤外線光の進行経路を変えるために用いられる通常のキュービック型ビームスプリッタの場合にも同様である。
【0012】
図2を参照すれば、従来のキュービック型ビームスプリッタにおいては、波長範囲Δλ1におけるS偏光の透過率がおおよそ50%ほど高いため受光部における検出光量の不足現象が生じる可能性があり、波長範囲Δλ2におけるP偏光の透過率が90%よりも高いため出力光量のモニタリングのためのフロント光検出器への受光量の不足現象が生じる可能性もある。
【0013】
図3Aおよび図3Bは、図2の如き透過率特性を有する通常のキュービック型ビームスプリッタ5における、入射光の偏光による光量分割を示す。図3Aおよび図3Bを参照すれば、キュービック型ビームスプリッタ5の4面5a,5b,5c,5dのうち第1および第2面5a,5bには光源からの相異なる波長の出射光が入射し、第3面5cは光ディスクに面し、そして第4面5dはフロント光検出器と向かい合う。
【0014】
前記第1面5aを介して入射する赤色光L1はキュービック型ビームスプリッタ5の鏡面5eから反射されて光ディスクへ向かう。第2面5bを介して入射する赤外線光L2はキュービック型ビームスプリッタ5の鏡面5eを透過して光ディスクへ向かう。
【0015】
光ピックアップにおいて光源として用いられる半導体レーザが主として直線偏光を出射するということを考慮に入れるとき、図3Aおよび図3Bに示された如く、光源からの出射光と光ディスクからの反射光との干渉を最小化させるために、これら2種類の光が相異なる偏光を有するように光ピックアップ系を構成することが好ましい。光源からの出射光と光ディスクからの反射光とが互いに直交偏光となるように、例えば、キュービック型ビームスプリッタと対物レンズとの間に1/4波長板を配する。
【0016】
図2の透過率曲線を考慮に入れるとき、キュービック型ビームスプリッタ5の第1面5aにはDVD向けの赤色光L1が入射し、且つ、第2面5bにはCD向けの赤外線光L2が入射するように光ピックアップ系が配される。
【0017】
図3Aを参照すれば、通常のキュービック型ビームスプリッタ5は、第1面5aを介して入射するP偏光の赤色光L1をおおよそ90%ほど反射させて10%ほど透過させる。さらに、光ディスクから反射されて戻るS偏光の赤色光L1をおおよそ50%ほど透過および反射させる。従って、入射した赤色光L1のうちおおよそ10%がフロント光検出器へ向かうため、出力光量のモニタリングに十分な光量の赤色光L1がフロント光検出器に受光される。しかしながら、光ディスクから反射されてキュービック型ビームスプリッタ5に入射する光のうち、反射後に元の光路へ進む赤色光L1はほぼ50%に過ぎないため、受光部における赤色光L1の検出光量の不足現象が生じる可能性がある。
【0018】
図3Bを参照すれば、通常のキュービック型ビームスプリッタ5は、第2面5bを介して入射するP偏光の赤外線光L2をおおよそ95%ほど透過させて光ディスクへ向かわせ、おおよそ5%は反射させてフロント光検出器へ向かわせる。また、光ディスクから反射されて戻るS偏光の赤外線光L2をおおよそ97%ほど透過させて3%のみを反射させる。従って、光ディスクから反射されてキュービック型ビームスプリッタ5に入射した光のうち、透過後に元の光路へ進む赤外線光L2はほぼ97%となるため、受光部における赤外線光L2の検出光量は十分である。しかしながら、赤外線光L2の約5%のみがフロント光検出器へ向かうため、出力光量のモニタリングに十分な光量の赤外線光L2がフロント光検出器で受光できず、出力光量のモニタリングのための検出光量の不足現象が起こる可能性がある。
【0019】
前述した如く、キュービック型ビームスプリッタにおいてS偏光である赤色光の反射率が約50%と低い理由は、空気よりも高屈折率を有する光学ガラス内において反射がなされるためである。さらに、キュービック型ビームスプリッタにおいて、図2に点線にて示された如く、偏光による理想的な仕様は、光が光学ガラス内において反射される場合には、媒質間の境界面に対しての入射光の円弧角が30°以内である。図3Aおよび図3Bに示された如く、キュービック型ビームスプリッタ5における入射光の円弧角は45°となるため、通常のキュービック型ビームスプリッタ5は理想的な仕様を満足し難い。
【0020】
従って、前述した如く、光路変換デバイスとして2鏡面1a,1bが互いに平行な通常のプレート型ビームスプリッタ1を用いる場合には、プレート型ビームスプリッタ1における内部反射による干渉が原因となって光源の光出力を正確にコントロールし得ない。
【0021】
さらに、光路変換デバイスとして通常のキュービック型ビームスプリッタ5を用いる場合には、受光部における検出光量の不足および出力光量のモニタリングのための検出光量の不足現象が起こる恐れがある。出力光量のモニタリングのための検出光量の不足現象が起これば、光出力の正確なコントロールが不可能になる。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、プレート型ビームスプリッタにおける内部反射による干渉無しにフロント光検出器における光量検出が可能な光学的な構成を有することにより、光出力をより正確にコントロールし得る光ピックアップを提供するところにある。
【0023】
さらに、本発明の他の目的は、光ピックアップへの採用に際し、内部反射による干渉無しにフロント光検出器における光量検出が可能なくさび型ビームスプリッタを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係る光ピックアップは、光を出射する少なくとも一つの光源と、入射光を集束させて記録媒体に光スポットとして結ばせる対物レンズと、入射光を所定の割合にて透過および反射させるプレート型ビームスプリッタと、記録媒体の記録面からの反射光を受光して情報信号および/または誤差信号を検出する少なくとも一つのメイン光検出器と、前記プレート型ビームスプリッタの一側に設けられ、前記プレート型ビームスプリッタへの透過光および/または前記プレート型ビームスプリッタからの反射光を受光して前記光源の光出力をコントロールするためのAPC信号を生じさせるフロント光検出器と、前記光源とプレート型ビームスプリッタとの間に設けられ、前記プレート型ビームスプリッタへ向かう光を収束または発散させる少なくとも一枚のコリメーティングレンズと、を備えることを特徴とする。
【0024】
本発明の一特徴によれば、前記光源は、相異なる波長の光を出射する第1および第2光源を備えてフォーマットの相異なる2種以上の記録媒体を互換採用しうるように設けられる。
【0025】
この時、前記フロント光検出器は、前記第1および第2光源の光出力をコントロールするためのAPC信号を生じさせるために用いられる。
【0026】
ここで、前記コリメーティングレンズは、前記第1光源から出射されてプレート型ビームスプリッタへ向かう光を収束または発散させる第1コリメーティングレンズおよび/または前記第2光源から出射されてプレート型ビームスプリッタへ向かう光を収束または発散させる第2コリメーティングレンズを備える。
【0027】
ここで、好ましくは、前記第1および第2光源のうちどちらか一方はCD系の光ディスクの記録および/または再生に適した赤外線波長の光を出射し、他方の一つはDVD系の光ディスクの記録および/または再生に適した赤色波長の光を出射する。
【0028】
さらに、好ましくは、前記光源から前記コリメーティングレンズへの入射光が光軸に対してなす角度をμとし、前記コリメーティングレンズを通って出射される光が光軸に対してなす角度をμ0とし、前記コリメーティングレンズの倍率をmとしたとき、前記コリメーティングレンズは下記式を満たす。
【0029】
m=μ/μ0
0.018≦|m|≦0.056
【0030】
ここで、好ましくは、前記光源は、CD系の光ディスクおよび/またはDVD系の光ディスクの記録および/または再生に適した赤外線波長または赤色波長の光を出射する。
【0031】
前記目的を達成するために、本発明に係る光ピックアップは、光を出射する少なくとも一つの光源と、入射光を集束させて記録媒体に光スポットとして結ばせる対物レンズと、入射光を所定の割合にて透過および反射させ、第1および第2鏡面が互いに所定の角度をなすくさび型ビームスプリッタと、記録媒体の記録面からの反射光を受光して情報信号および/または誤差信号を検出する少なくとも一つのメイン光検出器と、前記くさび型ビームスプリッタの一側に設けられ、前記プレート型ビームスプリッタへの透過光および/または前記プレート型ビームスプリッタからの反射光を受光して前記光源の光出力をコントロールするためのAPC信号を生じさせるフロント光検出器と、を備えることを特徴とする。
【0032】
ここで、前記光源は、相異なる波長の光を出射する第1および第2光源を備えてフォーマットの相異なる2種以上の記録媒体を互換採用しうるように設けられる。
【0033】
この時、好ましくは、前記フロント光検出器は、前記第1および第2光源の光出力をコントロールするためのAPC信号を生じさせるために用いられる。
【0034】
前記目的を達成するために、本発明に係るくさび型光ピックアップは、入射光を所定の割合にて透過および反射させるために第1および第2鏡面を備え、前記第1および第2鏡面がなす角度Aは下記式を満たすことを特徴とする。
【0035】
0.3°≦|A|≦3.0°
【0036】
前記目的を達成するために、本発明に係るくさび型光ピックアップは、入射光を所定の割合にて透過および反射させるために第1および第2鏡面を備え、前記第1鏡面は入射光を所定の割合にて透過および反射させ、前記第1鏡面はS偏光の赤色光に対して50%よりも大きい反射率、およびP偏光の赤外線光に対して5%よりも大きい内部反射率を有するように設けられたことを特徴とする。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき、本発明の好適な実施形態による光ピックアップについて詳細に説明する。
本発明の第1実施形態による光ピックアップは、図4に示された如く、相異なる波長の光を出射する2つの光源およびプレート型ビームスプリッタを備え、2つの光源のうち少なくともどちらか一方からの出射光を収束光または発散光にしてプレート型ビームスプリッタへ向かわせる少なくとも一枚のコリメーティングレンズをさらに配して、プレート型ビームスプリッタにおける内部反射による干渉の影響無しに光源の光出力に比例する光量を検出しうる光学的な構成を有する点にその特徴がある。
【0038】
図4は、本発明の第1実施形態による光ピックアップの光学的な構成の一例を概略的に示しており、図5は、図4の第1ホログラム光モジュール20からの第1入射光21aを第1コリメーティングレンズ24により僅かな収束光に変える光学的な配置を示している。
【0039】
図4および図5を参照すれば、本発明の第1実施形態による光ピックアップは、フォーマットが相異なる2種以上の記録媒体、例えば、低密度の光ディスクおよび高密度の光ディスクを互換採用しうるものであって、第1および第2ホログラム光モジュール20,30と、入射光を集束させて記録媒体10の記録面に光スポットとして結ばせる対物レンズ29と、入射光を所定の割合にて透過および反射させるプレート型ビームスプリッタ25と、第1および第2ホログラム光モジュール20,30とプレート型ビームスプリッタ25との間にそれぞれ配された第1および第2コリメーティングレンズ24,34と、第1ホログラム光モジュール20からの光出力をコントロールするための信号を検出するフロント光検出器26とを備えてなる。図4中、符号27,37はそれぞれ反射ミラーである。本発明の第1実施形態による光ピックアップが適用される光記録および/または再生機器に応じては、前記反射ミラー27,37が設けられなくても良い。
【0040】
前記第1ホログラム光モジュール20は、図6に示された如く、高密度の光ディスクの記録および/または再生に適した所定波長の光を出射する第1光源21、第1ホログラム素子23および第1メイン光検出器22がモジュール化されたものである。また、前記第2ホログラム光モジュール30は、図6に示された如く、低密度の光ディスクの記録および/または再生に適するように前記第1光源21とは異なる波長の光を出射する第2光源31、第2ホログラム素子33および第2メイン光検出器32がモジュール化されたものである。
【0041】
本発明の第1実施形態による光ピックアップがCD系の光ディスクおよびDVD系の光ディスク互換型である場合、好ましくは、前記第1光源21は、赤色波長領域(おおよそ645nm〜685nmの波長範囲、好ましくは、650nm)の第1光21aを出射するように、且つ、第2光源31は、赤外線波長領域(おおよそ770nm〜810nmの波長範囲、好ましくは、780nm)の第2光31aを出射するように設けられる。前記第1および第2光源21,31としては、半導体レーザを備えることができる。
【0042】
ここで、本発明の第1実施形態による光ピックアップがDVD系の光ディスクおよび次世代DVD系の光ディスク互換型である場合、前記第1光源21は赤色波長領域の第1光21aを出射するように、且つ、前記第2光源31は青色波長領域の第2光31aを出射するように設けられる。
【0043】
前記第1および第2ホログラム素子23,33はそれぞれ光路変換デバイスとして働き、第1および第2光源21,31からの第1および第2出射光21a,31aは真直ぐに透過させ、記録媒体10から反射されて第1および第2ホログラム光モジュール20,30へ戻る第1および第2光21a,31aは+1次または−1次に回折させて第1および第2メイン光検出器22,32に受光させる。
【0044】
前記第1および第2メイン光検出器22,32はそれぞれ記録媒体10から反射されて前記対物レンズ29およびプレート型ビームスプリッタ25を通って入射する第1および第2光21a,31aを受光して情報信号および/または誤差信号を検出する。
【0045】
ここで、本発明の第1実施形態による光ピックアップは光路変換デバイスであって、前述した如く、第1および第2ホログラム素子23,33を備えるのに代えて、第1および第2光21a,31aそれぞれの進行経路を変えるためにキュービック型ビームスプリッタやプレート型ビームスプリッタなどの他の種類の光路変換デバイスを備え、第1光源21および第1光検出器22、第2光源31および第2光検出器32が互いに別々に配されるような構造を有しても良い。
【0046】
本発明の第1実施形態による光ピックアップにおいて、前記フロント光検出器26が高密度の光ディスク、例えば、DVD系の光ディスクへの記録に際して光出力コントロールに用いられる場合、前記第1コリメーティングレンズ24は、第1光源21から発散光として出射される第1光21aを平行光に近く、すなわち、僅かな収束光または僅かな発散光に変えるように配される。
【0047】
すなわち、前記第1コリメーティングレンズ24への発散光を平行光に変える場合に比べて第1光源21の方へ、または第1光源21から遠ざかる方へ移動させた状態で配すれば、第1コリメーティングレンズ24は第1入射光21aを僅かな収束光または僅かな発散光に変えることができる。
【0048】
図5は、第1光源21と第1コリメーティングレンズ24との間が第1コリメーティングレンズ24の焦点距離fよりも所定値αだけさらに遠く離れるように第1コリメーティングレンズ24を配した場合、第1光源21から第1コリメーティングレンズ24への第1入射光21aが僅かな収束光となる例を示している。
【0049】
本発明の第1実施形態による光ピックアップにおいて、前記第1光源21から前記第1コリメーティングレンズ24への第1入射光21aが光軸に対してなす角度をμとし、前記第1コリメーティングレンズ24を通って出射する第1光21aが光軸に対してなす角度をμ0とし、そして前記第1コリメーティングレンズ24の倍率をmとしたとき、前記第1コリメーティングレンズ24は、下記式(1)を満たすことが好ましい。
【0050】
m=μ/μ0 ・・・(1)
0.018≦|m|≦0.056
【0051】
ここで、前記倍率mが0よりも大きければ、第1コリメーティングレンズ24を通って出射する第1光21aが僅かな発散光となり、前記倍率mが0よりも小さければ、第1コリメーティングレンズ24を通って出射する第1光21aが僅かな収束光となる。
【0052】
前述した如く、第1コリメーティングレンズ24により第1光源21から発散光として出射された第1光21aを平行光に近く、すなわち、僅かな収束光または僅かな発散光に変える場合、第1光源21から出射されてプレート型ビームスプリッタ25を透過した後にフロント光検出器26へ向かう第1光と、前記プレート型ビームスプリッタ25において内部反射された後に前記フロント光検出器26へ向かう第1光との間の干渉の影響なしにフロント光検出器26における光量を検出可能である。
【0053】
例えば、第1コリメーティングレンズ24および第1光源21が第1コリメーティングレンズ24の焦点距離よりも短く配されて、図7に示された如く、前記第1コリメーティングレンズ24を通ってプレート型ビームスプリッタ25へ向かう第1光21aが僅かな発散光であり、フロント光検出器26が第1光源21から入射して第1コリメーティングレンズ24を透過した光を受光するように配されるとき、前記プレート型ビームスプリッタ25を透過してフロント光検出器26へ向かう第1光21a’と、プレート型ビームスプリッタ25において2回以上に内部反射された後にフロント光検出器26へ向かう第1光21a”とは互いに平行ではないため、フロント光検出器26の有効受光領域内における、前記第1光21a’,21a”の間の干渉を無くすことができる。
【0054】
ここで、フロント光検出器26の有効受光領域は第1光21aのビーム径よりも小さいため、後述する図12と同様に、第1光21a’,21a”の間に干渉が起こらないところにフロント光検出器26の有効受光領域を配することにより、内部反射による干渉の影響なしに第1光源21の光出力に比例する光量が検出可能になる。
【0055】
従って、本発明の第1実施形態による光ピックアップを用いれば、フロント光検出器26においては、第1光源21の光量に正確に比例するAPC信号を生じさせることができる。この生じたAPC信号を第1光源21を駆動するドライブにフィードバックして第1光源21の光出力を制御すれば、第1光源21をして線形性を有する記録パワーを出力させられるので、高密度の光ディスク、例えば、DVD系の光ディスクへの記録に際し、第1光源21から所望の記録パワーを有する第1光21aが出射可能に第1光源21の光出力を正確に制御することができる。
【0056】
すなわち、図1に示された如く、プレート型ビームスプリッタ1に平行光が入射する場合には、プレート型ビームスプリッタ1から/へ反射/透過されてフロント光検出器へ向かう光およびプレート型ビームスプリッタ1において内部反射された後にフロント光検出器へ向かう光の間に干渉が起こって記録パワーの線形性に問題が生じるものの、図4ないし図7に示された如く、本発明の第1実施形態による光ピックアップと同様に、コリメーティングレンズを光源から発散光として入射する光を僅かな発散光または僅かな収束光に変えるように配すれば、記録パワーの線形性を改善できる結果、記録時に光出力のより正確なコントロールが可能である。
【0057】
一方、前記第2コリメーティングレンズ34は、例えば、第2光源31から発散光として出射される第2光31aを平行光に変えるように配されても良い。
【0058】
また、前記第1コリメーティングレンズ24は、第1光源21から発散光として入射する第1光21aを平行光に変えるように配され、第2コリメーティングレンズ34は、第2光源31から発散光として入射する第2光31aを僅かな発散光または僅かな収束光に変えるように配されても良い。この場合、前記フロント光検出器26は、第2光源31の光出力のコントロールのために用いられる。
【0059】
さらに、前記第1および第2コリメーティングレンズ24,34が共に第1および第2光源21,31から発散光として入射する第1および第2光21a,31aを僅かな発散光または僅かな収束光に変えるように配されても良い。この場合、前記フロント光検出器26が第1および第2光源21,31両方の光出力をコントロールするのに用いられる。
【0060】
前記プレート型ビームスプリッタ25は、前記第1ホログラム光モジュール20の第1光源21から入射する第1光21aを所定の割合にて透過および反射させる第1鏡面25aと、その反対面に配された第2鏡面25bとを備える。前記第1鏡面25aは、第1光源21から入射する第1光21aのほとんどを反射させて記録媒体10へ向かわせ、第1入射光21aの一部は透過させてフロント光検出器26へ向かわせる。また、前記プレート型ビームスプリッタ25は、第2ホログラム光モジュール30の第2光源31から入射する第2光31aをほどんど透過させて記録媒体10へ向かわせ、一部は第1鏡面25aにおいて内部反射させて前記フロント光検出器26へ向かわせる。
【0061】
プレート型ビームスプリッタ25の第2鏡面25bは、前記第1および/または第2光21a,31aに対して無反射コーティングされても良い。第2鏡面25bが第1光21aに対して無反射コーティング面であれば、第1光21aに対してのプレート型ビームスプリッタ25における内部反射光量を低減できる。また、前記第2鏡面25bが前記第2光31aに対して無反射コーティング面であれば、第2光31aに対しての第2鏡面25bにおける透過率を高めることができ、光利用効率が上がる。この場合、フロント光検出器に有効光として受光される第2光31aは第2光源31から出射され、第2鏡面25bを透過して第1鏡面25aにおいて1回内部反射された光となる。
【0062】
図4に示された如き光学的な構成を有する本発明の第1実施形態による光ピックアップにおいて、第1および第2ホログラム光モジュール20,30から出射された第1および第2光21a,31aの進行過程を、フロント光検出器26が高密度の光ディスク、例えば、DVD系の光ディスクの記録および/または再生のための第1光源21および低密度の光ディスク、例えば、CD系の光ディスクの記録および/または再生のための第2光源31の光出力コントロールに用いられる場合を例に取って説明すれば、下記の通りである。
【0063】
まず、記録媒体10としてDVD系の光ディスクが採用されれば、第1光源21が作動し、第1光源21から発散光としての第1光21aが出射される。出射された第1光21aは第1ホログラム素子23を真直ぐに透過して第1コリメーティングレンズ24において僅かな収束光または僅かな発散光に変えられてプレート型ビームスプリッタ25に入射する。プレート型ビームスプリッタ25に入射した第1光21aのほとんどはプレート型ビームスプリッタ25の第1鏡面25aから反射されて対物レンズ29へ向かい、一部はプレート型ビームスプリッタ25の第1鏡面25aを透過する。対物レンズ29に入射した第1光21aは対物レンズ29に集束されて記録媒体10の記録面に光スポットとして結ばれる。記録媒体10の記録面から反射された第1光21aは前記過程とは逆過程を経て第1ホログラム光モジュール20の第1ホログラム素子23に入射し、第1ホログラム素子23において回折透過されて第1メイン光検出器22に受光される。
【0064】
一方、プレート型ビームスプリッタ25の第1鏡面25aを透過した第1光21aのほとんどはそのプレート型ビームスプリッタ25の第2鏡面25bを透過してフロント光検出器26へ向かい、一部は第2鏡面25bおよび第1鏡面25aにおいて順次に内部反射されて第2鏡面25bを透過してフロント光検出器26へ向かう。この時、第1鏡面25aを透過してプレート型ビームスプリッタ25内に入射した第1光21aのうち内部反射過程を経ずに第2鏡面25bをそのまま透過した第1光21a’と、少なくとも2回以上の内部反射過程を経て第2鏡面25bを透過した第1光21a”とは互いに平行ではないため、フロント光検出器26の有効受光領域内に第1光21a’のみを受光させられ、第1光21a’,21a”の間の干渉影響なしに光量検出が可能である。
【0065】
従って、フロント光検出器26においては、第1光源21の光出力にほとんど正確に比例するAPC信号が生じる。このフロント光検出器26において生じた信号を用いて第1光源21の光出力をコントロールすれば、第1光源21からの光出力が正確にDVD系の光ディスクのための記録パワーとなるように制御できる。
【0066】
前記記録媒体10としてCD系の光ディスクが採用されれば、第2光源31が作動し、第2光源31から発散光としての第2光31aが出射される。出射された第2光31aは第2ホログラム素子33を真直ぐに透過して第2コリメーティングレンズ34において僅かな収束光または僅かな発散光に変えられた後にプレート型ビームスプリッタ25に入射する。プレート型ビームスプリッタ25に入射した第2光31aのほとんどはプレート型ビームスプリッタ25の第2および第1鏡面25b,25aを順次に透過して対物レンズ29へ向かい、一部は第2鏡面25bを透過した後、第1鏡面25aにおいて内部反射されて第2鏡面25bをさらに透過してフロント光検出器26へ向かう。対物レンズ29に入射した第2光31aは対物レンズ29により集束されて記録媒体10の記録面に光スポットとして結ばれる。記録媒体10の記録面から反射された第2光31aは前記過程とは逆過程を経て第2ホログラム光モジュール30の第2ホログラム素子33に入射し、第2ホログラム素子33において回折透過された後に第2メイン光検出器32に受光される。
【0067】
一方、プレート型ビームスプリッタ25の第1鏡面25aにおいて1回内部反射された第2光31aのほとんどはそのプレート型ビームスプリッタ25の第2鏡面25bを透過してフロント光検出器26へ向かい、一部は第2鏡面25bおよび第1鏡面25aにおいて順次にさらに内部反射されて第2鏡面25bを透過してフロント光検出器26へ向かう。この時、第2鏡面25bを透過してプレート型ビームスプリッタ25内に入射した第2光31aのうち、1回の内部反射過程を経た後に第2鏡面25bをそのまま透過した第2光と、少なくとも3回以上の内部反射過程を経て第2鏡面25bを透過した第2光とは互いに平行ではないため、フロント光検出器26の有効受光領域内に前記1回の内部反射過程を経た第2光のみを受光させられ、干渉の影響なしに光量検出が可能である。
【0068】
従って、フロント光検出器26においては、第2光源31の光出力にほとんど正確に比例するAPC信号が生じる。このフロント光検出器26において生じた信号を用いて第2光源31の光出力をコントロールすれば、第2光源31からの光出力が正確にCD系の光ディスクのための記録パワーとなるように制御できる。
【0069】
ここで、本発明の第1実施形態による光ピックアップは前記第1光源21から出射された第1光21aがプレート型ビームスプリッタ25を透過して対物レンズ29へ向かい、第2光源31から出射された第2光31aがプレート型ビームスプリッタ25から反射されて対物レンズ29へ向かうように光学系の配置を変えても良い。
【0070】
図8Aおよび図8Bは、本発明の第1実施形態による光ピックアップを用いる時に光出力の線形性を改善しうることを示している。
【0071】
図8Aは、コリメーティングレンズを透過した光が平行光となる従来の光ピックアップを用い、光源からの出力パワーを3Hzの三角波形として0mWから40mWまで変える時のフロント光検出器の検出信号(APC信号)を任意の単位に示すグラフである。図8Bは、コリメーティングレンズを透過した光を僅かな発散光または僅かな収束光にする本発明の第1実施形態による光ピックアップを用い、光源からの出力記録パワーを3Hzの三角波形として0mWから40mWまで変える時のフロント光検出器26の検出信号(APC信号)を任意の単位に示すグラフである。図8Aは、焦点距離が10.8mmであるコリメーティングレンズを光源から焦点距離内に位置させて得られた結果である。また、図8Bは、焦点距離が10.8mmであるコリメーティングレンズを光源から焦点距離よりも0.4mmだけさらに遠く配して得られた結果である。
【0072】
図8Aから明らかなように、コリメーティングレンズを光源からコリメーティングレンズの焦点距離内に配してプレート型ビームスプリッタに平行光が入射する場合には、光源の光出力を線形的に変える場合にもフロント光検出器26において検出されるAPC信号が前記光源の光出力に線形的に比例しない。
【0073】
これに対し、図8Bから明らかなように、本発明の第1実施形態による光ピックアップを用いれば、光源の光出力を線形的に変える場合、フロント光検出器において検出されるAPC信号が前記光源の光出力に線形的に比例する。すなわち、本発明の第1実施形態による光ピックアップを用いれば、光源の光出力の線形性を大幅に改善できる。
【0074】
一方、本発明に係る光ピックアップは、第2実施形態として、僅かな発散光または僅かな収束光をプレート型ビームスプリッタに入射させ、且つ、単一光源を備えるような光学的構成を有しても良い。
【0075】
図9は、本発明の第2実施形態による光ピックアップの光学的な構成の一例を示す図面である。
図9を参照すれば、本発明の第2実施形態による光ピックアップは、図4に示された如く、本発明の第1実施形態に対応する単一光源を備える構造であって、単一光源121、コリメーティングレンズ124、プレート型ビームスプリッタ125、対物レンズ129、メイン光検出器122およびフロント光検出器126を備えてなる。図9中、符号148は記録媒体10から反射されてメイン光検出器122に入射する光を集束させてメイン光検出器122に受光させる光検出レンズ148である。ここでは、図4における反射ミラー27,37が省かれている。
【0076】
本発明の第2実施形態による光ピックアップにおいて、コリメーティングレンズ124は、光源から発散光として出射される光を僅かな収束光または僅かな発散光に変える。
【0077】
すなわち、コリメーティングレンズ124の焦点距離をfとしたとき、前記コリメーティングレンズ124と光源121との距離を前記焦点距離fよりも所定値αだけ増減(f±α)すれば、光源からコリメーティングレンズ124への入射光は僅かな収束光または僅かな発散光となる。プレート型ビームスプリッタ125は、光源121からの入射光のほとんどは反射させて対物レンズ129へ向かわせ、一部は透過させてフロント光検出器126へ向かわせる。また、前記プレート型ビームスプリッタ125は記録媒体10から反射されて戻る光を透過させてメイン光検出器122へ向かわせる。前記メイン光検出器122は、記録媒体10から反射されて対物レンズ129を通った後にプレート型ビームスプリッタ125を透過した光を受光して情報信号および/または誤差信号を検出する。
【0078】
本発明の第2実施形態による光ピックアップにおいて、光源121、コリメーティングレンズ124、対物レンズ129およびメイン光検出器122は、本発明の第1実施形態による光ピックアップにおける第1光源21、第1コリメーティングレンズ24、対物レンズ29および第1メイン光検出器22と同じまたは似たような機能をするため、ここでは反復的な説明を省く。もちろん、本発明の第2実施形態において、前記光源121はCD系の光ディスクおよび/またはDVD系の光ディスクの記録および/または再生に適した赤外線波長または赤色波長やそれ以外の波長の光を出射するように設けられても良い。
【0079】
前述した如く、本発明の第2実施形態による光ピックアップは、CD系の光ディスク専用、DVD系の光ディスク専用、CD系の光ディスクおよびDVD系の光ディスク互換型などとして用いられる。互換型光ピックアップに単一光源を用いる技術はすでに公知であるため、この詳細についての説明は省く。
【0080】
図9に示された如く、本発明の第2実施形態による光ピックアップにおける、光源121の光出力の線形性を改善できる原理は、本発明の第1実施形態による光ピックアップにおける、第1光源21の光出力の線形性を改善できる原理と実質的に同一であるため、ここではその詳細な説明を省く。
【0081】
以下、本発明に係るくさび型ビームスプリッタを備えた光ピックアップについて説明する。
本発明の第3実施形態による光ピックアップは、図10に示された如く、本発明の第1実施形態による光ピックアップと同様に、2つの光源を備えて低密度の光ディスクおよび高密度の光ディスクを互換採用しうる構造であり、相異なる波長の光を出射する2つの光源と、内部反射による干渉の影響なしに光源の光出力に比例する光量を検出しうるくさび型ビームスプリッタとを備える光学的な構成を有する点にその特徴がある。
【0082】
図10は、本発明の第1実施形態による光ピックアップと同様に、低密度の光ディスクおよび高密度の光ディスクを互換採用しうる本発明の第3実施形態による光ピックアップの光学的な構成の一例を概略的に示す図面である。本発明の第3実施形態による光ピックアップは、本発明の第1実施形態におけるプレート型ビームスプリッタ25に代えて本発明に係るくさび型ビームスプリッタ45を備えた点に特徴がある。前記くさび型ビームスプリッタ45は2つの鏡面45a,45bが互いに所定の角度をなす。ここで、図4と実質的に同じまたは似たような機能をする部材には同じ符号を付し、その反復的な説明を省く。
【0083】
図10を参照すれば、本発明の第3実施形態による光ピックアップは、第1および第2ホログラム光モジュール20,30と、入射光を集束させて記録媒体10に光スポットとして結ばせる対物レンズ29と、入射光を所定の割合にて透過および反射させるくさび型ビームスプリッタ45と、前記第1ホログラム光モジュール20の第1光源21から出射されて前記くさび型ビームスプリッタ45を透過した光を受光して第1光源21の光出力をコントロールするための信号を検出するフロント光検出器26とを備えてなる。また、本発明の第3実施形態による光ピックアップは、第1および第2ホログラム光モジュール20,30とくさび型ビームスプリッタ45との経路上に第1および第2コリメーティングレンズ47,49をさらに備えても良い。この時、前記第1および/または第2コリメーティングレンズ47,49は第1および第2光源21,31から発散光として出射される第1および第2光21a,31aを平行光に変えるように配される。
【0084】
本発明に係る前記くさび型ビームスプリッタ45を通って記録媒体10へ向かう前記第1および第2光21a,31aを互いに平行ならしめるために、くさび型ビームスプリッタ45の第2鏡面45bが第1鏡面45aに対して斜めとなった点を考慮に入れ、前記第2ホログラム光モジュール30および第2コリメーティングレンズ49は、後述する図13Bに示された如く、第2光31aをくさび型ビームスプリッタ45の第2鏡面45bに、第1光21aの第1鏡面45aへの入射角度とは異なる角度にて入射させるように配されることが好ましい。
【0085】
前記くさび型ビームスプリッタ45は、その第1および/または第2鏡面45a,45bにおける2回以上の内部反射が原因となってフロント光検出器26の有効受光領域(図12の26a)内において干渉が起こらないように、その第1および第2鏡面45a,45bがなす角度A、すなわち、第2鏡面45bが第1鏡面45aに対してなす角度(以下、くさび角度)が下記式(2)を満たすことが好ましい。
【0086】
0.3°≦|A|≦3.0° ・・・(2)
【0087】
ここで、くさび角度を決める要因としては、フロント光検出器26の有効受光領域26aの面積、くさび型ビームスプリッタ45とフロント光検出器26との距離、くさび型ビームスプリッタ45の第1および/または第2鏡面45a,45bにおける1次および2次内部反射光の進行方向、くさび角度および厚みにおける製作公差、光学系の組立て公差による内部反射光の進行方向、第1および第2光21a,31a間の波長差に対しての各光源21,31のフロント光検出器26への光路光軸の偏差、くさび型ビームスプリッタ45を透過して進む光のビーム整形の影響などである。
【0088】
前述した如く、2つの鏡面45a,45bが所定の角度をなすくさび型ビームスプリッタ25を備えれば、図11から明らかなように、第1光源21から出射されてくさび型ビームスプリッタ45を透過した後に前記フロント光検出器26へ向かう第1光21a’と、前記くさび型ビームスプリッタ45において少なくとも2回以上に内部反射された後に前記フロント光検出器26へ向かう第1光21a”とは互いに平行ではない。従って、図12に示された如く、フロント光検出器26の有効受光領域26a内において前記第1光21a’,21a”の間に干渉が起こらないため、第1光源21の光出力を正確にコントロールすることが可能になる。
【0089】
また、前述した如く、2つの鏡面45a,45bが所定角度をなすくさび型ビームスプリッタ25を備えれば、図11に示された如く、第2光源31から出射されてくさび型ビームスプリッタ45において1回内部反射されて前記フロント光検出器26へ向かう第2光31a’と、前記くさび型ビームスプリッタ45において少なくとも3回以上に内部反射された後に前記フロント光検出器26へ向かう第2光31a”とは互いに平行ではない。従って、図12に示された如く、フロント光検出器26の有効受光領域26a内において前記第2光31a’,31a”の間に干渉が起こらない。また、第2光31aがくさび型ビームスプリッタ45に入射しつつ、その一部が第2鏡面45bから反射されることがあるが、この反射光31a”’もまた第2光31a’,31a”と互いに平行ではないため、フロント光検出器26の有効受光領域26a内において干渉が起こらない。従って、第2光源31の光出力を正確にコントロールすることが可能になる。
【0090】
一方、前記第1鏡面45aは、入射光を所定の割合にて透過および反射させる役割を果たす。本発明に係るくさび型ビームスプリッタ45において、前記第1鏡面45aはS偏光の赤色光に対して50%よりも大きい反射率、およびP偏光の赤外線光に対して5%よりも大きい内部反射率を有するように設けられることが好ましい。より好ましくは、前記くさび型ビームスプリッタ45は、DVD向けの赤色光である第1光21aおよびCD向けの赤外線光である第2光31aに対して、図2に示された如き理想的な透過率特性を有するように設けられることが好ましい。
【0091】
前記くさび型ビームスプリッタ45は、例えば、第1光21aを空気中から反射させるため、第1光21aのS偏光の反射光量を最大化させられる。
【0092】
すなわち、前記くさび型ビームスプリッタ45によれば、光ディスク10から反射されて戻る第1光21aを空気中に露出されている第1鏡面45aから反射させるため、第1光21aのS偏光の反射光量を従来のキュービック型ビームスプリッタに比べて増やすことができる。
【0093】
さらに、前記くさび型ビームスプリッタ45によれば、第2光源31からくさび型ビームスプリッタ45への第2入射光31aのうち一部が第1鏡面45aにおいて内部反射されてフロント光検出器26へ向かうため、第1鏡面45aにおける第2光31aのP偏光の反射光量を従来のキュービック型ビームスプリッタに比べて増やすことができる。
【0094】
従って、本発明に係るくさび型ビームスプリッタ45は、その第1鏡面45aがS偏光の赤色光に対して50%よりも大きい反射率、およびP偏光の赤外線光に対して5%よりも大きい内部反射率を有するように設けられ、これは、図2に点線にて示された理想的な透過率特性を満たす。もちろん、本発明の第1実施形態による光ピックアップにおけるプレート型ビームスプリッタ25も同様に、図2に点線にて示す理想的な透過率特性を満たすように設けられる。
【0095】
本発明に係るくさび型ビームスプリッタ45を理想的な透過率特性を満たすように設ける場合、このくさび型ビームスプリッタ45は、第1および第2光21a,31aを図13Aおよび図13Bに示されたように光量分割する。
【0096】
前述した如く、第1光21aのS偏光の反射光量と第2光31aのP偏光の反射光量とを従来のキュービック型ビームスプリッタに比べて増やせる理由は、第1鏡面45aが空気との接触面であるため、くさび型ビームスプリッタ45の媒質と空気媒質との屈折率差が大きいからである。
【0097】
図13Aおよび図13Bは、本発明に係るくさび型ビームスプリッタ45が図2に点線にて示された理想的な透過率特性を満たすように設けられた場合、入射光の偏光による光量分割を示している。
【0098】
図13Aを参照すれば、くさび型ビームスプリッタ45は、第1鏡面45aに45°の入射角をもって入射するP偏光の第1光21aのうちおおよそ90%を第1鏡面45aから反射させて記録媒体10へ向かわせ、おおよそ10%を透過させてフロント光検出器26へ向かわせる。そして、くさび型ビームスプリッタ45は、記録媒体10から反射されて戻るS偏光の第1光21aのうちおおよそ80%を第1鏡面45aから反射させて受光部、例えば、第1ホログラムモジュール20の第1メイン光検出器22へ向かわせる。従って、受光部における第1光21aの検出光量が十分であり、検出光量の不足問題がない。
【0099】
図13Bに示された如く、くさび型ビームスプリッタ45は、第2鏡面45bを屈折して透過し、第1鏡面45aに入射する第2光31aのうちおおよそ90%を第1鏡面45aを透過させて記録媒体10へ向かわせ、おおよそ10%を反射させてフロント光検出器26へ向かわせる。くさび型ビームスプリッタ45は、記録媒体10から反射されて戻るS偏光の第2光31aのうちおおよそ97%を透過させる。従って、第2光31aに対しては受光部、例えば、第2ホログラムモジュール30の第2メイン光検出器32における検出光量が十分である。また、第2光31aのおおよそ10%がフロント光検出器26へ向かうため、第2光源31の出力光量のモニタリングに十分な光量の第2光31aがフロント光検出器に受光される結果、出力光量のモニタリングのための検出光量の不足現象が生じない。
【0100】
前述した如く、本発明に係るくさび型ビームスプリッタ45は、赤色波長の第1光21aおよび赤外線波長の第2光31aに対して受光部における検出光量の不足およびフロント光検出器26への受光量の不足が起こらない透過率特性を有するように設けられる。
【0101】
従って、前述した如く、本発明の第3実施形態による光ピックアップによれば、くさび型ビームスプリッタ45のくさび型構造により、フロント光検出器26における検出光がくさび型ビームスプリッタ45における内部反射による干渉に影響されないため、本発明の第1実施形態による光ピックアップの場合と同様に、記録パワーの線形性を大幅に改善できる。
【0102】
また、本発明に係るくさび型ビームスプリッタ45を前記の如き透過率特性を有するように設ける場合には、受光部における検出光量の不足およびフロント光検出器26への受光量の不足が起こらないという利点がある。
【0103】
前記くさび型ビームスプリッタ45が入射光の偏光に対して前記の如き透過率特性を有する場合、本発明に係る光ピックアップは、図14および図15に示された如く、第1および/または第2光源21,31からくさび型ビームスプリッタ45への第1および/または第2入射光21a,31aがP偏光の光となり、前記くさび型ビームスプリッタ45と対物レンズ29との間の光路上は第1および/または第2入射光21a,31aの偏光を変える1/4波長板46をさらに備える光学的な構成を有することが好ましい。
【0104】
図14は、第1および/または第2光源21,31からくさび型ビームスプリッタ45への第1および/または第2入射光21a,31aがP偏光の光になるように、第1および/または第2光源21,31にP偏光の光を出射する半導体レーザを備える場合を示している。第1および/または第2光源21,31にS偏光の光を出射する半導体レーザを備える場合には、図15に示された如く、第1および/または第2光源21,31とくさび型ビームスプリッタ45との間にS偏光をP偏光に変える1/2波長板48をさらに備えれば良い。
【0105】
ここで、図14および図15に示された如き本発明の第4および第5実施形態による光ピックアップは、図10に示された如き本発明の第3実施形態による光ピックアップに、前記1/4波長板46および/または1/2波長板48のみをさらに配した光学的な構成を有する。
【0106】
前述した如く、本発明の第3ないし第5実施形態による光ピックアップにおいて、前記フロント光検出器26は、第1および第2光源21,31が共に光出力をコントロールするのに用いられるか、あるいは、第1および第2光源21,31のうちどちらか一方の光出力をコントロールするのに用いられる。
【0107】
また、本発明の第3ないし第5実施形態による光ピックアップは、前述した如き本発明の第1実施形態による光ピックアップと同様に、様々に変形可能である。
【0108】
一方、くさび型ビームスプリッタを備える本発明に係る光ピックアップは、図10、図14および図15に示された如く、2つの光源を備えるのに代えて、図16に示された如く、単一光源を備える光学的な構成を有しても良い。
【0109】
図16を参照すれば、本発明の第6実施形態による光ピックアップは、図10に示された如き本発明の第3実施形態に対応する単一光源を備える構造であって、単一光源121、くさび型ビームスプリッタ145、対物レンズ129、メイン光検出器122およびフロント光検出器126を備えてなる。また、本発明の第6実施形態による光ピックアップは、単一光源121とくさび型ビームスプリッタ125との間にコリメーティングレンズ147をさらに備えても良い。
【0110】
本発明の第6実施形態による光ピックアップにおいて、くさび型ビームスプリッタ145は、本発明の第3実施形態による光ピックアップと同様に、第1および第2鏡面145a,145bが互いに平行ではなく所定の角度をなすくさび型構造である。前記くさび型ビームスプリッタ145は、光源121からの入射光のほとんどを、例えば反射させて対物レンズ129へ向かわせ、一部は透過させてフロント光検出器126へ向かわせる。また、前記くさび型ビームスプリッタ145は、記録媒体10から反射されて戻る光は透過させてメイン光検出器122へ向かわせる。メイン光検出器122は、記録媒体10から反射されて対物レンズ129を通った後にくさび型ビームスプリッタ145を透過した光を受光して情報信号および/または誤差信号を検出する。
【0111】
光検出レンズ148は、前記くさび型ビームスプリッタ145を透過した光を集束させてメイン光検出器122に受光させる。
【0112】
本発明の第6実施形態による光ピックアップにおいて、光源121、コリメーティングレンズ147、対物レンズ129およびメイン光検出器122は、本発明の第3実施形態による光ピックアップにおける第1光源21、第1コリメーティングレンズ47、対物レンズ29および第1メイン光検出器22と同じまたは似たような機能をするため、ここでは、その反復的な説明を省く。もちろん、本実施形態において、前記光源121は、本発明の第2実施形態と同様に、CD系の光ディスクおよび/またはDVD系の光ディスクの記録および/または再生に適した赤色波長または赤外線波長やそれ以外の波長の光を出射するように設けられても良い。
【0113】
前述した如く、本発明の第6実施形態による光ピックアップは、本発明の第2実施形態と同様に、CD系の光ディスク専用、DVD系の光ディスク専用、CD系の光ディスクおよびDVD系の光ディスク互換型などとして用いられる。
【0114】
図16に示された如く、本発明の第6実施形態による光ピックアップにおける光源121の光出力の線形性を改善できる原理は、本発明の第3実施形態による光ピックアップにおける第1光源21の光出力の線形性を改善できる原理と実質的に同じである。
【0115】
ここで、本発明に係る光ピックアップは、図16に示された如く、単一光源を備えつつ、本発明の第4および第5実施形態と同様に、入射光の偏光に対して受光部、すなわち、メイン光検出器122における光量不足およびフロント光検出器126における光量不足を起こさない透過率特性を満たすように設けられたくさび型ビームスプリッタおよび1/4波長板を備え、光源として用いられる半導体レーザの出射光の偏光に応じて1/2波長板を選択的にさらに備える光学的な構成を有しても良い。かかる光学的な構成を有する光ピックアップは、前述した実施形態から十分に類推可能であるため、ここでは図示および詳細な説明を省く。
【0116】
以上では、本発明に係る光ピックアップがCD系の光ディスクおよびDVD系の光ディスク互換用であると説明および図示したが、本発明が必ずしもこれに限定されるとは限らない。すなわち、本発明に係る光ピックアップはDVD系の光ディスクおよび次世代DVD系の光ディスク互換用であっても良い。
【0117】
さらに、以上では、本発明に係る光ピックアップおよびくさび型ビームスプリッタを図面に示された具体的な実施形態に基づき説明したが、これは単なる例示的なものに過ぎない。よって、本発明に係る光ピックアップおよびくさび型ビームスプリッタは特許請求の範囲上に記載された技術的な範囲内において様々に変形可能である。
【0118】
さらに、本発明に係るくさび型ビームスプリッタ45を備える光ピックアップの光学的な構成は様々に変形できる。
【0119】
さらに、以上では、本発明に係るくさび型ビームスプリッタ45が光ピックアップに適用されると説明および図示したが、必要に応じて他の光学装置に適用しても良い。
【0120】
【発明の効果】
上述した如く、プレート型ビームスプリッタに収束光または発散光が入射するような光学的構成を有する本発明に係る光ピックアップによれば、フロント光検出器の有効受光領域において、プレート型ビームスプリッタにおける内部反射による光の干渉なしに光を受光することができる。
【0121】
また、本発明に係るくさび型ビームスプリッタを備えた光ピックアップにおいては、フロント光検出器の有効受光領域において、内部反射による光の干渉なしに光を受光することができる。
【0122】
従って、本発明に係る光ピックアップにおいては、光源の光出力に正確に比例する光量を検出することができて光源の光出力を正確にコントロールできる結果、光源の光出力の線形性が大幅に改善される。
【0123】
一方、本発明に係るくさび型ビームスプリッタは、適正な反射率および透過率を有するように設けられ、これを光ピックアップに適用する場合、従来のキュービック型ビームスプリッタを用いる時に起こりうる受光部における検出光量の不足および出力光量のモニタリングのためのフロント光検出器への受光量の不足現象を防ぐことができる
【図面の簡単な説明】
【図1】プレート型ビームスプリッタへの入射光が平行光であるとき、プレート型ビームスプリッタを透過した光およびプレート型ビームスプリッタにおいて2回以上に内部反射された光の経路を示す図面である。
【図2】DVD向けの赤色光およびCD向けの赤外線光の進行経路を変えるために用いられる従来のキュービック型ビームスプリッタの透過率と、理想的な仕様を有する光路変換デバイスの透過率とを対照して示すグラフである。
【図3A】図2の如き透過率特性を有する通常のキュービック型ビームスプリッタにおける入射光の偏光による光量分割を示す図面である。
【図3B】図2の如き透過率特性を有する通常のキュービック型ビームスプリッタにおける入射光の偏光による光量分割を示す図面である。
【図4】本発明の第1実施形態による光ピックアップの光学的な構成を概略的に示す図面である。
【図5】図4の第1ホログラム光モジュールからの第1入射光を第1コリメーティングレンズにより僅かな収束光に変える光学的な配置を示す図面である。
【図6】図4に示された光ピックアップのホログラム光モジュールの具体例を概略的に示す図面である。
【図7】本発明の第1実施形態による光ピックアップにおいて、コリメーティングレンズおよび光源がコリメーティングレンズの焦点距離よりも近く配されて、コリメーティングレンズを通ってプレート型ビームスプリッタへ向かう光が僅かな発散光であるとき、プレート型ビームスプリッタを透過する光およびプレート型ビームスプリッタにおいて2回以上に内部反射される光の経路を示す図面である。
【図8A】コリメーティングレンズを透過した光が平行光となる従来の光ピックアップを用い、光源からの出力パワーを3Hzの三角波形として0mWから40mWまで変える時のフロント光検出器の検出信号(APC信号)を任意の単位に示すグラフである。
【図8B】コリメーティングレンズを透過した光を僅かな発散光または僅かな収束光にする本発明の第1実施形態による光ピックアップを用い、光源からの出力記録パワーを3Hzの三角波形として0mWから40mWまで変える時のフロント光検出器の検出信号(APC信号)を任意の単位に示すグラフである。
【図9】本発明の第2実施形態による光ピックアップの光学的な構成を概略的に示す図面である。
【図10】本発明の第3実施形態による光ピックアップの光学的な構成を概略的に示す図面である。
【図11】本発明に係るくさび型ビームスプリッタにおける第1および第2光の透過および反射経路を概略的に示す図面である。
【図12】図11に示された如き第1および第2光の透過および反射過程を経てフロント光検出器へ向かう光の間にフロント光検出器の有効受光領域内における干渉が起こっていないことを示す図面である。
【図13A】本発明に係るくさび型ビームスプリッタが図2に点線にて示された理想的な透過率特性を満たすように設けられた場合、入射光の偏光による光量分割を示す図面である。
【図13B】本発明に係るくさび型ビームスプリッタが図2に点線にて示された理想的な透過率特性を満たすように設けられた場合、入射光の偏光による光量分割を示す図面である。
【図14】本発明の第3実施形態による光ピックアップの光学的な構成を概略的に示す図面である。
【図15】本発明の第4実施形態による光ピックアップの光学的な構成を概略的に示す図面である。
【図16】本発明の第5実施形態による光ピックアップの光学的な構成を概略的に示す図面である。
【符号の説明】
10 記録媒体
20 第1ホログラム光モジュール
21a 第1光
24 第1コリメーティングレンズ
25 プレート型ビームスプリッタ
25a 第1鏡面
25b 第2鏡面
26 フロント光検出器
27 反射ミラー
29 対物レンズ
30 第2ホログラム光モジュール
31a 第2光
34 第2コリメーティングレンズ
37 反射ミラー
Claims (19)
- 光を出射する少なくとも一つの光源と、
入射光を集束させて記録媒体に光スポットとして結ばせる対物レンズと、
入射光を所定の割合にて透過および反射させるプレート型ビームスプリッタと、
記録媒体の記録面からの反射光を受光して情報信号および/または誤差信号を検出する少なくとも一つのメイン光検出器と、
前記プレート型ビームスプリッタの一側に設けられ、前記プレート型ビームスプリッタへの透過光および/または前記プレート型ビームスプリッタからの反射光を受光して前記光源の光出力をコントロールするための自動パワーコントロール信号を生じさせるフロント光検出器と、
前記光源とプレート型ビームスプリッタとの間に設けられ、前記プレート型ビームスプリッタへ向かう光を収束または発散させる少なくとも一枚のコリメーティングレンズと、を備えることを特徴とする光ピックアップ。 - 前記光源は、相異なる波長の光を出射する第1および第2光源を備えてフォーマットの相異なる2種以上の記録媒体を互換採用しうることを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ。
- 前記フロント光検出器は、前記第1および第2光源の光出力をコントロールするための自動パワーコントロール信号を生じさせることを特徴とする請求項2に記載の光ピックアップ。
- 前記コリメーティングレンズは、前記第1光源から出射されてプレート型ビームスプリッタへ向かう光を収束または発散させる第1コリメーティングレンズおよび/または前記第2光源から出射されてプレート型ビームスプリッタへ向かう光を収束または発散させる第2コリメーティングレンズを備えることを特徴とする請求項3に記載の光ピックアップ。
- 前記第1および第2光源のうちどちらか一方はCD系の光ディスクの記録および/または再生に適した赤外線波長の光を出射し、他方の一つはDVD系の光ディスクの記録および/または再生に適した赤色波長の光を出射することを特徴とする請求項2ないし4のうち何れか1項に記載の光ピックアップ。
- 前記第1および/または第2光源から前記第1および/または第2コリメーティングレンズへの入射光が光軸に対してなす角度をμとし、前記第1および/または第2コリメーティングレンズを通って出射される光が光軸に対してなす角度をμ0とし、前記第1および/または第2コリメーティングレンズの倍率をmとしたとき、前記第1および/または第2コリメーティングレンズは下記式を満たすことを特徴とする請求項5に記載の光ピックアップ。
m=μ/μ0
0.018≦|m|≦0.056 - 前記光源から前記コリメーティングレンズへの入射光が光軸に対してなす角度をμとし、前記コリメーティングレンズを通って出射される光が光軸に対してなす角度をμ0とし、前記コリメーティングレンズの倍率をmとしたとき、前記コリメーティングレンズは下記式を満たすことを特徴とする請求項1ないし4のうち何れか1項に記載の光ピックアップ。
m=μ/μ0
0.018≦|m|≦0.056 - 前記光源は、CD系の光ディスクおよび/またはDVD系の光ディスクの記録および/または再生に適した赤外線波長または赤色波長の光を出射することを特徴とする請求項7に記載の光ピックアップ。
- 光を出射する少なくとも一つの光源と、
入射光を集束させて記録媒体に光スポットとして結ばせる対物レンズと、
入射光を所定の割合にて透過および反射させ、第1および第2鏡面が互いに所定の角度をなすくさび型ビームスプリッタと、
記録媒体の記録面からの反射光を受光して情報信号および/または誤差信号を検出する少なくとも一つのメイン光検出器と、
前記くさび型ビームスプリッタの一側に設けられ、前記プレート型ビームスプリッタへの透過光および/または前記プレート型ビームスプリッタからの反射光を受光して前記光源の光出力をコントロールするための自動パワーコントロール信号を生じさせるフロント光検出器と、を備えることを特徴とする光ピックアップ。 - 前記光源は、相異なる波長の光を出射する第1および第2光源を備えてフォーマットの相異なる2種以上の記録媒体を互換採用しうることを特徴とする請求項9に記載の光ピックアップ。
- 前記フロント光検出器は、前記第1および第2光源の光出力をコントロールするための自動パワーコントロール信号を生じさせることを特徴とする請求項10に記載の光ピックアップ。
- 前記第1および第2光源のうちどちらか一方はCD系の光ディスクの記録および/または再生に適した赤外線波長の光を出射し、他方の一つはDVD系の光ディスクの記録および/または再生に適した赤色波長の光を出射することを特徴とする請求項10または11に記載の光ピックアップ。
- 前記光源は、CD系の光ディスクおよび/またはDVD系の光ディスクの記録および/または再生に適した赤外線波長または赤色波長の光を出射することを特徴とする請求項9に記載の光ピックアップ。
- 前記くさび型ビームスプリッタの第1および第2鏡面がなす角度Aは下記式を満たすことを特徴とする請求項9ないし13のうち何れか1項に記載の光ピックアップ。
0.3°≦|A|≦3.0° - 前記くさび型ビームスプリッタは、前記第1鏡面が入射光を所定の割合にて透過および反射させ、前記第1鏡面がS偏光の赤色光に対して50%よりも大きい反射率、およびP偏光の赤外線光に対して5%よりも大きい内部反射率を有するように設けられたことを特徴とする請求項14に記載の光ピックアップ。
- 前記くさび型ビームスプリッタは、前記第1鏡面が入射光を所定の割合にて透過および反射させ、前記第1鏡面がS偏光の赤色光に対して50%よりも大きい反射率、およびP偏光の赤外線光に対して5%よりも大きい内部反射率を有するように設けられたことを特徴とする請求項9ないし13のうち何れか1項に記載の光ピックアップ。
- 入射光を所定の割合にて透過および反射させるために第1および第2鏡面を備え、前記第1および第2鏡面がなす角度Aは下記式を満たすことを特徴とするくさび型ビームスプリッタ。
0.3°≦|A|≦3.0° - 前記第1鏡面は入射光を所定の割合にて透過および反射させ、前記第1鏡面はS偏光の赤色光に対して50%よりも大きい反射率、およびP偏光の赤外線光に対して5%よりも大きい内部反射率を有するように設けられたことを特徴とする請求項17に記載のくさび型ビームスプリッタ。
- 入射光を所定の割合にて透過および反射させるために第1および第2鏡面を備え、前記第1鏡面は入射光を所定の割合にて透過および反射させ、前記第1鏡面はS偏光の赤色光に対して50%よりも大きい反射率、およびP偏光の赤外線光に対して5%よりも大きい内部反射率を有するように設けられたことを特徴とするくさび型ビームスプリッタ。
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