JP2004334962A - Optical head, and optical recording medium recording/reproducing device - Google Patents

Optical head, and optical recording medium recording/reproducing device Download PDF

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JP2004334962A JP2003128386A JP2003128386A JP2004334962A JP 2004334962 A JP2004334962 A JP 2004334962A JP 2003128386 A JP2003128386 A JP 2003128386A JP 2003128386 A JP2003128386 A JP 2003128386A JP 2004334962 A JP2004334962 A JP 2004334962A
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Kazuma Aiki
一磨 相木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To expose a regular position of a light receiving element with a light spot irrespective of optical recording media by carrying out tracking using three-spot method to a laser light source corresponding to a plurality of wavelengths. <P>SOLUTION: The optical head optics 1 is provided with diffraction areas 12b, 12a differing in grid spacing and grid angle from each other, and a diffraction-grating 12 with which the diffraction region 12a is arranged on both sides of the diffraction region 12b at two symmetrical positions between these two diffraction regions is arranged between a semiconductor laser component 11 and an objective lens 15. Especially, when the grid spacing and grid angle of the diffraction region 12a are expressed by P<SB>1</SB>, θ<SB>1</SB>, those of the diffraction region 12b are expressed by P<SB>2</SB>, θ<SB>2</SB>, and the wavelengths used are expressed by λ<SB>1</SB>, λ<SB>2</SB>, a grid pitch is set satisfying P<SB>2</SB>/P<SB>1</SB>=ε*λ<SB>2</SB>/λ<SB>1</SB>(0.9≤ε≤1.1) considering various errors such as dimensional tolerances. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ヘッド及び光記録媒体記録再生装置に関し、特に、複数の光記録媒体を記録再生するために用意された複数の波長の光ビームを同一光学系にて扱う光ヘッド及び光記録媒体記録再生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、光ディスクのような光記録媒体は、大容量の情報信号を記録可能なため、オーディオデータ、ビデオデータ、コンピュータデータ等の様々なデータ種類に対する記録媒体として利用が進んでいる。
【0003】
光ディスクとしては、光変調記録を用いた種々の方式の記録再生ディスク、いわゆる「光磁気記録」、「相変化記録」及び「色素記録」等を含む光ディスク、具体的には「CD−R/RW」、「DVD−RAM」、「DVD−R/RW」、「DVD+RW」等があり、記憶容量の増大とともに種類も多様化している。
【0004】
そこで、それぞれ記録再生波長の異なるCD用(780nm帯域)とDVD用(650nm帯域)の2つのレーザ光源(レーザダイオード:LDと記す。)を使用し、両規格に対して読取及び書込可能な記録再生装置も開発されている。
【0005】
ところで、光ディスクのトラッキングサーボ方法には、周知の手法として、メインビームのプッシュプル信号とこのプッシュプル信号に対して180°位相がずれるように光記録媒体上に照射されたサブビームのプッシュプル信号との差動によってトラッキング誤差信号を生成するDPP法(Differential Push Pull;差動プッシュプル法)、2つのサブビームの強度差によってトラッキング誤差信号を生成する3スポット法等があるが、上述のようにDVDとCDのそれぞれの波長帯に対応したレーザ光源を別々のパッケージとして備えた光ピックアップでは、各波長に対応した格子間隔を有する回折格子をレーザ光毎に用意してレーザ光を分離すれば、従来のDPP法又は3スポット法の何れの場合もディスク上のメインスポットとサイドスポットとの位置をそれぞれの記録媒体に応じて最適化することができる。
【0006】
一方、DVDとCDのそれぞれの波長帯に対応した2つのレーザ光源を隣接して配置し1つのパッケージに集約した2波長用レーザ光源(2波長用LD)を使用して、異なるトラックピッチの光ディスクに対して、トラッキングサーボをかける方法が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0007】
【特許文献1】
特開2001−250250号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、2波長用レーザ光源(2波長用LD)を使用した光ピックアップは、波長が異なるレーザ光が同一の光学部品を経由して光ディスク上の情報を読み取っている、若しくは光ディスク上に情報を書き込んでいることになる。
【0009】
この場合、上記特許文献1のような回折格子を使用すれば、サブビームによるプッシュプル信号が現れないため、メインビームのプッシュプル信号が検出でき、サブビームのDC光量を利用してDPP法によるトラッキング誤差信号を生成することができる。しかし、サブビームでプッシュプル信号の検出ができないため、2つのサブビームの強度が光記録媒体のトラックずれに対して変化せず、3スポット法によるトラッキング誤差信号を生成することができない。
【0010】
このように、2波長用LDを使用した光学系では、波長の異なるレーザ光が同一の光学部品を通過するため、上記特許文献1に示した回折格子を使用した場合、DPP法でしかトラッキング誤差信号を生成できないが、現在でも3スポット法を利用してトラッキングサーボを行う要求が高い。
【0011】
また、DVDではDPP法、CDでは3スポット法によってトラッキングを行うために、波長選択性を有する回折格子を組み合わせる方法や、波長選択性を有する1/4波長板と偏光グレーティングを組み合わせる方法等もある。しかし、前者は、スカラー回折効率では100%の0次光効率が得られても、実際に作製した素子では0次光効率が90%程度に低下してしまう。また、後者は、素子のコストが高く偏光の消光比も高くないため、不要光が発生するリスクが高いという問題点があった。
【0012】
さらに、CDとDVDとでは、利用する光の波長帯が異なるため、両波長で同一の回折格子を使用すると、受光素子上のメインスポットとサイドスポットとの距離が異なる。これにより、CD,DVDの両ディスクにおいてプッシュプル信号を検出するには、それぞれのスポットが照射される位置に受光素子の分割線を設ける必要があった。
【0013】
そこで本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、複数波長対応のレーザ光源を用いて3つのスポットによりトラッキング誤差信号を生成し、光記録媒体によらず受光素子の定位置に光スポットを与える光ヘッド及び光記録媒体記録再生装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明に係る光ヘッドは、光記録媒体上に形成された3つのスポットによりトラッキング誤差信号を生成する光ヘッドにおいて、少なくとも2種の光記録媒体に応じて異なる波長の光ビームを射出する2つの光源が隣接して配置されたレーザ光源と、第1の回折領域と該第1の回折領域に対称に配される第2の領域とを少なくとも有し光源から射出された光記録媒体に応じて異なる波長の光ビームを回折する回折光学手段と、回折光学手段にて得られた光記録媒体に応じて異なる光ビーム毎の0次回折光と±1次回折光とを検出する光検出手段と、光検出手段にて検出された回折光強度からトラッキング誤差信号を生成する誤差検出手段とを備えることを特徴とする。
【0015】
ここで、光検出手段は、固定位置にて第1の回折領域にて得られた第1の光記録媒体のための第1の波長を有する光ビームの0次回折光と±1次回折光を検出するとともに、第2の回折領域にて得られた第2の光記録媒体のための第2の波長を有する光ビームの0次回折光と±1次回折光を検出する。
【0016】
回折光学手段としては、回折格子を用い、第1の回折領域と第2の回折領域とで回折格子間隔を異ならせる。特に、第1の回折領域の回折格子間隔をP、第2の回折領域の回折格子間隔をPとし、第1の波長をλ、第2の波長をλとするとき、P/P=ε*λ/λ(0.9≦ε≦1.1)を満たすような格子間隔を選択することが好ましい。
【0017】
また、回折光学手段として用いる回折格子の第1の回折領域と第2の回折領域とで回折格子の格子角度を変更することが好ましい。回折光学手段の第1の回折領域と第2の回折領域のうち少なくとも一方は、波長選択性を有するとよい。
【0018】
また、上述した目的を達成するために、本発明に係る光記録媒体記録再生装置は、光記録媒体に光ビームを照射し光記録媒体上に形成された3つのスポットにより生成されるトラッキング誤差信号によりトラッキング動作を行う光記録媒体記録再生装置において、少なくとも2種の光記録媒体に応じて異なる波長の光ビームを射出する光源と、少なくとも第1の回折領域と第1の回折領域に対称に配される第2の領域とを有し光源からの光ビームを回折する回折光学手段と、回折光学手段にて得られた0次回折光と±1次回折光とを検出する光検出手段と、光検出手段にて検出された回折光強度からトラッキング誤差信号を生成する誤差検出手段と、誤差検出手段によって検出されたトラッキング誤差に基づいて記録再生動作を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明の具体例として示す光ヘッドは、光学系中に配置されるグレーティング(回折光学手段)を、第1の回折領域と該第1の回折領域に対称に配される第2の領域とを有する構成とすることによって、複数の光記録媒体を記録再生するために用意された複数の波長の光ビームを同一光学系にて扱う光ヘッドにおいて、3スポット法によりトラッキング誤差信号を生成できるようにした光ヘッドである。
【0020】
以下、本発明に係る光ヘッド及び光記録媒体記録再生装置の具体例について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に述べる具体例は、本発明の好適な具体例であるから技術的に好ましい種々の限定が付されているが、以下の説明では、本発明に限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。以下、光記録媒体を光ディスクとして説明する。
【0021】
まず、本発明に係る光ヘッドを適用した光ディスク記録再生装置101を図1に示す。光ディスク記録再生装置101は、光記録媒体である光ディスク102を回転操作する駆動手段としてのスピンドルモータ103と、本発明に係る光ヘッド104と、その駆動手段としての送りモータ105を備えている。
【0022】
光ディスク102は、光変調記録を用いた種々の方式の記録再生ディスク、いわゆる「光磁気記録」、「相変化記録」及び「色素記録」等を含む光ディスク、具体的には「CD−R/RW」、「DVD−RAM」、「DVD−R/RW」、「DVD+RW」等、又は、各種光磁気記録媒体である。また、この光ディスク102として、記録層上における最適な記録及び/又は再生光パワーの異なる少なくとも2以上の記録領域に記録層が分割された光ディスク、複数の記録層が透明基板を介して積層された光ディスクであっても使用できる。
【0023】
記録層上における最適な記録及び/又は再生光パワーの差異は、光ディスクにおける記録方式そのものが異なることに起因するもののほか、光ディスクの回転速度(光ヘッド104に対する線速度)の違いによって生じるもの(いわゆる標準速度ディスクに対するn倍速ディスク)であってもよい。
【0024】
また、この光ディスク102としては、最適な記録及び/又は再生光パワーが異なる記録媒体、又は同一の少なくとも2以上の記録層を有する多層光ディスクを使用することができる。この場合、多層光ディスクの設計のしかたにより、各記録層についての最適な記録及び/又は再生光パワーに違いが生じる。
【0025】
なお、本具体例で使用する光ディスクは、780nm帯域のレーザ光を記録再生光とするCD(光ディスク102a)、650nm帯域のレーザ光を記録再生光として使用するDVD(光ディスク102b)である。
【0026】
スピンドルモータ103は、ディスク種類判別手段ともなるシステムコントローラ107及びサーボ制御回路109によりディスク種類に応じて駆動制御されており、ディスク毎に所定の回転数で駆動される。
【0027】
光ヘッド104は、光ディスク102の記録層に対して光束を照射し、この光束の記録層による反射光を検出する。また、光ヘッド104は、光ディスク102の記録層からの反射光に基づいて、後述する各種光束を検出し、各光束に対応する信号をプリアンプ部102に供給する。この光ヘッド104の光学系は、図2を用いて詳説する。
【0028】
プリアンプ部102の出力は、信号変換復調部及びECCブロック108に送られる。この信号変復調部及びECCブロック108は、信号の変調、復調及びECC(エラー訂正符号)の付加を行う。光ヘッド104は、信号変復調部及びECCブロック108の指令にしたがって回転する光ディスク102の記録層に対して光照射を行い、光ディスク102に対する信号の記録又は再生を行う。
【0029】
プリアンプ部120は、各光束に対応する信号に基づいて、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、RF信号等を生成するように構成されている。記録又は再生の対象媒体とされる光記録媒体の種類に応じて、サーボ制御回路109、信号変復調部及びECCブロック108等により、これらの信号に基づく復調及び誤り訂正処理等の所定の処理が行われる。
【0030】
復調された記録信号は、光ディスク102が、例えばコンピュータのデータストレージ用であれば、インターフェイス111を介して外部コンピュータ130等に送出される。外部コンピュータ130等は、光ディスク102に記録された信号を再生信号として受け取ることができる。
【0031】
また、光ディスク102が、いわゆる「オーディオビジュアル」用ディスクであれば、D/A,A/D変換器112のD/A変換部でデジタル/アナログ変換され、オーディオビジュアル処理部113に供給される。オーディオビジュアル処理部113に供給された信号は、オーディオビジュアル処理部113にてオーディオビデオ信号処理され、オーディオビジュアル信号入出力部114を介して外部の撮像映写機器に伝送される。
【0032】
光ヘッド104は、送りモータ105により光ディスク102上の所定の記録トラックまで移動操作される。スピンドルモータ103の制御、送りモータ105の制御、及び光ヘッド104において光集光手段となる対物レンズを保持する2軸アクチュエータのフォーカシング方向の駆動とトラッキング方向の駆動制御は、それぞれサーボ制御回路109により行われる。
【0033】
サーボ制御回路109は、光ヘッド104内に配設された光結合効率可変素子を動作させ、光ヘッド104における光結合効率、すなわち半導体レーザ素子等のレーザ光源から出射する光束の総光量と光ディスク102上に集光する光量との比率が、記録モード時、再生モード時、或いは光ディスク102の種類に応じて変更されるように制御している。
【0034】
レーザ制御部121は、光ヘッド104のレーザ光源を制御する。特に、この具体例では、記録モード時と再生モード時とで、または光ディスク102の種類に応じてレーザ光源の出力パワーを異ならせる制御を行っている。
【0035】
また、レーザ制御部121では、光ディスク102が記録層上における最適な記録及び/又は再生光パワーの異なる少なくとも2種類以上の光ディスクから選択的に使用されたものである場合(記録方式の異なるもの、分割された記録領域の何れかであるか、積層された記録層のうちいずれであるか、光束に対する相対線速度が異なるものなどの何れも含む)、ディスク種類判別センサ115が光ディスク102の種類を判別する。光ディスク102としては、上述したように光変調記録を用いた種々の方式の光ディスク、または各種光磁気記録媒体があげられ、このなかには、記録層上における最適な記録及び/又は再生光パワーが異なる記録媒体も含まれている。ディスク種類判別センサ115は、光ディスク102の表面反射率や、その他の形状的及び外形的な違いなどを検出できる。
【0036】
システムコントローラ107は、ディスク種類判別センサ115より送られる検出結果に基づいて光ディスク102の種類を判別する。光記録媒体の種類を判別する手法としては、光記録媒体がカートリッジに収納されるタイプであれば、このカートリッジに検出穴を設けておく手法があげられる。
【0037】
また、他の例としては、光記録媒体最内周にあるプリマスタードピットやグルーブ等に記録された目録情報(Table Of Contents;TOC)による情報に基づいて、「ディスク種別」若しくは「推奨記録パワー及び推奨再生パワー」を検出し、この光記録媒体の記録及び再生に適した記録及び再生光パワーを設定する手法があげられる。
【0038】
光結合効率制御手段となるサーボ制御回路109は、システムコントローラ107に制御されて、ディスク種類判別センサ115の判別結果に応じて、光ヘッド104における光結合効率を制御する。
【0039】
光ディスク102が最適な記録及び/又は再生光パワーの異なる少なくとも2以上の記録領域に記録層が分割された光ディスクである場合、記録領域識別手段により記録及び/又は再生をしようとする記録領域を検出する。
【0040】
複数の記録領域が光ディスク102の中心からの距離に応じて同心円上に分割されている場合には、記録領域識別手段としてサーボ制御回路109を用いることができる。サーボ制御回路109は、例えば光ヘッド104と光ディスク102との相対位置を検出する(ディスク102に記録されたアドレス信号をもとに位置検出する場合を含む)ことによって、記録及び/又は再生を使用とする記録領域を判別できる。そして、サーボ制御回路109は、記録及び/再生を使用とする記録領域の判別結果に応じて光ヘッド104における光結合効率を制御する。
【0041】
また、光ディスク102が最適な記録及び/再生光パワーの異なる少なくとも2以上の記録層を有する多層光ディスクである場合、記録層識別手段により、記録及び/又は再生を使用とする記録層を判別する。記録層識別手段としては、サーボ制御回路109を用いることができる。サーボ制御回路109は、例えば光ヘッド104と光ディスク102との相対位置を検出することによって、記録及び/又は再生をしようとする記録層を検出できる。サーボ制御回路109は、記録及び/又は再生を使用とする記録層の判別結果に応じて、光ヘッド104における光結合効率を制御する。
【0042】
なお、これら光ディスクの種類、記録領域、記録層についての情報は、各光ディスクに記録された、いわゆるTOCなどの目録情報を読み取ることによっても判別できる。
【0043】
続いて、図2に、本発明の具体例として示す光ディスク記録再生装置の光ヘッド104の光学系1を示す。この光ヘッド光学系1は、往路光学系として、CD用の780nm帯域のレーザ光と、DVD用の650nm帯域のレーザ光を照射する半導体レーザ素子11と、回折格子12と、偏光ビームスプリッタ13と、入射光を平行光束にするコリメータレンズ14と、対物レンズ15とを有し、光源から照射されたレーザ光を光ディスク102(光ディスク102a若しくは光ディスク102b)の盤面に照射する。光路の途中に光軸方向を変更する反射ミラー16を備えていてもよい。本具体例として示す光ヘッドでは、トラッキング方法として3ビーム方式を採用している。そのため、レーザ光光源である半導体レーザ素子11から出射したレーザ光は、図示しないが、回折格子(グレーティング)等によって3ビームに分割されるようになっている。ここで、回折格子12は、図3に示すようにコリメータレンズ14と対物レンズ15との間にあってもよい。
【0044】
また、光ヘッド光学系1は、復路光学系として、偏光ビームスプリッタ13を通過した反射レーザ光を集光する集束レンズ17と、シリンドリカルレンズ18と、光検出器19とを有し、光ディスク102a,102bの盤面にて反射した反射レーザ光を光検出器19にて検出する。
【0045】
続いて、図4を用いて、本具体例で用いる回折格子12について詳細に説明する。
【0046】
回折格子12は、格子間隔と格子角度とが互いに異なる回折領域12bと回折領域12aとを備えており、2つの領域のうち、回折領域12aが回折領域12bを挟んで対称位置に2つ配置されている。
【0047】
本具体例では、回折領域12aは、650nm帯域を記録再生光として使用するDVD(光ディスク102a)用のレーザ光を回折するために使用され、回折領域12bは、780nm帯域を記録再生光とするCD(光ディスク102b)用のレーザ光を回折するために使用される。以下では、回折領域12aの格子間隔(格子ピッチ)をP、格子角度をθとし、回折領域12bの格子間隔(格子ピッチ)をP、格子角度をθとして表す。これら各格子間隔や各格子角度の値は、使用するレーザ光波長に応じて決定されるパラメータである。
【0048】
図5、図6は、回折格子12の各領域で回折されるレーザ光の有効範囲を示している。図5は、回折領域12aの格子ピッチPの回折領域12aに回折され得られたCD用レーザ光及びDVD用レーザ光の0次回折光、±1次回折光の対物レンズにおける焦点光径を説明している。
【0049】
一方、図6は、回折領域12bの格子ピッチP1に対応する0次回折光、±1次回折光の対物レンズ上の焦点光径を示している。格子ピッチP1による回折角は、波長に比例する。
【0050】
ここでスポットDは、DVD用レーザ光の0次回折光のスポットを示し、スポットD+1、スポットD−1は、DVD用レーザ光の±1次回折光のスポットを示し、スポットCは、CD用レーザ光の0次回折光のスポットを示し、スポットC+1、スポットC−1は、CD用レーザ光の±1次回折光のスポットを示す。
【0051】
光ディスク上に照射される光束の回折格子上での光束径(ビームスポット)は、対物レンズ15の外径によって決まり、その位置は回折格子12の格子ピッチが一定であれば波長が長いほど回折角が大きい。CD(780nm帯)とDVD(650nm帯)とでは、CD用に使用される波長が長いため、CD用レーザ光の回折光のスポット位置がDVD用レーザ光の回折光より離れた位置シフトすることになる。
【0052】
ただし、図5及び図6では、回折格子12上に回折スポットが形成されているように表されているが、実際は、説明のために回折格子を通過した直後の光ビーム(スポット位置)を回折格子の各領域に対応付けて表したものである。
【0053】
ここで、この回折格子12を通過したレーザ光が回折され、CD用レーザ光とDVD用レーザ光とで回折光がシフトする様子を模式的に示す。図7及び図8には、説明のために図3に示す光学系の要部、すなわち反射ミラー16を除く回折格子12周辺と光ディスク102近傍を拡大して示した。図7は、半導体レーザ素子11から照射されたレーザ光が領域12aにて回折される様子を示し、図8は、領域12bにて回折される様子を示している。
【0054】
半導体レーザ素子11から照射されたレーザ光は、回折格子12にて回折され、0次回折光及び±1次回折光を生じる。このとき入射波長によって異なる位置に回折スポットを生じる。
【0055】
このように格子間隔と格子角度とが異なった複数の領域をもった回折格子12を用いて半導体レーザ素子11より照射される2つのレーザ光を回折することにより、それぞれのレーザ光より生じるメインビーム及びサイドビームの焦点位置を分離できる。
【0056】
この回折格子12を使用した光ヘッド光学系1における光検出器19にて検出されるスポット光を示したのが図9(a)、(b)である。光検出器19は、受光素子191、192、193を備えており、この受光素子にて回折格子12にて回折されたメインビーム及びサイドビームの回折光スポットの光ディスクにおける反射光を検出する。図9では回折領域12aをDVDで使用し、回折領域12bをCDで使用したスポットとなっている。受光素子191は、受光領域191a〜受光領域191dを有し、受光素子192は、受光領域192a,192bを有し、受光素子193は、領域193a,193bを有する。
【0057】
本具体例では、非点収差法にてフォーカスエラーを検出するため受光素子上のスポットは、90°回転されて検出される。すなわち、図9(a)、(b)に表されるスポットは、スポットaC−1が回折領域12aに照射されたCD用レーザ光の−1次回折光の光ディスクにおける反射光、スポットaD−1が回折領域12aに照射されたDVD用レーザ光の−1次回折光の光ディスクにおける反射光である。このように光ディスクにおける反射光が90°回転されて受光領域192にて受光される。また、スポットaD+1が回折領域12aに照射されたDVD用レーザ光の+1次回折光の光ディスクにおける反射光、スポットaC+1が回折領域12aに照射されたCD用レーザ光の+1次回折光の光ディスクにおける反射光である。
【0058】
また、図9(b)に示すスポットbC−1は、回折領域12bに照射されたCD用レーザ光の−1次回折光の光ディスクにおける反射光、スポットbD−1は、回折領域12bに照射されたDVD用レーザ光の−1次回折光の光ディスクにおける反射光である。また、スポットbD+1は、回折領域12bに照射されたDVD用レーザ光の+1次回折光の光ディスクにおける反射光、スポットbC は、回折領域12bに照射されたCD用レーザ光の+1次回折光の光ディスクにおける反射光である。
【0059】
このように同一の受光素子によって、また、同一パターンにて、CD、DVDの両光ディスクに対してトラッキングが行える。
【0060】
続いて、上述のように定位置に設けられた各受光素子に対して、CD用、DVD用両レーザ光の回折光を適切な位置に照射するための最適な格子間隔及び格子角度の決定のしかたについて説明する。CDとDVDでサイドスポットの位置が異なると分割線をCDのスポットとDVDのスポットとで別々に設ける必要がある。そこで、受光素子上でCDとDVDのサイドスポット位置が一致するように回折領域12a、12bの格子間隔を選択する。
【0061】
回折領域12aの格子間隔(格子ピッチ)をP、格子角度をθとし、回折領域12bの格子間隔(格子ピッチ)をP、格子角度をθとし、使用する光ディスクの使用波長をそれぞれλ、λとすると、その際の条件は次式で表される。
【0062】
/P=λ/λ
【0063】
上記の条件を満たす格子ピッチに設計することで、受光素子上でのサイドスポット位置を一致することができる。ところが実際は、上式を満たす条件は理論値であって、寸法許容差など種々の誤差を考慮すると、次式のようになる。
【0064】
/P=ε*λ/λ (0.9≦ε≦1.1)
【0065】
これにより、図9に示すように、CD用レーザ光を用いたときとDVD用レーザ光を用いたときとで、受光素子上でのスポット位置を略一致させることができる。
【0066】
このように、分割された回折格子の2つの領域をそれぞれ、CD/DVDの波長帯域の違いを利用して、CD側、DVD側に対応させて使用することにより、この光ヘッドで記録再生可能な光ディスクに応じて、固定された受光素子上にサイドスポットを照射する照射位置の最適化が容易に行える。
【0067】
しかしながら、DVD用レーザ光で回折領域12aを使用するといっても、その主ビーム中央部分ではDVD用レーザ光も回折領域12bにおいて回折され、回折レーザ光を生じることになる。CD用レーザ光でも同様であって、主ビームは、回折領域12aによって回折され回折レーザ光が同時に発生する。これら各ディスクによって使用しない回折領域で生じた回折光は、トラッキングエラー信号に若干影響を及ぼすため極力抑制することが好ましい。
【0068】
そのため、本具体例では、それぞれの領域にて他の波長を光学的に選択するような波長選択性を持たせることによって不要光の影響を抑止している。一例として、回折領域12aの格子の位相深さをCDの波長帯(780nm)で±1次回折光が発生しない深さに設定する。また回折領域12bの格子の位相深さをDVDの波長帯(650nm)で±1次回折光が発生しない深さに設定する。これにより、互いに他の光ビームの不要光の影響を抑制することができる。
【0069】
また、DVDは、±R/RW、−RAMのように3種類の異なるディスク規格が用意されており、±R/RWと−RAMとではトラックピッチが異なっている。このように同じ波長帯の記録再生レーザ光を用いるが異なるトラックピッチを有するような光ディスクに対しても本発明を幅広く適用できるように、±1次回折光のMTFを著しく劣化させてプッシュプルを検出できないようにし、0次回折光のプッシュプルを検出してレンズシフトによるDCオフセットを±1次回折光のDCオフセットでキャンセルする方法もあげられる。
【0070】
また、異なる3種類のDVDに対しては、領域12aにて回折された±1次回折光スポットのMTF(Modulation Transfer Function)を著しく劣化させる方法もある。
【0071】
この方法としては、例えば、図10(a)に示すように、領域12aを、さらに2種類の回折格子パターンからなる格子パターン12aと格子パターン12aとの組み合わせによって構成する。格子パターン12a、12aには、図10(b)に示すように、凹部121と凸部122とが交互に配列されており、さらに隣接する格子パターン同士では凹部121と凸部122とが隣接するような配列になっている。これにより、回折される±1次回折光スポットのMTFが著しく劣化させられ、不要光の影響が押さえられる。
【0072】
上述したように、光ヘッド光学系1によれば、2つ光ディスクの使用帯域に対応した2種類のレーザ光を照射する光源(2波長用レーザ光源)が1パッケージとして構成された光ヘッドの性能を損なうことなく使用できる上に、2波長を合成するためのビームスプリッタ等を省略でき、部品点数を減らすことができる。また、同一の受光素子にてCDとDVDのトラッキングエラー信号が検出できるため、従来の2波長レーザと比べ光ヘッド自体のサイズを大幅に縮小できる。
【0073】
また、2波長レーザを用いて3スポット法によるトラッキングを可能としたCDとDVDの両光ディスクの光ヘッドを提供できる。また、DVDでDPP法、CDで3スポット法を利用したトラッキングサーボ信号を出力する光ヘッドを提供できる。
【0074】
なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【0075】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る光ヘッドは、少なくとも2種の光記録媒体に応じて異なる波長の光ビームを射出する光源を備える光ヘッドであって、第1の回折領域と該第1の回折領域に対称に配される第2の領域とを少なくとも有し光源から射出された光記録媒体に応じて異なる波長の光ビームを回折する回折光学手段を備えることにより、複数波長対応のレーザ光源に対して3スポット法を用いてトラッキングエラー信号を生成することを可能とし、光記録媒体によらず受光素子の定位置に光スポットを与えることができる。これにより、ビームスプリッタや受光素子を省略でき、部品点数を減らすことができ、従来品と比べ全体のサイズを大幅に縮小することができる。
【0076】
また、本発明に係る光記録媒体記録再生装置によれば、複数波長対応のレーザ光源に対して3スポット法を用いてトラッキングエラー信号を生成することを可能とし、光記録媒体によらず受光素子の定位置に光スポットを与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の具体例として示す光ディスク記録再生装置を説明する構成図である。
【図2】上記光ディスク記録再生装置の光ヘッドの光学系を説明する構成図である。
【図3】上記光ヘッドの回折格子を説明する構成図である。
【図4】上記回折格子によって回折される光ビームの光路を説明する図である。
【図5】上記回折格子の領域12aによって回折された回折光ビームのスポットを説明する模式図である。
【図6】上記回折格子の領域12bによって回折された回折光ビームのスポットを説明する模式図である。
【図7】上記図3に示す光学系の要部と光ディスク近傍とを拡大して示す拡大図である。
【図8】上記図3に示す光学系の要部と光ディスク近傍とを拡大して示す拡大図である。
【図9】上記回折格子によって回折され光ディスクにて反射され光検出器にて検出されるスポット光を説明する図である。
【図10】回折格子の別の具体例を説明する図である。
【符号の説明】
1 光ヘッド光学系、11 半導体レーザ素子、12 回折格子、13 偏光ビームスプリッタ、14 コリメータレンズ、15 対物レンズ、16 反射ミラー、17 集束レンズ、18 シリンドリカルレンズ、19 光検出器、102a,102b 光ディスク
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical head and an optical recording medium recording / reproducing apparatus, and more particularly, to an optical head and an optical recording medium that use a same optical system to handle light beams of a plurality of wavelengths prepared for recording and reproducing a plurality of optical recording media. The present invention relates to a recording / reproducing device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, optical recording media such as optical discs are capable of recording large-capacity information signals, and are increasingly used as recording media for various data types such as audio data, video data, and computer data.
[0003]
As the optical disk, various types of recording / reproducing disks using optical modulation recording, optical disks including so-called “magneto-optical recording”, “phase change recording”, and “dye recording”, and more specifically, “CD-R / RW” , "DVD-RAM", "DVD-R / RW", "DVD + RW", etc., and the types have been diversified with the increase in storage capacity.
[0004]
Therefore, two laser light sources (laser diode: LD) for CD (780 nm band) and DVD (650 nm band) having different recording / reproducing wavelengths are used, and both standards can be read and written. Recording and playback devices have also been developed.
[0005]
By the way, a tracking servo method for an optical disk includes a well-known technique of a push-pull signal of a main beam and a push-pull signal of a sub-beam irradiated on an optical recording medium so as to be 180 ° out of phase with respect to the push-pull signal. (Differential Push Pull method) for generating a tracking error signal by differential of the two, and a three spot method for generating a tracking error signal by an intensity difference between two sub-beams. In an optical pickup equipped with laser light sources corresponding to the wavelength bands of CD and CD as separate packages, a diffraction grating having a grating interval corresponding to each wavelength is prepared for each laser light and the laser light is separated. In either case of the DPP method or the three-spot method, The positions of the in spot and the side spot can be optimized according to each recording medium.
[0006]
On the other hand, using a two-wavelength laser light source (two-wavelength LD) in which two laser light sources corresponding to the respective wavelength bands of DVD and CD are arranged adjacently and integrated into one package, an optical disc having a different track pitch is used. For example, a method of applying a tracking servo is disclosed (for example, see Patent Document 1).
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2001-250250 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in an optical pickup using a two-wavelength laser light source (two-wavelength LD), laser beams having different wavelengths read information on an optical disk via the same optical component or write information on the optical disk. You will be in.
[0009]
In this case, if a diffraction grating as disclosed in Patent Document 1 is used, the push-pull signal by the sub-beam does not appear, so that the push-pull signal of the main beam can be detected and the tracking error by the DPP method using the DC light amount of the sub-beam. A signal can be generated. However, since the push-pull signal cannot be detected by the sub-beam, the intensity of the two sub-beams does not change with respect to the track shift of the optical recording medium, and the tracking error signal cannot be generated by the three-spot method.
[0010]
As described above, in the optical system using the two-wavelength LD, laser beams having different wavelengths pass through the same optical component. Therefore, when the diffraction grating disclosed in Patent Document 1 is used, the tracking error can only be obtained by the DPP method. Although signals cannot be generated, there is still a high demand for performing tracking servo using the three-spot method.
[0011]
There are also a method of combining a diffraction grating having wavelength selectivity, a method of combining a quarter-wave plate having wavelength selectivity and a polarization grating, in order to perform tracking by the DPP method for DVD and the three spot method for CD. . However, in the former, even if a zero-order light efficiency of 100% is obtained in scalar diffraction efficiency, the zero-order light efficiency is reduced to about 90% in an actually manufactured device. Further, the latter has a problem that the cost of the device is high and the extinction ratio of polarized light is not high, so that the risk of generating unnecessary light is high.
[0012]
Furthermore, since the wavelength bands of light to be used are different between CD and DVD, if the same diffraction grating is used for both wavelengths, the distance between the main spot and the side spot on the light receiving element will be different. Thus, in order to detect a push-pull signal in both a CD and a DVD, it is necessary to provide a dividing line of the light receiving element at a position irradiated with each spot.
[0013]
Therefore, the present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and a tracking error signal is generated by three spots using a laser light source corresponding to a plurality of wavelengths. It is an object of the present invention to provide an optical head for providing a light spot at a fixed position and an optical recording medium recording / reproducing apparatus.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, an optical head according to the present invention differs in an optical head that generates a tracking error signal by three spots formed on an optical recording medium according to at least two types of optical recording media. A laser light source in which two light sources for emitting light beams of wavelengths are arranged adjacent to each other, and a light source having at least a first diffraction region and a second region arranged symmetrically to the first diffraction region. Diffractive optical means for diffracting light beams of different wavelengths according to the emitted optical recording medium, and 0-order diffracted light and ± 1st-order diffracted light for each light beam different according to the optical recording medium obtained by the diffractive optical means And an error detecting means for generating a tracking error signal from the intensity of the diffracted light detected by the light detecting means.
[0015]
Here, the light detecting means detects the 0th-order diffracted light and the ± 1st-order diffracted light of the light beam having the first wavelength for the first optical recording medium and obtained in the first diffraction area at the fixed position. At the same time, the 0th-order diffracted light and ± 1st-order diffracted light of the light beam having the second wavelength for the second optical recording medium obtained in the second diffraction region are detected.
[0016]
As the diffractive optical means, a diffraction grating is used, and the diffraction grating interval is made different between the first diffraction region and the second diffraction region. In particular, when the diffraction grating interval of the first diffraction region is P 1 , the diffraction grating interval of the second diffraction region is P 2 , the first wavelength is λ 1 , and the second wavelength is λ 2 , P 2 It is preferable to select a lattice spacing that satisfies / P 1 = ε * λ 2 / λ 1 (0.9 ≦ ε ≦ 1.1).
[0017]
Further, it is preferable to change the grating angle of the diffraction grating between the first diffraction region and the second diffraction region of the diffraction grating used as the diffraction optical means. At least one of the first diffraction area and the second diffraction area of the diffractive optical means may have wavelength selectivity.
[0018]
In order to achieve the above-mentioned object, an optical recording medium recording / reproducing apparatus according to the present invention irradiates an optical recording medium with a light beam and generates a tracking error signal generated by three spots formed on the optical recording medium. In a recording / reproducing apparatus for an optical recording medium that performs a tracking operation by using a light source that emits light beams having different wavelengths according to at least two types of optical recording media, the light source is arranged symmetrically at least in the first diffraction area and the first diffraction area. Diffractive optical means having a second region to be diffracted and diffracting a light beam from a light source, light detecting means for detecting zero-order diffracted light and ± first-order diffracted light obtained by the diffractive optical means, and light detection Error detecting means for generating a tracking error signal from the intensity of the diffracted light detected by the means, and control for controlling the recording / reproducing operation based on the tracking error detected by the error detecting means. Characterized in that it comprises a stage.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In an optical head shown as a specific example of the present invention, a grating (diffractive optical means) arranged in an optical system includes a first diffraction area and a second area symmetrically arranged with respect to the first diffraction area. With this configuration, a tracking error signal can be generated by a three-spot method in an optical head that uses a single optical system to handle light beams of a plurality of wavelengths prepared for recording and reproducing a plurality of optical recording media. Optical head.
[0020]
Hereinafter, specific examples of an optical head and an optical recording medium recording / reproducing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The specific examples described below is a preferred embodiment because technically preferable various limitations of the present invention is attached, in the following description, unless there are descriptions to limit the present invention, It is not limited to these embodiments. Hereinafter, the optical recording medium will be described as an optical disk.
[0021]
First, FIG. 1 shows an optical disk recording / reproducing apparatus 101 to which an optical head according to the present invention is applied. Optical disk recording and reproduction apparatus 101 includes a spindle motor 103 of the optical disc 102 is an optical recording medium as a driving means for rotating operation, the optical head 104 according to the present invention, and a feed motor 105 as driving means.
[0022]
The optical disk 102 is an optical disk including various types of recording / reproducing disks using optical modulation recording, such as so-called “magneto-optical recording”, “phase change recording”, and “dye recording”, and more specifically, “CD-R / RW”. "," DVD-RAM "," DVD-R / RW "," DVD + RW ", etc., or various magneto-optical recording media. Also, as the optical disc 102, an optical disc in which the recording layer is divided into at least two or more recording areas having different optimum recording and / or reproducing light powers on the recording layer, and a plurality of recording layers are laminated via a transparent substrate. Even an optical disk can be used.
[0023]
The optimum difference in the recording and / or reproducing light power on the recording layer is caused not only by the difference in the recording method itself in the optical disc, but also by the difference in the rotation speed of the optical disc (linear speed with respect to the optical head 104) (so-called N-speed disc with respect to the standard speed disc).
[0024]
Further, as the optical disk 102, a recording medium having different optimum recording and / or reproducing light power or a multilayer optical disk having at least two or more recording layers can be used. In this case, by way of the design of the multilayer optical disk, a difference occurs in the optimum recording and / or reproducing light power for each recording layer.
[0025]
The optical disk used in this specific example is a CD (optical disk 102a) using laser light in the 780 nm band as recording / reproducing light, and a DVD (optical disk 102b) using laser light in the 650 nm band as recording / reproducing light.
[0026]
The drive of the spindle motor 103 is controlled by a system controller 107 and a servo control circuit 109 also as disc type discriminating means according to the disc type, and is driven at a predetermined rotation speed for each disc.
[0027]
The optical head 104 irradiates the recording layer of the optical disc 102 with a light beam, and detects the light beam reflected by the recording layer. Further, the optical head 104, based on the reflected light from the recording layer of the optical disc 102, and detects various light beams, which will be described later, supplies a signal corresponding to the light beam to a preamplifier section 102. The optical system of the optical head 104 will be described in detail with reference to FIG.
[0028]
The output of the preamplifier unit 102 is sent to the signal conversion / demodulation unit and the ECC block 108. The signal modulation / demodulation unit and the ECC block 108 modulate and demodulate a signal and add an ECC (error correction code). The optical head 104 irradiates the recording layer of the rotating optical disc 102 with light in accordance with a command from the signal modulation / demodulation unit and the ECC block 108 to record or reproduce a signal on or from the optical disc 102.
[0029]
The preamplifier unit 120 is configured to generate a focus error signal, a tracking error signal, an RF signal, and the like based on a signal corresponding to each light beam. The servo control circuit 109, the signal modulation / demodulation unit, the ECC block 108, and the like perform predetermined processing such as demodulation and error correction based on these signals according to the type of optical recording medium to be recorded or reproduced. Is
[0030]
The demodulated recording signal is sent to an external computer 130 or the like via the interface 111 if the optical disk 102 is for data storage of a computer, for example. The external computer 130 or the like can receive a signal recorded on the optical disc 102 as a reproduction signal.
[0031]
If the optical disk 102 is a so-called “audio-visual” disk, the digital-to-analog conversion is performed by the D / A conversion unit of the D / A / A / D converter 112 and supplied to the audio-visual processing unit 113. The signal supplied to the audiovisual processing unit 113 is subjected to audio / video signal processing in the audiovisual processing unit 113, and is transmitted to an external imaging and projection device via the audiovisual signal input / output unit 114.
[0032]
The optical head 104 is moved by a feed motor 105 to a predetermined recording track on the optical disk 102. The servo control circuit 109 controls the spindle motor 103, the feed motor 105, and the driving in the focusing direction and the driving direction in the tracking direction of the two-axis actuator that holds the objective lens serving as the light focusing unit in the optical head 104. Done.
[0033]
The servo control circuit 109 operates an optical coupling efficiency variable element disposed in the optical head 104, and controls the optical coupling efficiency in the optical head 104, that is, the total amount of light flux emitted from a laser light source such as a semiconductor laser device and the optical disc 102. Control is performed so that the ratio with the amount of light condensed upward changes in the recording mode, the reproduction mode, or according to the type of the optical disc 102.
[0034]
The laser controller 121 controls the laser light source of the optical head 104. In particular, in this specific example, control is performed to make the output power of the laser light source different between the recording mode and the reproduction mode, or according to the type of the optical disc 102.
[0035]
In the laser control unit 121, when the optical disc 102 is selectively used from at least two or more kinds of optical discs having different optimum recording and / or reproducing light powers on the recording layer (recording methods different from each other, The disc type discrimination sensor 115 determines the type of the optical disc 102 by using any of the divided recording areas, the stacked recording layers, and those having different relative linear velocities with respect to the light flux. Determine. As the optical disk 102, there are various types of optical disks using optical modulation recording or various magneto-optical recording media as described above, and among them, recording with different recording and / or reproducing light powers optimal on the recording layer. Medium is also included. The disc type determination sensor 115 can detect the surface reflectivity of the optical disc 102 and other differences in shape and shape.
[0036]
The system controller 107 determines the type of the optical disk 102 based on the detection result sent from the disk type determination sensor 115. As a method of determining the type of the optical recording medium, there is a method of providing a detection hole in the cartridge if the optical recording medium is of a type accommodated in a cartridge.
[0037]
Further, as another example, based on information based on inventory information (Table Of Contents; TOC) recorded in pre-mastered pits or grooves at the innermost circumference of the optical recording medium, “disc type” or “recommended recording power” is used. And a recommended reproduction power ”, and a recording and reproduction light power suitable for recording and reproduction of the optical recording medium is set.
[0038]
A servo control circuit 109 serving as an optical coupling efficiency control unit is controlled by the system controller 107 to control the optical coupling efficiency of the optical head 104 according to the discrimination result of the disc type discrimination sensor 115.
[0039]
When the optical disc 102 is an optical disc in which the recording layer is divided into at least two or more recording areas having different optimum recording and / or reproducing light powers, the recording area to be recorded and / or reproduced is detected by the recording area identification means. I do.
[0040]
When a plurality of recording areas are concentrically divided according to the distance from the center of the optical disc 102, the servo control circuit 109 can be used as recording area identification means. The servo control circuit 109 uses recording and / or reproduction by, for example, detecting a relative position between the optical head 104 and the optical disk 102 (including a case where the position is detected based on an address signal recorded on the disk 102). Can be determined. Then, the servo control circuit 109 controls the optical coupling efficiency in the optical head 104 according to the determination result of the recording area using the recording and / or the reproduction.
[0041]
When the optical disc 102 is a multilayer optical disc having at least two or more recording layers having different optimum recording and / or reproducing light powers, the recording layer to be used for recording and / or reproduction is determined by the recording layer identification means. The servo control circuit 109 can be used as the recording layer identification means. The servo control circuit 109 can detect a recording layer on which recording and / or reproduction is to be performed, for example, by detecting a relative position between the optical head 104 and the optical disk 102. The servo control circuit 109 controls the optical coupling efficiency of the optical head 104 according to the result of discriminating the recording layer that uses recording and / or reproduction.
[0042]
The information on the type, recording area, and recording layer of these optical discs can also be determined by reading inventory information such as so-called TOC recorded on each optical disc.
[0043]
Next, FIG. 2 shows an optical system 1 of an optical head 104 of an optical disk recording / reproducing apparatus shown as a specific example of the present invention. The optical head optical system 1 includes a semiconductor laser element 11 for irradiating a laser beam of a 780 nm band for CD and a laser beam of a 650 nm band for DVD as a forward optical system, a diffraction grating 12, and a polarizing beam splitter 13. And a collimator lens 14 for converting incident light into a parallel light beam, and an objective lens 15, and irradiates a laser beam emitted from a light source onto the surface of the optical disk 102 (optical disk 102a or 102b). A reflection mirror 16 for changing the direction of the optical axis may be provided in the middle of the optical path. The optical head shown as this specific example employs a three-beam method as a tracking method. Therefore, although not shown, the laser light emitted from the semiconductor laser element 11 as a laser light source is split into three beams by a diffraction grating (grating) or the like. Here, the diffraction grating 12 may be located between the collimator lens 14 and the objective lens 15 as shown in FIG.
[0044]
Further, the optical head optical system 1 has, as a return optical system, a converging lens 17 for condensing the reflected laser light that has passed through the polarization beam splitter 13, a cylindrical lens 18, and a photodetector 19; The reflected laser light reflected by the board 102b is detected by the photodetector 19.
[0045]
Subsequently, the diffraction grating 12 used in this example will be described in detail with reference to FIG.
[0046]
The diffraction grating 12 includes a diffraction region 12b and a diffraction region 12a whose grating intervals and grating angles are different from each other. Of the two regions, two diffraction regions 12a are arranged at symmetrical positions across the diffraction region 12b. ing.
[0047]
In this specific example, the diffraction area 12a is used to diffract laser light for a DVD (optical disc 102a) using a 650 nm band as recording / reproducing light, and the diffraction area 12b is a CD using a 780 nm band as recording / reproducing light. It is used to diffract the laser light for (optical disc 102b). Hereinafter, the grating interval (grating pitch) of the diffraction region 12a is represented by P 1 and the grating angle is θ 1 , the grating interval (grating pitch) of the diffraction region 12b is represented by P 2 , and the grating angle is represented by θ 2 . These values of each grating interval and each grating angle are parameters determined according to the laser light wavelength to be used.
[0048]
FIGS. 5 and 6 show the effective range of the laser beam diffracted in each region of the diffraction grating 12. 5, the grating pitch CD laser beam resulting diffracted in the diffraction region 12a of the P 1 and the DVD laser beam 0-order diffracted light of the diffraction area 12a, the focal spot diameter of the objective lens of ± 1-order diffracted light described ing.
[0049]
On the other hand, FIG. 6 shows the focal light diameter of the 0th-order diffracted light and ± 1st-order diffracted light on the objective lens corresponding to the grating pitch P1 of the diffraction region 12b. The diffraction angle due to the grating pitch P1 is proportional to the wavelength.
[0050]
Here, the spot D 0 indicates the spot of the 0th-order diffracted light of the DVD laser light, the spot D +1 and the spot D -1 indicate the spot of the ± 1st-order diffracted light of the DVD laser light, and the spot C 0 indicates the CD. The spots of the 0th-order diffracted light of the laser light for CD are shown, and the spots C + 1 and C- 1 are the spots of the ± first-order diffracted light of the laser light for CD.
[0051]
The light beam diameter (beam spot) of the light beam irradiated on the optical disc on the diffraction grating is determined by the outer diameter of the objective lens 15, and its position is determined by the longer the wavelength, the longer the diffraction angle if the grating pitch of the diffraction grating 12 is constant. Is big. In the CD (780 nm band) and the DVD (650 nm band), since the wavelength used for CD is long, the spot position of the diffracted light of the laser light for CD must be shifted away from the diffracted light of the laser light for DVD. become.
[0052]
5 and 6 show that a diffraction spot is formed on the diffraction grating 12, but actually, for the sake of explanation, the light beam (spot position) immediately after passing through the diffraction grating is diffracted. This is shown in association with each area of the lattice.
[0053]
Here, the manner in which the laser light passing through the diffraction grating 12 is diffracted and the diffracted light shifts between the CD laser light and the DVD laser light is schematically shown. FIGS. 7 and 8 show, for the sake of explanation, an essential part of the optical system shown in FIG. FIG. 7 shows how laser light emitted from the semiconductor laser element 11 is diffracted in the region 12a, and FIG. 8 shows how laser light is diffracted in the region 12b.
[0054]
Laser light emitted from the semiconductor laser element 11 is diffracted by the diffraction grating 12 to generate 0th-order diffracted light and ± 1st-order diffracted light. At this time, diffraction spots are generated at different positions depending on the incident wavelength.
[0055]
By diffracting two laser beams emitted from the semiconductor laser element 11 using the diffraction grating 12 having a plurality of regions having different lattice intervals and lattice angles, a main beam generated from each laser beam is obtained. And the focus position of the side beam can be separated.
[0056]
FIGS. 9A and 9B show spot lights detected by the photodetector 19 in the optical head optical system 1 using the diffraction grating 12. The light detector 19 includes light receiving elements 191, 192, and 193, and detects reflected light on the optical disc of the diffracted light spot of the main beam and the side beam diffracted by the diffraction grating 12 by the light receiving elements. In FIG. 9, the spot is a spot where the diffraction area 12a is used for DVD and the diffraction area 12b is used for CD. The light receiving element 191 has light receiving areas 191a to 191d, the light receiving element 192 has light receiving areas 192a and 192b, and the light receiving element 193 has areas 193a and 193b.
[0057]
In this specific example, the spot on the light receiving element is detected by being rotated by 90 ° to detect a focus error by the astigmatism method. In other words, the spots shown in FIGS. 9A and 9B are such that the spot aC- 1 is the reflected light of the -1st-order diffracted light of the CD laser light applied to the diffraction area 12a on the optical disc, and the spot aD- 1 is the spot aD- 1. This is the reflected light of the minus first-order diffracted light of the DVD laser light applied to the diffraction area 12a on the optical disk. Thus, the reflected light on the optical disk is rotated by 90 ° and received by the light receiving area 192. The spot aD + 1 reflects the + 1st-order diffracted light of the DVD laser light irradiated on the diffraction area 12a on the optical disc, and the spot aC + 1 reflects the + 1st-order diffracted light of the CD laser light irradiated on the diffraction area 12a on the optical disc. Light.
[0058]
In addition, a spot bC- 1 shown in FIG. 9B is a reflected light of the -1st-order diffracted light of the CD laser light applied to the diffraction area 12b on the optical disc, and a spot bD- 1 is applied to the diffraction area 12b. This is reflected light of the -1st-order diffracted light of the DVD laser light on the optical disk. Further, the spot bD + 1 is the reflected light in the +1 disc order diffracted light of the DVD laser beam irradiated to the diffraction area 12b, spot bC + 1 is the CD laser beam irradiated to the diffraction area 12b +1 order diffracted light This is reflected light from the optical disk.
[0059]
In this way, tracking can be performed on both CD and DVD optical disks by the same light receiving element and in the same pattern.
[0060]
Subsequently, for each light-receiving element provided at a fixed position as described above, determination of the optimum lattice spacing and lattice angle for irradiating the diffracted light of both the laser light for CD and the DVD to the appropriate position. The method will be described. If the position of the side spot is different between the CD and the DVD, it is necessary to separately provide the dividing line for the CD spot and the DVD spot. Therefore, the grating interval between the diffraction regions 12a and 12b is selected so that the side spot positions of the CD and DVD coincide on the light receiving element.
[0061]
The grating interval (grating pitch) of the diffraction region 12a is P 1 , the grating angle is θ 1 , the grating interval (grating pitch) of the diffraction region 12b is P 2 , the grating angle is θ 2, and the used wavelength of the optical disk used is Assuming λ 1 and λ 2 , the condition at that time is expressed by the following equation.
[0062]
P 2 / P 1 = λ 2 / λ 1
[0063]
By designing the grating pitch so as to satisfy the above condition, the side spot positions on the light receiving element can be matched. However, in practice, the condition that satisfies the above equation is a theoretical value, and when various errors such as dimensional tolerance are considered, the following equation is obtained.
[0064]
P 2 / P 1 = ε * λ 2 / λ 1 (0.9 ≦ ε ≦ 1.1)
[0065]
Thereby, as shown in FIG. 9, the spot position on the light receiving element can be substantially matched between when the laser light for CD is used and when the laser light for DVD is used.
[0066]
By using the two regions of the divided diffraction grating in correspondence with the CD side and the DVD side by utilizing the difference in the wavelength band of the CD / DVD, recording and reproduction can be performed with this optical head. The irradiation position for irradiating the side spot on the fixed light receiving element can be easily optimized in accordance with a suitable optical disc.
[0067]
However, even though the DVD laser beam uses the diffraction region 12a, the DVD laser beam is also diffracted in the diffraction region 12b at the central portion of the main beam, and a diffraction laser beam is generated. Similarly, the main beam is diffracted by the diffraction region 12a, and a diffracted laser beam is generated at the same time. Diffracted light generated in a diffraction area not used by each of these discs slightly affects the tracking error signal, and is therefore preferably suppressed as much as possible.
[0068]
Therefore, in this specific example, the influence of unnecessary light is suppressed by giving wavelength selectivity to optically select another wavelength in each region. As an example, the phase depth of the grating in the diffraction region 12a is set to a depth at which ± 1st-order diffracted light does not occur in the CD wavelength band (780 nm). The phase depth of the grating of the diffraction region 12b is set to a depth at which ± 1st-order diffracted light is not generated in the DVD wavelength band (650 nm). Thereby, the influence of unnecessary light of other light beams can be suppressed.
[0069]
Further, DVD has three different disc standards such as ± R / RW and −RAM, and ± R / RW and −RAM have different track pitches. As described above, the push-pull is detected by significantly deteriorating the MTF of the ± 1st-order diffracted light so that the present invention can be widely applied to an optical disk using the recording / reproducing laser beam of the same wavelength band but having a different track pitch. There is also a method in which the push-pull of the zero-order diffracted light is detected so that the DC offset due to the lens shift is canceled by the DC offset of the ± first-order diffracted light.
[0070]
Also, for three different types of DVDs, there is a method of significantly deteriorating the MTF (Modulation Transfer Function) of the ± 1st-order diffracted light spot diffracted in the area 12a.
[0071]
As the method, for example, as shown in FIG. 10 (a), constituting a combination of a region 12a, and two additional grating patterns 12a 1 formed of a diffraction grating pattern of the grating pattern 12a 2. As shown in FIG. 10B, the concave portions 121 and the convex portions 122 are alternately arranged in the lattice patterns 12a 1 and 12a 2 , and the concave portions 121 and the convex portions 122 are further arranged between adjacent lattice patterns. They are arranged adjacently. As a result, the MTF of the ± 1st-order diffracted light spot to be diffracted is significantly deteriorated, and the influence of unnecessary light is suppressed.
[0072]
As described above, according to the optical head optical system 1, the performance of an optical head in which two types of laser light sources (two-wavelength laser light sources) for irradiating two types of laser beams corresponding to the use bands of two optical disks are configured as one package. Can be used without impairment, and a beam splitter or the like for combining two wavelengths can be omitted, and the number of parts can be reduced. Further, since the tracking error signal of CD and DVD can be detected by the same light receiving element, the size of the optical head itself can be greatly reduced as compared with the conventional two-wavelength laser.
[0073]
Further, it is possible to provide an optical head for both CD and DVD optical discs, which enables tracking by a three-spot method using a two-wavelength laser. Further, it is possible to provide an optical head that outputs a tracking servo signal using the DPP method for DVD and the three spot method for CD.
[0074]
It should be noted that the present invention is not limited to only the above-described embodiment, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
[0075]
【The invention's effect】
As described in detail above, the optical head according to the present invention is an optical head including a light source that emits light beams of different wavelengths according to at least two types of optical recording media, and includes a first diffraction region and the first diffraction region. A plurality of wavelengths corresponding to a plurality of wavelengths is provided by providing at least a second region symmetrically disposed in the first diffraction region and diffractive optical means for diffracting light beams of different wavelengths according to the optical recording medium emitted from the light source. It is possible to generate a tracking error signal using the three-spot method with respect to the laser light source, and to provide a light spot at a fixed position of the light receiving element regardless of the optical recording medium. As a result, the beam splitter and the light receiving element can be omitted, the number of components can be reduced, and the overall size can be significantly reduced as compared with the conventional product.
[0076]
Further, according to the recording / reproducing apparatus for an optical recording medium according to the present invention, it is possible to generate a tracking error signal using a three-spot method for a laser light source corresponding to a plurality of wavelengths. A light spot can be given at a predetermined position.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an optical disc recording / reproducing apparatus shown as a specific example of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an optical system of an optical head of the optical disc recording / reproducing apparatus.
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a diffraction grating of the optical head.
FIG. 4 is a diagram illustrating an optical path of a light beam diffracted by the diffraction grating.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating spots of a diffracted light beam diffracted by a region 12a of the diffraction grating.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating spots of a diffracted light beam diffracted by the diffraction grating region 12b.
FIG. 7 is an enlarged view showing a main part of the optical system shown in FIG. 3 and the vicinity of the optical disk in an enlarged manner.
FIG. 8 is an enlarged view showing a main part of the optical system shown in FIG.
FIG. 9 is a diagram illustrating spot light that is diffracted by the diffraction grating, reflected by an optical disk, and detected by a photodetector.
FIG. 10 is a diagram illustrating another specific example of the diffraction grating.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 optical head optical system, 11 semiconductor laser element, 12 diffraction grating, 13 polarization beam splitter, 14 collimator lens, 15 objective lens, 16 reflection mirror, 17 focusing lens, 18 cylindrical lens, 19 photodetector, 102a, 102b optical disk

Claims (7)

光記録媒体上に形成された3つのスポットによりトラッキング誤差信号を生成する光ヘッドにおいて、
少なくとも2種の光記録媒体に応じて異なる波長の光ビームを射出する2つの光源が隣接して配置されたレーザ光源と、
第1の回折領域と該第1の回折領域に対称に配される第2の領域とを少なくとも有し上記光源から射出された光記録媒体に応じて異なる波長の光ビームを回折する回折光学手段と、
上記回折光学手段にて得られた光記録媒体に応じて異なる光ビーム毎の0次回折光と±1次回折光とを検出する光検出手段と、
上記光検出手段にて検出された回折光強度からトラッキング誤差信号を生成する誤差検出手段と
を備えることを特徴とする光ヘッド。
In an optical head that generates a tracking error signal from three spots formed on an optical recording medium,
A laser light source in which two light sources that emit light beams having different wavelengths according to at least two types of optical recording media are arranged adjacent to each other;
Diffractive optical means having at least a first diffraction area and a second area symmetrically arranged with respect to the first diffraction area, and diffracting a light beam having a different wavelength according to an optical recording medium emitted from the light source. When,
Light detecting means for detecting 0th-order diffracted light and ± 1st-order diffracted light for each light beam different according to the optical recording medium obtained by the diffractive optical means,
An optical head comprising: an error detection unit that generates a tracking error signal from the intensity of the diffracted light detected by the light detection unit.
上記光検出手段は、固定位置にて上記第1の回折領域にて得られた第1の光記録媒体のための第1の波長を有する光ビームの0次回折光と±1次回折光を検出するとともに、上記第2の回折領域にて得られた第2の光記録媒体のための第2の波長を有する光ビームの0次回折光と±1次回折光を検出することを特徴とする請求項1記載の光ヘッド。The light detecting means detects the 0th-order diffracted light and the ± 1st-order diffracted light of the light beam having the first wavelength for the first optical recording medium and obtained in the first diffraction area at the fixed position. And detecting the 0th-order diffracted light and the ± 1st-order diffracted light of the light beam having the second wavelength for the second optical recording medium obtained in the second diffraction area. Optical head as described. 上記回折光学手段は、回折格子であって、上記第1の回折領域と上記第2の回折領域とでは、回折格子間隔が異なることを特徴とする請求項1記載の光ヘッド。2. The optical head according to claim 1, wherein said diffraction optical means is a diffraction grating, and said first diffraction region and said second diffraction region have different diffraction grating intervals. 上記回折光学手段は、上記第1の回折領域の回折格子間隔をP、上記第2の回折領域の回折格子間隔をPとし、上記第1の波長をλ、上記第2の波長をλとするとき、
/P=ε*λ/λ(0.9≦ε≦1.1)
を満たすことを特徴とする請求項3記載の光ヘッド。
The diffractive optical means sets a diffraction grating interval of the first diffraction region to P 1 , sets a diffraction grating interval of the second diffraction region to P 2 , sets the first wavelength to λ 1 , and sets the second wavelength to when the λ 2,
P 2 / P 1 = ε * λ 2 / λ 1 (0.9 ≦ ε ≦ 1.1)
4. The optical head according to claim 3, wherein
上記回折光学手段は、回折格子であって、上記第1の回折領域と上記第2の回折領域とでは、回折格子の格子角度が異なることを特徴とする請求項1記載の光ヘッド。2. The optical head according to claim 1, wherein the diffractive optical means is a diffraction grating, and the first diffraction region and the second diffraction region have different diffraction grating angles. 上記回折光学手段の第1の回折領域と第2の回折領域のうち少なくとも一方は、波長選択性を有することを特徴とする請求項1記載の光ヘッド。2. The optical head according to claim 1, wherein at least one of the first diffraction area and the second diffraction area of the diffractive optical means has wavelength selectivity. 光記録媒体に光ビームを照射し、光記録媒体上に形成された3つのスポットにより生成されるトラッキング誤差信号によりトラッキング動作を行う光記録媒体記録再生装置において、
少なくとも2種の光記録媒体に応じて異なる波長の光ビームを射出する光源と、
少なくとも第1の回折領域と上記第1の回折領域に対称に配される第2の領域とを有し上記光源からの光ビームを回折する回折光学手段と、
上記回折光学手段にて得られた0次回折光と±1次回折光とを検出する光検出手段と、
上記光検出手段にて検出された回折光強度からトラッキング誤差信号を生成する誤差検出手段と、
上記誤差検出手段によって検出されたトラッキング誤差に基づいて記録再生動作を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする光記録媒体記録再生装置。
An optical recording medium recording / reproducing apparatus that irradiates an optical recording medium with a light beam and performs a tracking operation based on a tracking error signal generated by three spots formed on the optical recording medium,
A light source that emits light beams of different wavelengths according to at least two types of optical recording media;
Diffractive optical means for diffracting a light beam from the light source, the diffractive optical means having at least a first diffraction area and a second area symmetrically arranged with respect to the first diffraction area;
Light detection means for detecting the 0th-order diffraction light and ± 1st-order diffraction light obtained by the diffraction optical means,
Error detection means for generating a tracking error signal from the diffracted light intensity detected by the light detection means,
An optical recording medium recording / reproducing apparatus, comprising: control means for controlling a recording / reproducing operation based on the tracking error detected by the error detecting means.
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