JP2004348816A - Optical pickup and optical recording medium processing device - Google Patents

Optical pickup and optical recording medium processing device Download PDF

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JP2004348816A
JP2004348816A JP2003142702A JP2003142702A JP2004348816A JP 2004348816 A JP2004348816 A JP 2004348816A JP 2003142702 A JP2003142702 A JP 2003142702A JP 2003142702 A JP2003142702 A JP 2003142702A JP 2004348816 A JP2004348816 A JP 2004348816A
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Japan
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light
wavelength
optical pickup
region
recording medium
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Application number
JP2003142702A
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Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Yoshida
隆行 吉田
Katsutoshi Sato
克利 佐藤
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical pickup which does not need to use a converging filter having a waveform selection property, and provide an optical recording medium processing device. <P>SOLUTION: A grating member having a first region for diffracting and passing each of luminous fluxes of first wavelength and a second wavelength, and a second region which surrounds the first region and in which diffraction strength of the luminous flux of the first wavelength is smaller than that in the first region is arranged between a light source and a condenser lens. The grating member performs convergence for the luminous flux of the second wavelength. Therefore, even when the depth of a recording layer of the optical recording medium using the luminous flux of the second wavelength is different from the recording medium making the luminous flux of the first wavelength a reproduction light, the problem of insufficient condensing caused by spherical aberration of the condenser lens can be reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに波長の異なる複数の光束を用いて異なる光記録媒体への情報の記録、再生の少なくともいずれかを行う光ピックアップおよび光記録媒体処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
光を用いて情報の記録、再生を行う光記録媒体(例えば、光ディスク)が用いられている。光記録媒体には、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)等の複数の規格があり、規格が異なると記録、再生に用いる光の波長、記録密度、基材の厚さ(基材の表面から記録層に至るまでの深さ)等が異なってくる。
【0003】
再生光の波長、および記録層の深さが互いに異なる複数の光記録媒体それぞれからの情報の記録、再生が可能な光ピックアップおよびこれを用いた光記録媒体処理装置(例えば、光ディスク装置)が提案されている。
【0004】
ここで、記録層の深さが互いに異なる光記録媒体(例えば、CD、DVD)の再生に同一の対物レンズを用いると、対物レンズの球面収差が問題となる。例えばDVD用に設計された対物レンズを用いてCDを再生する場合には、CDの記録面が対物レンズの設計焦点距離からずれる。このために、レンズの中央部と周辺部を通るレーザ光の収束位置がズレ(球面収差が生じ)、記録面にレーザ光を充分に集光できなくなり、CDを良好に再生することが困難になる。
【0005】
このような場合に球面収差を改善する方法として、例えば、CDの再生時に対物レンズの開口を絞ることが知られている。すなわち、対物レンズの周辺部を通るレーザ光を遮光し、対物レンズの中央部を通るレーザ光のみを記録面に集光させることで球面収差が改善され、CDの再生が容易となる。
【0006】
CDを再生するときのみに対物レンズの開口を絞るには、光の波長に対応して光記録媒体上での光束のスポット径を変化させる波長選択性の絞りフィルタを集光レンズの手前に配置することが考えられる(例えば、特許文献1参照)。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−279685号公報。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、集光レンズの手前に絞りを配置すると光ピックアップのアクチュエータユニットが大型化し、小型軽量化およびコスト面で不利となるおそれがある。
【0009】
上記に鑑み、本発明は、波長選択性の絞りフィルタを用いる必要がない光ピックアップおよび光記録媒体処理装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の主たる観点に係る光ピックアップは、第1の波長の第1の光束を出射する第1の光源と、前記第1の光源と近接し、かつ前記第1の波長と異なる第2の波長の第2の光束を出射する第2の光源と、前記第1、第2の光源から出射される前記第1、第2の光束それぞれを光記録媒体に集光する集光レンズと、前記第1、第2の光源と前記集光レンズとの間にあって、前記第1、第2の光束それぞれを回折して通過させる第1の領域と、前記第1の領域を囲み、かつ前記第1の光束の回折強度が前記第1の領域より小さい第2の領域と、を有する格子部材と、を具備することを特徴とする。
【0011】
本発明の別の観点に係る光記録媒体処理装置は、(a)光記録媒体が載置されるステージと、(b)第1の波長の第1の光束を出射する第1の光源と、前記第1の光源と近接し、かつ前記第1の波長と異なる第2の波長の第2の光束を出射する第2の光源と、前記第1、第2の光源から出射される前記第1、第2の光束それぞれを前記光記録媒体に集光する集光レンズと、前記第1、第2の光源と前記集光レンズとの間にあって、前記第1、第2の光束それぞれを回折して通過させる第1の領域と、前記第1の領域を囲み、かつ前記第1の光束の回折強度が前記第1の領域より小さい第2の領域と、を有する格子部材とを有する光ピックアップとを具備することを特徴とする。
【0012】
第1、第2の波長の光束それぞれを回折して通過させる第1の領域と、第1の領域を囲み、かつ第1の波長の光束の回折強度が第1の領域より小さい第2の領域と、を有する格子部材が、光源と集光レンズの間に配置されている。このため、格子部材が第2の波長の光束に対して絞りの役割を果たす。従い、第2の波長の光束を用いる光記録媒体の記録層の深さが第1の波長の光束を再生光とする光記録媒体と相違しても、集光レンズの球面収差による集光不良の問題を軽減できる。
(1)ここで、前記集光レンズによって前記光記録媒体に集光される集光位置が前記第1、第2の光束で光軸方向に異なってもよい。
【0013】
これは、例えば、格子部材を通過した光束の広がりが第1、第2の波長で異なるように、格子部材を設計することで実現できる。このようにすることで、光記録媒体の記録層の深さに応じて集光レンズを光軸方向に移動する必要性を低減できる。
(2)格子部材は、例えば、前記第1、第2の領域が略同心円状として、前記第1の領域の大きさが前記集光レンズの開口数で0.37以上、0.55以下とすることができる。例えば、CDの再生に適した開口数になるように格子部材により光束を絞ることができる。
(3)前記第1、第2の領域に同心円階段状の回折格子が形成され、また前記同心円階段状の回折格子の階段の段数または階段の最上段から最下段までの深さの少なくともいずれかが前記第1、第2の領域で異なってもよい。
【0014】
回折格子の階段の段数または階段の最上段から最下段までの深さを第1、第2の領域で異ならせることで、第1,第2の領域での回折強度を第1、第2の波長に対応して異ならせることができる。
(4)前記第1の領域を通過する光束の回折強度が前記略同心円の中心から径方向に向かうに従って、小さくなるようにしてもよい。
【0015】
格子部材をいわゆるアポタイゼーションフィルタとして機能させることで、トラッキング方向に集光レンズが移動する場合等に発生する信号劣化を低減できる。
(5)光ピックアップが、集光レンズと前記第1、第2の光源との間に配置され、前記第1、第2の光束を略平行光に変換するコリメータレンズをさらに具備してもよい。
【0016】
ここで、格子部材と前記コリメータレンズを、一体的に形成することで、複数の部材を配置する必要がなくなる。例えば、コリメータレンズの表面に回折格子を形成することで、格子部材とコリメータレンズの一体化を図ることができる。
(6)前記格子部材が、前記第1,第2の光束のいずれかを略平行光に変換してもよい。
【0017】
格子部材にコリメータレンズとしても機能させることができる。
(7)光ピックアップが、前記光記録媒体から反射された前記第1、第2の光束を受光する受光素子をさらに具備してもよい。
【0018】
受光素子を用いて光記録媒体からの情報の再生を行うことができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る光ピックアップ10を表す模式図である。光ピックアップ10は、CD、DVD等の光記録媒体20a,20bからの情報の読取を行うものであり、発光素子11,光路変換素子12,コリメータレンズ13,格子部材14,集光レンズ15,受光素子16を備える。
【0020】
このうち発光素子11,光路変換素子12,コリメータレンズ13,格子部材14,受光素子16はケーシング17に設置される。
【0021】
発光素子11は、波長λ1(例えば、635nm)の光束L1を出射する発光素子11aと、波長λ2(例えば、780nm)の光束L2を出射する発光素子11bとを同一の筐体内に支持して成る2波長光源である。波長λ1の光束L1は、基材が相対的に薄く、相対的に記録密度の高い光記録媒体20a(例えば、DVD)を記録再生することができる。波長λ2の光束L2は、基材が相対的に厚く、相対的に記録密度の低い光記録媒体20b(例えば、CD)を記録再生することができる。発光素子11aと発光素子11bとは距離Lだけ離れて近接して配置される。具体的には、例えば同一基板上に発光素子11a用のレーザチップ(レーザダイオードが形成されたチップ)と発光素子11b用のレーザチップとを同一チップとして形成し、これをパッケージ内に配置することにより発光素子11を構成できる。
【0022】
光路変換素子12は,発光素子11から出射された光束L1,L2の光路を変換するビームスプリッタ等の光学素子である。
【0023】
コリメータレンズ13は,光路変換素子12で光路が変換された光束L1,L2を平行光に変換するレンズである。
【0024】
格子部材14は,同心円階段状の回折格子が形成された光学部材であり、波長λ1,λ2に応じて光学的な絞り、および通過する光束の広がりの度合いが変化する。なお、この詳細は後述する。
【0025】
集光レンズ15は,格子部材14から出射した光束L1,L2を光記録媒体20a,20bに集光するレンズである。
【0026】
受光素子16は、光記録媒体20a,20bで反射された光束L1,L2を受光する受光素子である。
【0027】
次に格子部材14の詳細を説明する。
【0028】
図2は、格子部材14を正面から見た状態を表す正面図である。図3は、格子部材14の断面の一部を表す断面図である。
【0029】
図2,3から判るように、格子部材14は領域A,Bに区分され、これら領域A,Bに同心円階段状(ステップ状)の回折格子(同心円ホログラフィック回折格子)が形成されている。図3には、階段の段数Nが6、各段(ステップ)の深さST、各段の幅Wの同心円階段状の回折格子が表されているが、階段の段数N、各段(ステップ)の深さST、最上段から最下段までの深さ(各段の深さSTと段数Nとの積)の少なくともいずれかが領域A,Bで異なっている。
【0030】
領域Aは集光レンズ15の開口数で0.37以上、0.55以下の範囲になるようにその半径raが設定され、領域Bはその半径rbが1.93mm程度以上となっている。即ち、この領域A、Bの大きさはそれぞれCD、DVDの軸上エリア及び集光レンズ15のトラッキング方向への移動時に適した開口となるように設定されている。
【0031】
この階段状の回折格子は、波長λ1,λ2の光束L1,L2それぞれを異なった経路へと導くようにそのステップ深さSTおよび段数Nが設定される。具体的には、領域A,Bで光束L1,L2の回折効率と回折光の広がりが次のようになるように、それぞれのステップ深さSTa、STbおよび段数Na、Nbが設定される。
(1)回折効率η
波長λ1の光束L1:領域A,Bのいずれでも回折効率η1が例えば、図4に示すように半径raで極端な効率低下がないように、領域A,Bそれぞれのステップ深さSTa、STbおよび段数Na、Nbを設定する。
【0032】
波長λ2の光束L2:領域Bでの回折効率η2が領域Aでの回折効率η1より小さくなるように、領域A,Bそれぞれのステップ深さSTa、STbおよび段数Na、Nbを設定する。
【0033】
これは、領域Aでは回折効率ηが波長λ1、λ2いずれでも略連続的となるようにステップ深さSTaおよび段数Naを設定して、領域Bでは波長λ1での回折効率η方が波長λ2での回折効率よりも大きくなるようにステップ深さSTbおよび段数Nbを設定することで実現できる。
【0034】
具体的には、次に示すように、領域A,Bでのステップ深さSTa、STbおよび段数Na、Nbの積を波長λ1に対しては位相差が波長の整数倍となるように設定する。また、波長λ2に対しては領域Aよりも領域Bの効率が小さくなるような段数Na、Nbが選択される。
【0035】
(n−1)・STa・Na=λ1・m1(≠λ2・m2)
(n−1)・STb・Nb=λ1・m3(≠λ2・m4)
ここで、n:格子部材14の屈折率、m1〜m4:自然数 である。
【0036】
例えば、領域A、Bでの回折光の次数を波長λ1に対しては0次、波長λ2に対しては1次になるように設定する。
【0037】
図4は、格子部材14による回折光の回折効率ηをその中心距離rに対応して表したグラフである。図4に示すように波長λ1の回折効率η1は中心距離rに対しなだらかに変化していき、波長λ2の光束L2の回折効率ηは領域A、Bの境界の半径raでη2となり大きく変化していることが判る。
【0038】
つまり、波長λ1に対して、いわゆるアポダイゼーションフィルタ機能を持たせている。半径方向の回折光強度分布を調整することで、開口絞りの役割と、集光レンズ15の視野方向移動による信号劣化量を低減する役割を担わせることが可能となる。アポダイゼーション機能がない場合、光記録媒体20bのチルトによる信号劣化が顕著となり、波長λ1での信号読み取り能力が低下してしまう。
【0039】
このようにすることで、波長λ1に対しては波長λ2より大きな開口数NAを持たせ、波長によって開口数NAが変化する開口絞りとして格子部材14を機能させ、集光レンズ15のトラッキング方向への移動による信号劣化、及び光記録媒体20bのチルトによる信号劣化を抑えることが可能となる。
(2)回折光の広がり
波長λ1では回折光に広がりを持たせず入射した光束がそのまま通過するように、ステップ深さSTa、STbおよび段数Na、Nbを設定する。波長λ2では回折光に広がりを持たせ入射した光束が広がって通過するように、中心部から外側に行くに従って、傾向的に階段の幅(ピッチ)Wを狭くあるいは傾向的にステップ数Naやステップ深さSTa等を変化させステップ深さSTbおよび段数Nbを設定する。
【0040】
図1には波長λ1,λ2に対する回折光の広がりの相違が表されている。コリメータレンズ13で平行光に変換された波長λ1の光束L1は格子部材14を通過しても平行光の状態がそのまま保たれる。一方、コリメータレンズ13で平行光となった波長λ2の光束L2は格子部材14を通過することで、平行光から広がりを持った発散光束に変換される。
【0041】
このようにすることで、光記録媒体20a,20bの基材の厚さの相違に対応させて光の広がりを調節し、光記録媒体20a,20bで発生する球面収差の相違を吸収できる。
【0042】
上記の(1)、(2)は同一の格子部材14で同時に達成できる。即ち、波長λ1,λ2の光束L1,L2が異なる経路をたどることで、光記録媒体20a,20bの基材厚みと開口数の差を吸収して、それぞれの記録層に光束を集光できる。
【0043】
以下に光ピックアップ10の動作を説明する。なお、以下の説明では判り易さのために、光束L1,L2を並列して説明するが、実際には設置した光記録媒体20a,20bに応じて発光素子11から光束1または光束2のいずれか一方が出射されるようにしてもよい。
(1)発光素子11より出射した第1、第2の光束は、光路変換素子12によりその光路が90°変換され、コリメータレンズ13により平行光となり、格子部材14に入射する。
(2)格子部材14は、光束L1,L2の波長λ1,λ2が異なることから、光束L1,L2それぞれに対して異なる作用をもたらす。光束L1はコリメータレンズ13から出射した平行光のまま格子部材14から出射する。光束L2はコリメータレンズ13から出射した平行光が光軸方向に広がりを持った発散光となりかつ、領域B内を通過した光の強度が領域Aを通過した光の強度より弱くなる。即ち、第2の光束は発散光となり、かつその光束の径が絞られる効果がある。
(3)格子部材14を通過した光束L1,L2は光記録媒体20a,20bの記録層それぞれに集光する。このとき、光束L2は光束L1よりも絞られ、小さな開口数NAで集光する。また、格子部材14を通過したとき光束L1が平行光であるのに対して、光束L2が発散光であることから、光束L2は光束L1よりも集光レンズ15から離れた位置で収束する。このようにして、光記録媒体20a,20bの基材の厚さ(記録層の光軸方向位置)の相違に対応するように、格子部材14から出射する光束L1,L2の状態が調節される。その結果、異なる厚さの光記録媒体20a,20bを読み取ることが可能となる。
(4)光記録媒体20a,20bの記録層で反射された光束L1,L2は、集光レンズ15、格子部材14、コリメータレンズ13、光路変換素子12を通過し、受光素子16に入射し、光記録媒体20a,20bの情報が読み取られる。
【0044】
なお、本実施形態では、図1に示すように、固定部側光路中に格子部材14を導入し、光記録媒体20a,20bの基材厚さと開口数NAの差を吸収している。
【0045】
固定部側光路中に格子部材14を導入することは以下のような利点がある。
(1)曲率が小さい面(例えば、レンズの曲面)に格子を形成する必要がないため、金型製作が容易になり、コストダウンが可能となる。
(2)可動部18の2軸アクチュエータに、特別な光学素子を取り付ける必要がなくなるため、2軸アクチュエータの小型軽量化がはかれ、かつ、コストダウンも可能となる。
(3)複数の波長λ1,λ2を使用して、情報を記録、再生するための光ピックアップを、安価に実現できる。
【0046】
アポダイゼーションフィルタの設置は、上述のような格子部材14自体にアポダイゼーションフィルター機能を持たせることではなく、アポダイゼーションフィルター相当の光学膜を格子部材14とは別途に導入することで実現しても良い。
【0047】
いずれにしても、固定部側の往復光路中にアポダイゼーションフィルタを設置することで、トラッキング方向に集光レンズ15を移動した時の信号へのノイズの混入を軽減できる。
(第2実施形態)
図5は、本発明の第2の実施形態に係る光ピックアップ10aを表す模式図である。本実施形態では、コリメータレンズ15aの下面に回折格子が形成され、コリメータレンズ15aと格子部材14aとが一体的に形成されている。その他の点では、第1の実施形態と本質的に相違する訳ではないので説明を省略する。
【0048】
格子部材14aにより、光束L1,L2がその波長λ1,λ2の違いにより異なった経路をたどることを利用して、光記録媒体20a,20bの基材厚みと開口数NAの相違を吸収できる。
(第3実施形態)
図6は、本発明の第3の実施形態に係る光ピックアップ10bを表す模式図である。本実施形態は、光ピックアップ10bはコリメータレンズを有さず、その代わりに格子部材14bがコリメータレンズとしても機能するようになっている。その他の点では、第1の実施形態と本質的に相違する訳ではないので説明を省略する。
【0049】
格子部材14bにより、波長λ1,λ2の違いにより異なった経路をたどることを利用して、光記録媒体20a,20bの基材厚さと開口数NAの差を吸収できる。
【0050】
【発明の効果】
以上説明したように、波長選択性の絞りフィルタを用いる必要がない光ピックアップおよび光記録媒体処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る光ピックアップの構成を表す模式図である。
【図2】格子部材を正面から見た状態を表す正面図である。
【図3】格子部材の断面の一部を表す断面図である。
【図4】アポダイゼーションフィルタ機能を持たせた格子部材による回折光の回折効率をその中心距離に対応して表したグラフである。
【図5】本発明の第2の実施形態に係る光ピックアップの構成を表す模式図である。
【図6】本発明の第3の実施形態に係る光ピックアップの構成を表す模式図である。
【符号の説明】
10、10a,10b 光ピックアップ
11(11a、11b) 発光素子
12 光路変換素子
13 コリメータレンズ
14 格子部材
15 集光レンズ
16 受光素子
17 ケーシング
18 アクチュエータ
20(20a,20b) 光記録媒体
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical pickup and an optical recording medium processing apparatus that perform at least one of recording and reproducing information on and from different optical recording media using a plurality of light beams having different wavelengths.
[0002]
[Prior art]
An optical recording medium (for example, an optical disk) for recording and reproducing information by using light is used. Optical recording media include a plurality of standards such as a CD (Compact Disc) and a DVD (Digital Versatile Disc). If the standards differ, the wavelength of light used for recording and reproduction, the recording density, the thickness of the substrate (base material) (Depth from the surface to the recording layer).
[0003]
An optical pickup capable of recording and reproducing information from a plurality of optical recording media having different wavelengths of recording light and different recording layer depths, and an optical recording medium processing device (eg, optical disk device) using the same are proposed. Have been.
[0004]
Here, if the same objective lens is used for reproducing optical recording media (for example, CD, DVD) having different recording layer depths, spherical aberration of the objective lens becomes a problem. For example, when reproducing a CD using an objective lens designed for DVD, the recording surface of the CD deviates from the design focal length of the objective lens. For this reason, the convergence position of the laser beam passing through the central portion and the peripheral portion of the lens shifts (spherical aberration occurs), so that the laser beam cannot be sufficiently focused on the recording surface, and it is difficult to reproduce the CD properly. Become.
[0005]
As a method of improving spherical aberration in such a case, for example, it is known to narrow an aperture of an objective lens during reproduction of a CD. That is, the laser beam passing through the peripheral portion of the objective lens is shielded, and only the laser beam passing through the central portion of the objective lens is focused on the recording surface, whereby the spherical aberration is improved and the reproduction of the CD is facilitated.
[0006]
To narrow the aperture of the objective lens only when playing back a CD, a wavelength-selective aperture filter that changes the spot diameter of the luminous flux on the optical recording medium according to the wavelength of the light is placed in front of the condenser lens. (See, for example, Patent Document 1).
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-279885.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, if an aperture is arranged in front of the condenser lens, the actuator unit of the optical pickup becomes large, which may be disadvantageous in terms of reduction in size and weight and cost.
[0009]
In view of the above, an object of the present invention is to provide an optical pickup and an optical recording medium processing apparatus that do not require the use of a wavelength-selective aperture filter.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an optical pickup according to a main aspect of the present invention includes a first light source that emits a first light beam of a first wavelength, a first light source that is close to the first light source, and A second light source that emits a second light beam having a second wavelength different from the first light source, and collects the first and second light beams emitted from the first and second light sources on an optical recording medium. A first area between the first and second light sources and the first and second light sources, and a first area for diffracting and passing each of the first and second light fluxes; And a grating member having a second region where the diffraction intensity of the first light beam is smaller than the first region.
[0011]
An optical recording medium processing apparatus according to another aspect of the present invention includes: (a) a stage on which an optical recording medium is placed; (b) a first light source that emits a first light beam of a first wavelength; A second light source that is close to the first light source and emits a second light flux having a second wavelength different from the first wavelength; and a first light source that is emitted from the first and second light sources. And a condenser lens for condensing each of the second light fluxes on the optical recording medium, and between the first and second light sources and the condenser lens to diffract each of the first and second light fluxes. An optical pickup comprising: a first region through which the first light beam passes and a second region surrounding the first region and having a diffraction intensity of the first light beam smaller than the first region. It is characterized by having.
[0012]
A first region for diffracting and transmitting each of the first and second wavelength light beams, and a second region surrounding the first region and having a diffraction intensity of the first wavelength light beam smaller than the first region. Is disposed between the light source and the condenser lens. For this reason, the grating member plays the role of a stop for the light beam of the second wavelength. Therefore, even if the depth of the recording layer of the optical recording medium that uses the light beam of the second wavelength is different from that of the optical recording medium that uses the light beam of the first wavelength as the reproduction light, poor focusing due to spherical aberration of the focusing lens. Problem can be reduced.
(1) Here, the light condensing position on the optical recording medium condensed by the condensing lens may be different in the optical axis direction between the first and second light fluxes.
[0013]
This can be realized, for example, by designing the grating member such that the spread of the light beam passing through the grating member differs at the first and second wavelengths. By doing so, it is possible to reduce the necessity of moving the condenser lens in the optical axis direction according to the depth of the recording layer of the optical recording medium.
(2) In the lattice member, for example, the first and second regions are substantially concentric, and the size of the first region is 0.37 or more and 0.55 or less in numerical aperture of the condensing lens. can do. For example, the luminous flux can be narrowed by the lattice member so as to have a numerical aperture suitable for reproducing a CD.
(3) A concentric step diffraction grating is formed in the first and second regions, and at least one of the number of steps of the concentric step diffraction grating or the depth from the top to the bottom of the steps. May be different in the first and second regions.
[0014]
By making the number of steps of the diffraction grating or the depth from the uppermost step to the lowermost step of the steps different between the first and second regions, the diffraction intensity in the first and second regions can be changed to the first and second regions. It can be different depending on the wavelength.
(4) The diffraction intensity of the light beam passing through the first region may decrease as going from the center of the substantially concentric circle toward the radial direction.
[0015]
By causing the grating member to function as a so-called apodization filter, it is possible to reduce signal degradation that occurs when the condenser lens moves in the tracking direction.
(5) The optical pickup may further include a collimator lens disposed between the condenser lens and the first and second light sources and configured to convert the first and second light beams into substantially parallel light. .
[0016]
Here, by integrally forming the lattice member and the collimator lens, it is not necessary to arrange a plurality of members. For example, by forming a diffraction grating on the surface of the collimator lens, the grating member and the collimator lens can be integrated.
(6) The grating member may convert any of the first and second light beams into substantially parallel light.
[0017]
The lattice member can also function as a collimator lens.
(7) The optical pickup may further include a light receiving element that receives the first and second light beams reflected from the optical recording medium.
[0018]
Information can be reproduced from the optical recording medium by using the light receiving element.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an optical pickup 10 according to the first embodiment of the present invention. The optical pickup 10 reads information from optical recording media 20a and 20b such as CDs and DVDs, and includes a light emitting element 11, an optical path changing element 12, a collimator lens 13, a grating member 14, a condenser lens 15, a light receiving element, and the like. An element 16 is provided.
[0020]
Among them, the light emitting element 11, the optical path changing element 12, the collimator lens 13, the lattice member 14, and the light receiving element 16 are installed in the casing 17.
[0021]
The light-emitting element 11 supports a light-emitting element 11a that emits a light flux L1 of a wavelength λ1 (for example, 635 nm) and a light-emitting element 11b that emits a light flux L2 of a wavelength λ2 (for example, 780 nm) in the same housing. It is a two-wavelength light source. The light beam L1 having the wavelength λ1 can record and reproduce an optical recording medium 20a (for example, DVD) having a relatively thin substrate and a relatively high recording density. The light beam L2 having the wavelength λ2 can record and reproduce data on and from the optical recording medium 20b (for example, CD) having a relatively thick recording medium and a relatively low recording density. The light emitting element 11a and the light emitting element 11b are arranged close to each other at a distance L. Specifically, for example, a laser chip for the light emitting element 11a (a chip on which a laser diode is formed) and a laser chip for the light emitting element 11b are formed as the same chip on the same substrate, and are arranged in a package. Thus, the light emitting element 11 can be configured.
[0022]
The optical path conversion element 12 is an optical element such as a beam splitter that converts the optical path of the light beams L1 and L2 emitted from the light emitting element 11.
[0023]
The collimator lens 13 is a lens that converts the light fluxes L1 and L2 whose optical paths have been converted by the optical path conversion element 12 into parallel light.
[0024]
The grating member 14 is an optical member on which a concentric stepped diffraction grating is formed, and an optical aperture and a degree of spread of a passing light beam change according to the wavelengths λ1 and λ2. The details will be described later.
[0025]
The condenser lens 15 is a lens that condenses the light beams L1 and L2 emitted from the grating member 14 on the optical recording media 20a and 20b.
[0026]
The light receiving element 16 is a light receiving element that receives the light beams L1 and L2 reflected by the optical recording media 20a and 20b.
[0027]
Next, details of the lattice member 14 will be described.
[0028]
FIG. 2 is a front view illustrating a state where the lattice member 14 is viewed from the front. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a part of the cross section of the lattice member 14.
[0029]
As can be seen from FIGS. 2 and 3, the grating member 14 is divided into regions A and B, and a concentric step-like (step-like) diffraction grating (concentric holographic diffraction grating) is formed in these regions A and B. FIG. 3 illustrates a concentric step-shaped diffraction grating having the number N of steps, the depth ST of each step (step), and the width W of each step, but the number N of steps and each step (step) are shown. ) Differs between the regions A and B in at least one of the depth ST and the depth from the uppermost stage to the lowermost stage (the product of the depth ST of each stage and the number N of stages).
[0030]
The radius ra of the area A is set so that the numerical aperture of the condensing lens 15 is 0.37 or more and 0.55 or less, and the radius rb of the area B is about 1.93 mm or more. That is, the sizes of the areas A and B are set so as to be the apertures suitable for the axial areas of the CD and DVD and the moving of the condenser lens 15 in the tracking direction, respectively.
[0031]
The step depth ST and the number N of steps of this stepped diffraction grating are set so as to guide the light beams L1 and L2 of the wavelengths λ1 and λ2 to different paths. Specifically, the respective step depths STa and STb and the numbers of stages Na and Nb are set such that the diffraction efficiencies of the light beams L1 and L2 and the spread of the diffracted light in the regions A and B are as follows.
(1) Diffraction efficiency η
The light flux L1 of the wavelength λ1 has the step depths STa, STb and STb of the regions A and B so that the diffraction efficiency η1 does not extremely decrease at the radius ra as shown in FIG. Set the number of stages Na and Nb.
[0032]
The light beam L2 of the wavelength λ2: the step depths STa and STb and the number of steps Na and Nb of the regions A and B are set such that the diffraction efficiency η2 in the region B is smaller than the diffraction efficiency η1 in the region A.
[0033]
This is because, in the region A, the step depth STa and the number of stages Na are set so that the diffraction efficiency η is substantially continuous at both the wavelengths λ1 and λ2, and in the region B, the diffraction efficiency η at the wavelength λ1 is equal to the wavelength λ2. Can be realized by setting the step depth STb and the number of steps Nb so as to be greater than the diffraction efficiency of
[0034]
Specifically, as shown below, the product of the step depths STa and STb and the numbers of stages Na and Nb in the regions A and B is set so that the phase difference with respect to the wavelength λ1 is an integral multiple of the wavelength. . Also, for the wavelength λ2, the number of stages Na and Nb are selected such that the efficiency of the region B is smaller than that of the region A.
[0035]
(N-1) · STa · Na = λ1 · m1 (≠ λ2 · m2)
(N-1) · STb · Nb = λ1 · m3 (≠ λ2 · m4)
Here, n is the refractive index of the grating member 14, and m1 to m4 are natural numbers.
[0036]
For example, the order of the diffracted light in the regions A and B is set to be 0th order for the wavelength λ1 and 1st order for the wavelength λ2.
[0037]
FIG. 4 is a graph showing the diffraction efficiency η of the diffracted light by the grating member 14 corresponding to the center distance r. As shown in FIG. 4, the diffraction efficiency η1 of the wavelength λ1 gradually changes with respect to the center distance r, and the diffraction efficiency η of the light beam L2 of the wavelength λ2 becomes η2 at the radius ra of the boundary between the regions A and B, and greatly changes. It turns out that it is.
[0038]
That is, a so-called apodization filter function is provided for the wavelength λ1. By adjusting the diffracted light intensity distribution in the radial direction, it is possible to play the role of an aperture stop and the role of reducing the amount of signal degradation due to the movement of the condenser lens 15 in the viewing direction. If there is no apodization function, the signal deterioration due to the tilt of the optical recording medium 20b becomes remarkable, and the signal reading ability at the wavelength λ1 decreases.
[0039]
By doing so, the wavelength λ1 is given a numerical aperture NA larger than the wavelength λ2, and the grating member 14 functions as an aperture stop whose numerical aperture NA changes depending on the wavelength. Of the optical recording medium 20b due to the movement of the optical recording medium 20b.
(2) The step depths STa and STb and the number of steps Na and Nb are set so that the diffracted light does not have a spread and the incident light beam passes as it is at the spread wavelength λ1. At the wavelength λ2, the width (pitch) W of the stairs is gradually reduced or the number of steps Na or the number of steps is gradually increased from the center to the outside so that the diffracted light has a spread and the incident light beam spreads and passes. By changing the depth STa and the like, the step depth STb and the number of steps Nb are set.
[0040]
FIG. 1 shows the difference in the spread of the diffracted light with respect to the wavelengths λ1 and λ2. The luminous flux L1 having the wavelength λ1 converted into the parallel light by the collimator lens 13 passes through the grating member 14, and the state of the parallel light is maintained as it is. On the other hand, the light beam L2 of the wavelength λ2, which has become parallel light by the collimator lens 13, passes through the grating member 14 and is converted from the parallel light into a divergent light beam having a spread.
[0041]
By doing so, the spread of light can be adjusted according to the difference in the thickness of the base material of the optical recording media 20a, 20b, and the difference in spherical aberration generated in the optical recording media 20a, 20b can be absorbed.
[0042]
The above (1) and (2) can be achieved simultaneously with the same lattice member 14. That is, the light fluxes L1 and L2 of the wavelengths λ1 and λ2 follow different paths, thereby absorbing the difference between the substrate thickness and the numerical aperture of the optical recording media 20a and 20b, and condensing the light flux on each recording layer.
[0043]
Hereinafter, the operation of the optical pickup 10 will be described. In the following description, the light beams L1 and L2 are described in parallel for easy understanding. However, in actuality, depending on the installed optical recording media 20a and 20b, either the light beam 1 or the light beam 2 is emitted from the light emitting element 11. Either one may be emitted.
(1) The first and second light beams emitted from the light emitting element 11 have their optical paths converted by 90 ° by the optical path conversion element 12, become parallel light by the collimator lens 13, and enter the grating member 14.
(2) Since the grating members 14 have different wavelengths λ1 and λ2 of the light beams L1 and L2, they have different effects on the light beams L1 and L2. The light beam L <b> 1 is emitted from the grating member 14 as parallel light emitted from the collimator lens 13. In the light beam L2, the parallel light emitted from the collimator lens 13 becomes divergent light having a spread in the optical axis direction, and the intensity of light passing through the region B becomes weaker than the intensity of light passing through the region A. That is, the second light beam is divergent light, and the diameter of the light beam is reduced.
(3) The light beams L1 and L2 that have passed through the grating member 14 are focused on the recording layers of the optical recording media 20a and 20b. At this time, the light beam L2 is narrowed down from the light beam L1, and is condensed with a small numerical aperture NA. Further, when the light beam L1 is parallel light when passing through the grating member 14, the light beam L2 is divergent light, so that the light beam L2 converges at a position farther from the condenser lens 15 than the light beam L1. In this way, the state of the light beams L1 and L2 emitted from the grating member 14 is adjusted to correspond to the difference in the thickness of the base material of the optical recording media 20a and 20b (the position of the recording layer in the optical axis direction). . As a result, it becomes possible to read the optical recording media 20a and 20b having different thicknesses.
(4) The light beams L1 and L2 reflected by the recording layers of the optical recording media 20a and 20b pass through the condenser lens 15, the grating member 14, the collimator lens 13, and the optical path changing element 12, and enter the light receiving element 16, Information on the optical recording media 20a and 20b is read.
[0044]
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the lattice member 14 is introduced into the optical path on the fixed portion side to absorb the difference between the substrate thickness of the optical recording media 20a and 20b and the numerical aperture NA.
[0045]
Introducing the grating member 14 into the fixed part side optical path has the following advantages.
(1) Since it is not necessary to form a lattice on a surface having a small curvature (for example, a curved surface of a lens), it is easy to manufacture a mold and cost can be reduced.
(2) Since there is no need to attach a special optical element to the biaxial actuator of the movable unit 18, the size and weight of the biaxial actuator can be reduced, and the cost can be reduced.
(3) An optical pickup for recording and reproducing information using a plurality of wavelengths λ1 and λ2 can be realized at low cost.
[0046]
The installation of the apodization filter may be realized by introducing an optical film equivalent to the apodization filter separately from the grating member 14 instead of providing the grating member 14 itself with the apodization filter function as described above.
[0047]
In any case, by installing the apodization filter in the reciprocating optical path on the fixed part side, it is possible to reduce the noise in the signal when the condenser lens 15 is moved in the tracking direction.
(2nd Embodiment)
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an optical pickup 10a according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, a diffraction grating is formed on the lower surface of the collimator lens 15a, and the collimator lens 15a and the grating member 14a are formed integrally. In other respects, the description is omitted because it is not essentially different from the first embodiment.
[0048]
The grating member 14a can absorb the difference between the base material thickness and the numerical aperture NA of the optical recording media 20a and 20b by utilizing the fact that the light fluxes L1 and L2 follow different paths depending on the wavelengths λ1 and λ2.
(Third embodiment)
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an optical pickup 10b according to the third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the optical pickup 10b does not have a collimator lens, and instead, the grating member 14b also functions as a collimator lens. In other respects, the description is omitted because it is not essentially different from the first embodiment.
[0049]
The grating member 14b can absorb the difference between the substrate thickness and the numerical aperture NA of the optical recording media 20a and 20b by utilizing different paths according to the wavelengths λ1 and λ2.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, it is possible to provide an optical pickup and an optical recording medium processing apparatus that do not require the use of a wavelength-selective aperture filter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an optical pickup according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view illustrating a state where the lattice member is viewed from the front.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a part of a cross section of the lattice member.
FIG. 4 is a graph showing the diffraction efficiency of diffracted light by a grating member having an apodization filter function, corresponding to the center distance thereof.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration of an optical pickup according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of an optical pickup according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10, 10a, 10b Optical pickup 11 (11a, 11b) Light emitting element 12 Optical path conversion element 13 Collimator lens 14 Grid member 15 Condensing lens 16 Light receiving element 17 Casing 18 Actuator 20 (20a, 20b) Optical recording medium

Claims (12)

少なくとも2つ以上の波長の光源のうち、第1の波長の第1の光束を出射する第1の光源と、
前記第1の光源と近接し、かつ前記第1の波長と異なる第2の波長の第2の光束を出射する第2の光源と、
前記第1、第2の光源から出射される前記第1、第2の光束それぞれを光記録媒体に集光する集光レンズと、
前記第1、第2の光源と前記集光レンズとの間にあって、前記第1、第2の光束それぞれを回折して通過させる第1の領域と、前記第1の領域を囲み、かつ前記第1の光束の回折強度が前記第1の領域より小さい第2の領域と、を有する格子部材と、
を具備することを特徴とする光ピックアップ。
A first light source that emits a first light beam of a first wavelength among light sources of at least two or more wavelengths;
A second light source that is close to the first light source and emits a second light flux having a second wavelength different from the first wavelength;
A condenser lens for condensing each of the first and second light beams emitted from the first and second light sources on an optical recording medium;
A first region between the first and second light sources and the condenser lens for diffracting and passing each of the first and second light beams, and surrounding the first region; A grating member having a second region in which the diffraction intensity of the first light beam is smaller than the first region;
An optical pickup comprising:
前記集光レンズによって前記光記録媒体に集光される集光位置が前記第1、第2の光束で光軸方向に異なる
ことを特徴とする請求項1記載の光ピックアップ。
2. The optical pickup according to claim 1, wherein light-condensing positions condensed on the optical recording medium by the condensing lens are different in the optical axis direction between the first and second light fluxes.
前記第1、第2の領域が略同心円状である
ことを特徴とする請求項1記載の光ピックアップ。
2. The optical pickup according to claim 1, wherein the first and second regions are substantially concentric.
前記第1の領域の大きさが前記集光レンズの開口数で0.37以上、0.55以下である
ことを特徴とする請求項3記載の光ピックアップ。
4. The optical pickup according to claim 3, wherein the size of the first area is 0.37 or more and 0.55 or less in numerical aperture of the condenser lens.
前記第1、第2の領域に同心円階段状の回折格子が形成されている
ことを特徴とする請求項3記載の光ピックアップ。
4. The optical pickup according to claim 3, wherein a concentric stepped diffraction grating is formed in the first and second regions.
前記同心円階段状の回折格子の階段の段数または階段の最上段から最下段までの深さの少なくともいずれかが前記第1、第2の領域で異なる
ことを特徴とする請求項5記載の光ピックアップ。
6. The optical pickup according to claim 5, wherein at least one of the number of steps of the concentric diffraction grating and the depth from the top to the bottom of the steps differs in the first and second regions. .
前記第1の領域を通過する光束の回折強度が前記略同心円の中心から径方向に向かうに従って、小さくなっている
ことを特徴とする請求項3記載の光ピックアップ。
4. The optical pickup according to claim 3, wherein the diffraction intensity of the light beam passing through the first area decreases from the center of the substantially concentric circle toward the radial direction.
前記集光レンズと前記第1、第2の光源との間に配置され、前記第1、第2の光束を略平行光に変換するコリメータレンズ
をさらに具備することを特徴とする請求項1記載の光ピックアップ。
2. The apparatus according to claim 1, further comprising a collimator lens disposed between the condenser lens and the first and second light sources and configured to convert the first and second light beams into substantially parallel light. Optical pickup.
前記格子部材と前記コリメータレンズが、一体的に形成されている
ことを特徴とする請求項8記載の光ピックアップ。
The optical pickup according to claim 8, wherein the grating member and the collimator lens are formed integrally.
前記格子部材が、前記第1、第2の光束のいずれかを略平行光に変換する
ことを特徴とする請求項1記載の光ピックアップ。
2. The optical pickup according to claim 1, wherein the grating member converts one of the first and second light beams into substantially parallel light.
前記光記録媒体から反射された前記第1、第2の光束を受光する受光素子
をさらに具備することを特徴とする請求項1記載の光ピックアップ。
The optical pickup according to claim 1, further comprising a light receiving element that receives the first and second light beams reflected from the optical recording medium.
(a)光記録媒体が載置されるステージと、
(b)第1の波長の第1の光束を出射する第1の光源と、
前記第1の光源と近接し、かつ前記第1の波長と異なる第2の波長の第2の光束を出射する第2の光源と、
前記第1、第2の光源から出射される前記第1、第2の光束それぞれを前記光記録媒体に集光する集光レンズと、
前記第1、第2の光源と前記集光レンズとの間にあって、前記第1、第2の光束それぞれを回折して通過させる第1の領域と、前記第1の領域を囲み、かつ前記第1の光束の回折強度が前記第1の領域より小さい第2の領域と、を有する格子部材とを有する光ピックアップと
を具備することを特徴とする光記録媒体処理装置。
(A) a stage on which an optical recording medium is placed;
(B) a first light source that emits a first light beam of a first wavelength;
A second light source that is close to the first light source and emits a second light flux having a second wavelength different from the first wavelength;
A condenser lens for condensing each of the first and second light beams emitted from the first and second light sources on the optical recording medium;
A first region between the first and second light sources and the condenser lens for diffracting and passing each of the first and second light beams, and surrounding the first region; An optical recording medium processing apparatus, comprising: an optical pickup having a grating member having a second region in which the diffraction intensity of one light beam is smaller than the first region.
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