JP2004538593A - 光学走査装置 - Google Patents

Abstract

光ディスクを走査するための光ピックアップユニットが、第１の波長の第１の放射ビームを放出するための第１の放射線源と、第１のビームをディスクに向けて反射するための第１の放射ビームの経路に位置するダイクロイックミラー（８）とを有する第１の光学分枝部と、前記第１の波長と異なる第２の波長の第２の放射ビームを放出するための第２の放射線源と、第２のビームをディスクに向けて反射するための第２の放射ビームの経路に位置するフォールディングミラー（２８）を有する第２の光学分枝部と、を備える。第１及び第２の分岐部は、ディスクの軸方向に積み重ねられており、軸方向に沿って見て実質的に垂直に配置される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの情報層を有する光ディスクのような光ディスクを走査するために光学走査装置に用いられる光学ユニットに関する。ユニットは、異なる波長の複数の放射ビームを生成するための複数の放射線源を有する。
【背景技術】
【０００２】
光学走査装置に用いられる光ピックアップユニットは既知である。光ピックアップユニットは、光ディスクのトラックを横切って半径方向に走査するために線形ベアリング上に取り付けられる。半径方向トラッキング機構のサイズ及び複雑さを低減し、走査装置に取り付けられる他の部品に付加的な空間を与えるために、光ピックアップユニットのサイズは可能な限り実用的に低減されることが好ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
同時に、装置及びその部品を大量に効率的に製造することを可能にする低コストの解決策を達成することが望ましい。大量に部品を製造する際、重要な要素は製造工程の安定性及び再現性である。工程が不安定であるか又は再現するのが難しい場合、これは最終的なコストに重要な影響を及ぼす。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一実施例によれば、光ディスクが光学ユニットに隣接する実質的に平らな走査領域に配置されるとき前記ディスクの軸方向に向けられる放射ビームを使用して光ディスクを走査するための光学ユニットであって、前記光学ユニットは、第１の波長を含む第１の放射ビームを放出するための第１の放射線源と、第１のビームを前記軸方向に前記走査領域の方へ反射するための第１の放射ビームの経路に位置付けられた第１の反射素子と、を有する第１の光学分枝部と、前記第１の波長と異なる第２の波長を含む第２の放射ビームを放出するための第２の放射線源と、第２のビームを前記軸方向に前記走査領域の方へ反射するための第２の放射ビームの経路に位置付けられた第２の反射素子と、を有する第２の光学分枝部と、を備え、前記ユニットは、前記第１のビームが前記第１の放射線源から前記第１の反射素子に入射するとき第１の直線光路部に沿って方向付けられるとともに、前記第２のビームが前記第２の放射線源から前記第２の反射素子に入射するとき第２の直線光路部に沿って方向付けられるように構成され、前記第１及び第２の分岐部が前記軸方向に積み重ねられる（スタックされる;stacked）ように前記第１の反射素子が前記第２の反射素子と前記走査領域との間に配され、前記第１及び第２の光路部が前記軸方向に沿って見て実質的に垂直に配される、光学ユニットが提供される。
【０００５】
軸方向に積み重ねられた構成を使用することにより、光ピックアップユニットの寸法、特にユニットのフットプリントと呼ばれる（軸方向に対して垂直な）その長さ及び幅を大幅に低減することができる。これは、光ピックアップユニット（optical pickup unit;ＯＰＵ）が取り付けられる記録及び／又は再生装置における空間を増大させるとともに、装置の部品へのアクセスを改善するという利点を与える。更に、２つの光路部を実質的に垂直に配置することによって、製造工程の重要な部分であるユニット内の光学部品（光学成分）のアライメントがかなり効率的な態様で実施されて、相互に作用する光学部品を予め決められた許容誤差の範囲内のアライメントにすることができる。これは、アライメントが２つの相互に垂直なアライメントを適用するシステムを使用して成し遂げられることができるからである。更に、一方の分岐部において必要とされる部品のいかなる再アライメントも、他方の分岐部の部品のいかなる再アライメントとも実質的に関係なく実施されることができる。
【０００６】
更に、実質的に互いに垂直に部品を配置することは、装置の比較的小さいフットプリントを維持しながら、ユニット内のチルト検出装置の場所について第２の光路部に隣接する付加的な空間を提供する。
【０００７】
好適には、２つの分岐部は、２つの平面層におけるそれらの光軸が軸方向において間隔をあけて配置されるように設けられる。分岐部の各々を平面層に設けることにより、ＯＰＵの軸の深さが相対的に小さく保たれる。
【０００８】
好ましい実施例において、２つのそれぞれの分岐部の光学部品のうち１つ又は複数のものは、例えばアルミニウムのような成形された金属からなる２つの別々のハウジングに配置され、それらは製造中に一緒に取り付けられる。これは、システムのモジュール性を提供する。すなわち一方のハウジングは、時間と費用がかかる工程でありうるＯＰＵハウジング全体の再設計を必要とすることなく、単独で変更され又は置き換えられることができる。
【０００９】
パナソニックＤＶＤ ＲＡＭドライブＬＦ−Ｄ１００Ｊのような光ピックアップユニットは、軸方向に積み重ねられた２つの分岐部を有することに留意されたい。しかしながら、そのＯＰＵにおいて２つの分岐部は実質的に互いに平行に配置され、このことは、双方の分岐部のアクセスしにくさ、製造空間の間、双方の分岐部の光学アライメントを達成することの困難さ、チルトセンサがＯＰＵに含まれる際の相対的に大きいフットプリント、を含むさまざまな欠点をもたらす。本発明を利用することによりこれらの欠点を克服することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施例は、図面を参照して単なる例示によって説明される。
【００１１】
本発明の実施例によれば、ＣＤ（コンパクトディスク）及びＤＶＤ（Digital Versatile Disk）のような読取り専用光ディスク、ＣＤ−Ｒ（追記型コンパクトディスク）、ＣＤ−ＲＷ（書き換え可能なコンパクトディスク）及びＤＶＤ＋ＲＷ（Digital Versatile Disk+Rewritable）のような記録可能な光ディスクを含む異なるフォーマットの光記録媒体は、光ピックアップユニット（optical pickup unit;ＯＰＵ）により書き込み及び／又は読み取りを行うことができる。ＯＰＵの光学部品は、成形されたアルミニウム又は同様のものから形成される堅固なハウジングにおいて保持される。ＯＰＵは、ディスクの走査中、ディスクの半径方向に配置された線形ベアリングに沿って動くように光学記録及び／又は再生装置に配置される。走査されるべき各ディスクは、再生及び／又は記録装置内のモータ駆動の回転ベアリング上に取り付けられるＯＰＵに隣接する平面走査領域に置かれ、それによりディスクは、再生及び／又は書き込み中にＯＰＵと相対的に動かされる。
【００１２】
上述の装置によって走査されるべき異なるフォーマットのディスクの各々は少なくとも１つの情報層を有する。情報は、実質的に平行、同心又は螺旋のトラックに設けられた光学的に検出可能なマークの形で、光ディスクの１つ又は複数の情報層に記憶されることができる。マークは、例えばそれらの周囲とは異なる反射係数をもつピット又は領域の形のようないかなる光学的に読み取り可能な形であってもよい。記録可能なディスクの場合、１つ又は複数の情報層は、例えばＣＤ−Ｒフォーマットにおいて使用されるような放射線に感応する染料、又はデータ読み取りに必要とされるパワーと比較してディスクを書き換えるのにかなり高いパワーを必要とするＤＶＤ＋ＲＷフォーマットにおいて使用されるような位相変化材料のような光学的に記録可能な材料から形成される。
【００１３】
ＯＰＵは、この実施例では約７８０ｎｍの波長（ここで「ＣＤ波長」と呼ぶ）及び約６５０ｎｍの波長（ここで「ＤＶＤ波長」と呼ぶ）の２つの異なる波長の放射線によりディスクを走査する２つの光学分枝部を有する。しかしながら、本発明の異なる実施例による光学走査装置は、他の波長で動作してもよく、あるいは３つ以上の波長により動作してもよい。
【００１４】
ここで図１及び図２を参照する。この実施例において、光ディスクの走査領域に平行な平面層に設けられた第１の光学分岐部は、第１のビーム４を生成するために、この例においてＣＤ波長である予め決められた波長で動作する例えば半導体レーザのような極性をもつ放射線源を有するレーザ検出器格子ユニット（Laser Detector Grating Unit;LDGU）２と、光ディスクから反射される第１のビームにおけるデータ信号並びにフォーカス及び半径方向トラッキングエラー信号を検出するためのフォトダイオード検出器アレイと、フォーカス及び半径方向トラッキングエラー信号を生成するためにビームを分割するためのホログラフィック格子と、を有する。ＬＤＧＵ２は、発散する放射ビーム４を放出する。第１の分岐部は、一層コリメートされているがディスクのトランスペアレントな層によって生成される球面収差を補償するようにわずかに非平行であるビームを生成するためのコリメータレンズ６と、第１のビームを光ディスク１０の軸方向に光ディスク１０の方へ向けられるように９０゜折り曲げるとともに、反射された第１のビームをＬＤＧＵ２の検出器の方へ折り曲げるためのダイクロイックビームスプリッタ８と、をＬＤＧＵとともに第１の直線光路部に沿って配置されるようにして有する。光ディスク１０は、ＣＤ波長で読み取り及び／又は書き込みを行うために設計されたものである。
【００１５】
装置の２つの放射ビームによって共有されるビームスプリッタ８と光ディスク１０との間の光路部には、ＤＶＤ波長で動作する４分の１波長プレート１２と、光軸から半径方向に予め決められた距離の外側の領域においてＣＤ波長の放射線を反射するように動作するダイクロイックアパーチャと、デュアルビーム対物レンズ１６と、がある。デュアルビーム対物レンズは、複合レンズでも単レンズでもよいが、制限された球面収差をもって、ＣＤ波長で動作するディスク内の情報層上のスポットにコリメートされたＣＤ波長ビームを正しく合焦させるとともに、ＤＶＤ波長で動作するディスク内の情報層上のスポットにコリメートされたＤＶＤ波長ビームを合焦させる多数の異なるタイプのレンズの１つでありえる。
【００１６】
第１のビームは、４分の１波長板を通して伝播され、アパーチャ１４によって止められ、対物レンズ１６によってディスク１０上のスポットに合焦される。反射ビームは、戻りの経路でＬＤＧＵ２に伝播され、そこでデータ、フォーカスエラー及びトラッキングエラー信号が検出される。対物レンズ１６は、光ディスク１０上のスポットに合焦された状態を維持するために、フォーカスエラー信号から得られるサーボ信号によって駆動される。
【００１７】
ここで図１及び図３を参照する。この実施例において、光ディスク走査領域と平行であり、走査領域から第１の光学分枝部より更に間隔をあけて配置される１つの平面層に設けられる第２の光学分枝部は、第１のビームとは異なる予め決められた波長で動作する第２のビーム１９を生成するための極性をもった放射線源１８を有する。放射線源１８は、例えば半導体レーザであり、予め決められた波長は、この例ではＤＶＤ波長である。第２のビームに関する光路は、放出されたビームの楕円率を補正するためのビーム整形器（ビームシェーパ）２０と、検出器アレイ３４においてフォーカス及び半径方向トラッキングエラー信号を生成するために第２のビームを分割するためのホログラフィック格子２２と、反射された第２のビームを検出器アレイの方へ反射するための偏光ビームスプリッタ２４と、第２のビームを実質的にコリメートするためのコリメータレンズ２６と、光ディスク３０の軸方向に光ディスク３０の方へ向けられるように第２のビームを９０゜の角度をもって反射するためのフォールディングミラー２８と、を放射線源１８と共に第２の直線光路部に沿って有する。光ディスク３０は、ＤＶＤ波長で動作するように設計されたディスクである。第２のビームは、ダイクロイックミラー８によって実質的に完全に伝播され、４分の１波長板１２によって直線偏光から円偏光に変えられ、アパーチャ１４によって伝播され、ディスク３０の情報層上のスポットに合焦される。反射ビームは、戻りの経路をたどりって４分の１波長板１２によって入射ビームに対し垂直な直線偏光を示すビームに変えられ、ビームスプリッタ２４により第３の直線光路部に沿って検出器レンズ３２の方へ反射される。検出器レンズ３２は、データ信号並びにトラッキング及びフォーカスエラー信号が検出される検出器基板３４上に配置されたフォトダイオード検出器アレイに向けて反射ビームを合焦させる。対物レンズ１６は、光ディスク１０及び検出器アレイ上のスポットに合焦された状態を維持するためにフォーカスエラー信号から得られるサーボ信号によって駆動される。
【００１８】
ＯＰＵは更に、光学式走査システムの光軸に対するディスクの傾き（チルト）を検出するとともに、ディスクの走査中、異なるレベルの検出された傾きを補償するために装置の読み取り又は書き込み特性を補正する際に使用されうるチルトエラー信号を生成するためのチルトセンサユニット３６を有する。チルトセンサは、例えば米国特許第ＵＳ−Ｂ−６２４３３３７号に記述されているような既知の多くのチルトセンサのうちいかなるものでもよい。チルトセンサは、第２の光路部の、第１及び第３の光路部と同じ側に位置する。
【００１９】
図示される構成において、第１の分岐部は、有限共役モードで動作し、第１のビームは、対物レンズに入射する際発散した状態のままである。このように、球面収差の補正は、走査されるべきそれぞれのフォーマットのディスクにおける情報層の異なる深さを補償するために第１の分岐部のためのユニットにおいて実施されることができる。この実施例において、第１の分岐部は第２の分岐部と走査領域との間に配置されるので、ビームが第１の分岐部において使用されるものと同様の斜めに配置されるダイクロイックビームスプリッタを通して入射発散及び反射収束の状態で通過する場合に生成されるであろう第１のビームの付加的な非点収差が回避される。
【００２０】
本発明の一実施例において、ＯＰＵの双方の分岐部は、例えば成形されたアルミニウム又は同様のものからなる１つの堅固なハウジングに取り付けられる。代替実施例において、ＬＤＧＵ及び第１のコリメータレンズは、ここでも成形されたアルミニウム又は同様のものからなる別個の堅固なハウジングに配置される。このハウジングは、成形されたアルミニウム又は同様のものからなり、ＯＰＵの残りの部品を有する主たる堅固なハウジングに取り付けられる。このように、第１の分岐部の素子は、モジュール式で置き換えられることができる。例えば、ある実施例において、第１の分岐部の素子は、光ディスクからのデータの読み取りに適した部品のみを有し、それらの部品が別のモジュールと置き換えられる別の実施例においては、第１の分岐部の素子は、光ディスクからのデータの読み取り及びそこへのデータの書き込みに適した部品を有する。
【００２１】
上記の実施例において、第１及び第２の分岐部は、ディスクの軸方向に見て垂直に配置される。しかしながら、本発明を使用することによりもたらされるサイズ低減の特性及びチルトセンサ用の空間の提供を含む他の利点は、分岐部が厳密に垂直である構成に制限されない。これら分岐部は、例えば垂直から±２０゜の角度に配置されてもよい。しかしながら、これら分岐部は、好適には垂直から±５゜以内に配置され、より好適には垂直から±１゜以内に配置される。
【００２２】
上述の実施例は、本発明の説明的な例として理解されるべきである。本発明の他の実施例が考えられる。１つの実施例に関して記述されたいかなる機能も他の実施例において使用されうることが理解されるべきである。更に、上述されていない同等のもの及び変形されたものが、添付の請求項に記載された本発明の範囲から逸脱することなく用いられることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施例による光学ユニットの構成要素の斜視図。
【図２】図１に示される光学ユニットの概略側面図。
【図３】図２に示される光学ユニットの側面に対し垂直な側面図。

Claims (10)

1. 光ディスクが光学ユニットに隣接する実質的に平らな走査領域に配されるとき前記光ディスクの軸方向に向けられる放射ビームを使用して前記光ディスクを走査するための前記光学ユニットであって、
   ａ）第１の波長を含む第１の放射ビームを放出するための第１の放射線源と、前記第１のビームを前記軸方向に前記走査領域の方へ反射するための前記第１の放射ビームの経路に位置付けられた第１の反射素子と、を有する第１の光学分枝部と、
   ｂ）前記第１の波長と異なる第２の波長を含む第２の放射ビームを放出するための第２の放射線源と、前記第２のビームを前記軸方向に前記走査領域の方へ反射するための前記第２の放射ビームの経路に位置付けられた第２の反射素子と、を有する第２の光学分枝部と、を備えるとともに、
   前記第１のビームが前記第１の放射線源から前記第１の反射素子に入射するとき第１の直線光路部に沿って伝播し、前記第２のビームが前記第２の放射線源から前記第２の反射素子に入射するとき第２の直線光路部に沿って伝播するように構成され、
   前記第１の反射素子及び前記第２の反射素子は前記軸方向に配される共通光路部に沿って積み重ねられ、前記第１の反射素子は前記第２の反射素子と前記走査領域との間に配される、前記光学ユニットであって、
   前記第１及び第２の光路部は、前記軸方向に沿って見て実質的に垂直に配されることを特徴とする、光学ユニット。
2. 前記第２の分岐部は、前記軸方向に沿って見て前記第２の光路部に実質的に垂直に配される第３の直線光路部を有し、前記第１及び第３の光路部は、前記第２の光路部の同じ側に配される、請求項１に記載の光学ユニット。
3. 前記第３の光路部に沿って配される放射線検出器アレイを有する、請求項２に記載の光学ユニット。
4. 前記第１の放射線源は前記第１の光路部に沿って配される、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の光学ユニット。
5. 前記第２の放射線源は前記第２の光路部に沿って配される、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光学ユニット。
6. 前記第１の光学分枝部は、第１のハウジングに取り付けられた１つ又は複数の光学部品を有し、前記第２の光学分枝部は、別個に形成された第２のハウジングに取り付けられた１つ又は複数の光学部品を有する、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の光学ユニット。
7. 前記第１及び第２の分岐部はそれぞれの平面層に配される、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光学ユニット。
8. 前記第２の光路部に隣接して配されるチルトセンサを更に有する、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の光学ユニット。
9. 前記第１の分岐部は有限共役の光学的構成であるように設けられる、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の光学ユニット。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の光学ユニットを有する光学式記録及び／又は再生装置。