JP2005209294A

JP2005209294A - 光学装置

Info

Publication number: JP2005209294A
Application number: JP2004015493A
Authority: JP
Inventors: Toshio Takeuchi; 俊夫竹内
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2005-08-04

Abstract

【課題】光学部品の部品数を低減するとともに、情報信号読み出し用やトラッキングエラー検出用などの回路の簡素化を図ることができる光学装置を提供すること。
【解決手段】本発明の光学装置１は、光源２から射出されたレーザ光Ｌ_１を受光する複数の受光素子を有し、前記複数の受光素子は、第一の受光素子５および第二の受光素子６を含み、第一の受光素子５および第二の受光素子６のうちの少なくとも第一の受光素子５が光透過性を有するものであり、第一の受光素子５は、光源２から第二の受光素子６への光路上に配され、第二の受光素子６は、光源２から射出されて第一の受光素子５を透過した後のレーザ光Ｌ_２を受光するようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源から射出された光を直接的もしくは間接的に受光する複数の受光素子を有する光学装置に関するものである。

この種の装置としては、例えば、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスクのような光学記録媒体に対して情報の書き込みや読み出しを行う装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１の光学装置においては、まず、受発光一体型光学素子であるレーザカプラーから出射された１本のレーザ光がプリズムで反射された後に回折格子で３つのレーザ光に分離される。この３つに分離されたレーザ光のそれぞれは、対物レンズで集光されて光学記録媒体の記録面へ照射される。前記光学記録媒体の記録面に照射された３つのレーザ光のそれぞれは前記記録面で反射するが、これら反射光の一部は、再度前記対物レンズおよび前記回折格子を通過した後、前記プリズムで再度反射して、前記レーザカプラーで記録情報信号として受光される。

一方、前記反射光の残部は、前記プリズムに入光する。このように前記プリズムに入光した３つの前記反射光のうちの１つは、フォーカスエラー検出用として、２つの受光素子で順次受光される。このとき、フォーカスエラー検出用の１つの光は、まず、前記２つの受光素子のうちの前方の受光素子で一部が受光されるとともに残部が反射し、次いで、その残部が前記プリズムで反射した後に後方の受光素子で受光される。

前述したように、特許文献１の光学装置では、フォーカスエラー検出用の１つの光を２つの受光素子で順次受光するために、プリズムなどの光学部品を設ける必要があるので、構成部品が多くなり、複雑な構成となってしまう。また、通常、前述のフォーカスエラー検出用の受光素子の他に、トラッキングエラー検出用の受光素子などが必要となるので、この場合、さらに構成が複雑となる。

また、前述のプリズムなどの光学部品を設けることによって、レーザカプラーから受光素子までの光路が複雑となり、その結果、製造時における各部の調整が複雑となってしまう。

さらに、一般に書き込み時における前記光源からの光の光強度は読み出し時よりも高く設定されているので、前記回路にゲインの切り替えスイッチなどを設けてダイナミックレンジ不足を防止する必要があり、回路の構成が複雑となってしまう。

特開平７−２９２０２号公報（第４１〜４５段落、第５１〜５６段落）

本発明の目的は、光学部品の部品数を低減するとともに、フォーカスエラー検出用などの回路の簡素化を図ることができる光学装置を提供することにある。

前記目的は、下記（１）〜（８）の本発明により達成される。
（１）光源から射出された光を直接的もしくは間接的に受光する複数の受光素子を有する光学装置であって、
前記複数の受光素子は、第一の受光素子および第二の受光素子を含み、
前記第一の受光素子および前記第二の受光素子のうちの少なくとも前記第一の受光素子が光透過性を有するものであり、
前記第一の受光素子は、前記光源から前記第二の受光素子への光路上に配され、
前記第二の受光素子は、前記光源から射出されて前記第一の受光素子を透過した後の光を受光するようになっていることを特徴とする光学装置。

（２）前記光源から射出された光を光学記録媒体に集光させる集光手段を備え、前記第一の受光素子および前記第二の受光素子は、前記光学記録媒体で反射して前記集光手段で再度集光された前記光を受光するようになっている上記（１）に記載の光学装置。

（３）前記第一の受光素子および前記第二の受光素子は、前記光学記録媒体の記録面に直角な方向での位置が正規の位置にあるときに、前記光学記録媒体で反射して前記集光手段によって再度集光された前記光の焦点の位置を前記第一の受光素子から前記第二の受光素子への光路上とするように配置され、前記第一の受光素子および前記第二の受光素子のそれぞれが、受光面での前記光のスポット径に応じた信号を出力するようになっている上記（２）に記載の光学装置。

（４）前記第一の受光素子および前記第二の受光素子のそれぞれは、受光面が複数の区分に分割され、各区分で受光した光の光強度に応じた信号を前記区分ごとに出力することにより、前記受光面での前記光のスポット径に応じた信号の出力がなされる上記（３）に記載の光学装置。

（５）前記第一の受光素子の感度は、前記第二の受光素子の感度よりも小さい上記（１）または（２）に記載の光学装置。

（６）前記第二の受光素子は光透過性を有するものであり、前記複数の受光素子は、前記光源から射出されて前記第二の受光素子を透過した後の光を受光する第三の受光素子をさらに含む上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の光学装置。

（７）前記第三の受光素子は光透過性を有するものであり、前記複数の受光素子は、前記光源から射出されて前記第三の受光素子を透過した後の光を受光する第四の受光素子をさらに含む上記（６）に記載の光学装置。

（８）前記第三の受光素子の感度は、前記第四の受光素子の感度よりも小さい上記（７）に記載の光学装置。

前述したように、本発明によれば、光学部品の部品数を低減するとともに、回路の簡素化を図ることができる光学装置を得ることができる。

以下、本発明の光学装置について、好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態にかかる光学装置１の概略構成を示す図である。

かかる光学装置１は、ＣＤやＤＶＤなどの光学記録媒体Ｄに情報信号の書き込みや読み出しを行う装置である。光学装置１は、図１に示すように、半導体レーザなどの光源２と、ビームスプリッタ３と、対物レンズなどの集光手段４と、光透過型のフォトダイオードなどの第一の受光素子５，第二の受光素子６，第三の受光素子７と、光非透過型のフォトダイオードなどの第四の受光素子８とを有している。

光源２は、例えば半導体レーザなどのレーザであって、情報信号の書き込み時や読み出し時などの所望時にレーザ光Ｌ_１を射出するようになっている。本実施形態では、この光源２は、射出されるレーザ光Ｌ_１の光強度の強弱の切り替えが可能になっている。そして、光源２は、光学記録媒体Ｄに対する情報信号の書き込み時におけるレーザ光Ｌ_１の光強度が読み出し時によりも高く（比較的高く）設定されている。

ビームスプリッタ３は、前述の光源２からのレーザ光Ｌ_１を受けこれを図１にて上方へ反射するとともに、図１にて上方から受けた光（光学記録媒体Ｄでの反射光、すなわちレーザ光Ｌ_２）を下方へ透過させるようになっている。

集光手段４は、前述のビームスプリッタ３によって反射されたレーザ光Ｌ_１を集光して光学記録媒体Ｄの記録面Ｄ_１に照射するようになっている。また、集光手段４は、光学記録媒体Ｄの記録面Ｄ_１で反射したレーザ光Ｌ_１（レーザ光Ｌ_２）を再び受け、これを図１にて下方へ向け集光するようになっている。

第一の受光素子５は、レーザ光Ｌ_２の波長域での光透過性を有していて、光学記録媒体Ｄの記録面Ｄ_１でのレーザ光Ｌ_２の一部を受光するとともに、レーザ光Ｌ_２のうちその受光に供されなかった残部を透過するようになっている。この第一の受光素子５は、後述の第二の受光素子６とともに、フォーカスエラー検出用の回路（図示せず）に接続されている。なお、フォーカスエラーの検出については、後で詳述する。

このような光透過性を有する第一の受光素子５としては、例えば、透明ガラスを基板とし、有機色素によって増感された酸化物半導体を用いた素子などを用いることができる。この素子に用いられる有機色素としては、例えばクマリン系色素等がある。

ここで、第一の受光素子５の構成を図２に基づき説明する。
図２は、第一の受光素子５の構成の一例を示す図である。

この第一の受光素子５は、図２に示すように複数の区分に分割（図２では３６分割）されている受光面５１を有していて、各区分で受光した光の光強度に応じた信号を前記区分ごとに出力するようになっている。これにより、複雑な演算をせずに、所定値以上の光強度の光を受光している区分の数を計測することにより、受光面５１でのレーザ光Ｌ_２のスポット径を検知することが可能となっている。

このような第一の受光素子５は、所定値以上の光強度の光を受光している区分の位置に応じた信号を出力する。本実施形態では、第一の受光素子５がトラッキングエラー検出用の回路（図示せず）に接続されていて、第一の受光素子５からの出力はトラッキングエラー検出信号としても用いられている。

第二の受光素子６は、前述の第一の受光素子５と同様に光透過性を有していて、第一の受光素子５を通過したレーザ光Ｌ_２の一部を受光するとともに、レーザ光Ｌ_２のうちその受光に供されなかった残部を透過するようになっている。この第二の受光素子６は、前述の第一の受光素子５とともに、前述のフォーカスエラー検出用の回路（図示せず）に接続されている。

この第二の受光素子６は、第一の受光素子５と同様に複数の区分に分割されている受光面６１を有していて、各区分で受光した光の光強度に応じた信号を前記区分ごとに出力するようになっている。

なお、このような第二の受光素子６は、第一の受光素子５と同様に、所定値以上の光強度の光を受光している区分の位置に応じた信号を出力する。したがって、第二の受光素子６からの出力をトラッキングエラー検出信号としても用いることもできる。

前述の第一の受光素子５と第二の受光素子６は、光学記録媒体Ｄで反射して集光手段４によって再度集光されたレーザ光Ｌ_２の焦点Ｌ_２１の位置を第一の受光素子５から第二の受光素子６への光路上とするように配置されている。すなわち、第一の受光素子５、焦点Ｌ_２１、第二の受光素子６がレーザ光Ｌ_２の光軸上に順次配置されている。これにより、光記録媒体Ｄがその記録面Ｄ_１に直角な方向にブレて、光学記録媒体Ｄの記録面Ｄ_１に対し集光手段４の焦点がずれた場合、そのずれ（フォーカスエラー）を第一の受光素子５および第二の受光素子６のそれぞれの出力に基づき検知することが可能となる。

ここで、本実施形態におけるフォーカスエラーの検知を図３に基づき説明する。
図３は、光学記録媒体Ｄの記録面Ｄ_１に直角な方向での位置と受光素子５，６の受光面５１，６１上のレーザ光Ｌ_２のスポット径との関係を説明するための図である。

図３（Ａ）に示すように、光学記録媒体Ｄがブレずに正規の位置にあるときには、焦点Ｌ_２１が第一の受光素子５から第二の受光素子６への光路上のほぼ中間位置となっている。

例えば、図３（Ｂ）に示すような状態、すなわち光記録媒体Ｄが図３にて上方に移動してしまった場合、第一の受光素子５で受光されるレーザ光Ｌ_２のスポット径は第二の受光素子６で受光されるレーザ光Ｌ_２のスポット径よりも小さくなる。

一方、図３（Ｃ）に示すような状態、すなわち光記録媒体Ｄが図３にて上方に移動してしまった場合、第一の受光素子５で受光されるレーザ光Ｌ_２のスポット径は第二の受光素子６で受光されるレーザ光Ｌ_２のスポット径よりも大きくなる。

したがって、前述のフォーカスエラー検出回路（図示せず）は、第一の受光素子５および第二の受光素子６の信号に基づき、光記録媒体Ｄの記録面Ｄ_１に直角な方向でのブレを検知、すなわちフォーカスエラーを検知することが可能である。

第三の受光素子７は、前述の第一の受光素子５と同様に光透過性を有していて、第二の受光素子６を通過した後のレーザ光Ｌ_２の一部を受光するとともに、レーザ光Ｌ_２のうちその受光に供されなかった残部を透過するようになっている。この第三の受光素子７は、第二の受光素子６を通過したレーザ光Ｌ_２の光強度に応じた信号を出力するようになっている。また、第三の受光素子７は、第三の受光素子７からの信号に基づき光源２からのレーザ光Ｌ_２の光強度を設定値に制御する回路などの制御手段（図示せず）に接続されている。

このような第三の受光素子７は、光透過性を有しているので、感度が比較的低いものとなっている。したがって、第三の受光素子７で受光されるレーザ光Ｌ_２の光強度が比較的高くても、前記制御手段を構成する回路に入力される信号の値を比較的低く抑えられる。そのため、第三の受光素子７からの信号に基づく前記制御手段による前記制御は光学記録媒体Ｄへの情報書き込み時（光源２からのレーザ光Ｌ_１の光強度が比較的高いとき）に行うようにして、前記制御手段を構成する回路のダイナミックレンジ不足の防止が図られている。

第四の受光素子８は、例えばフォトダイオードなどの素子であって、第三の受光素子７を通過した後のレーザ光Ｌ_２を受光するようになっている。この第四の受光素子８は、第三の受光素子７を通過したレーザ光Ｌ_２の光強度に応じた信号を出力するようになっている。また、第四の受光素子８は、第三の受光素子７と同様に、第四の受光素子８からの信号に基づき光源２からのレーザ光Ｌ_２の光強度を設定値に制御する前記制御手段（図示せず）に接続されている。

このような第四の受光素子８は、第三の受光素子７よりも感度が高く、比較的高い感度のものとなっている。したがって、第四の受光素子８からの信号に基づく前記制御手段による前記制御は光学記録媒体Ｄへの情報読み込み時（光源２からのレーザ光Ｌ_１の光強度が比較的低いとき）に行うようにして、前記制御手段を構成する回路のダイナミックレンジ不足の防止が図られている。

なお、これら受光素子７，８のそれぞれは、第一の受光素子５と同様に、複数の区分に分割されていて、各区分で受光した光の光強度に応じた信号を前記区分ごとに出力するようになっていてもよい。この場合、受光素子７，８は、第一の受光素子５と同様に、所定値以上の光強度の光を受光している区分の位置に応じた信号を出力するので、受光素子７，８からの出力をトラッキングエラー検出信号としても用いることもできる。

次に、光学装置１の動作を説明する。
（１）光学装置１においては、まず、半導体レーザ等の光源２から出射された１本のレーザ光Ｌ_１が、ビームスプリッタ３で反射した後、対物レンズなどの集光手段４で集光されて光学記録媒体Ｄの記録面Ｄ_１へ照射される。

（２）光学記録媒体Ｄの記録面Ｄ_１に照射されたレーザ光Ｌ_１は記録面Ｄ_１で反射するが、この反射光たるレーザ光Ｌ_２は、集光手段４を再度通過した後に、ビームスプリッタ３を通過して、第一ないし第四の受光素子５〜８で順次受光される。

（３）第一の受光素子５の受光面５１でのスポット径が第二の受光素子６の受光面６１でのスポット径よりも大きい場合、すなわち集光手段４によって集光されたレーザ光Ｌ_１の焦点の位置が記録面Ｄ_１よりも図３にて下方に位置する場合には、図示しない手段によって集光手段４の位置が図３にて下方に移動される。これにより、集光手段４によって集光されたレーザ光Ｌ_１の焦点が記録面Ｄ_１上となる。

第一の受光素子５の受光面５１でのスポット径が第二の受光素子６の受光面６１でのスポット径よりも小さい場合、すなわち集光手段４によって集光されたレーザ光Ｌ_１の焦点の位置が記録面Ｄ_１よりも図３にて上方に位置する場合には、図示しない手段によって集光手段４の位置が図３にて上方に移動される。これにより、集光手段４によって集光されたレーザ光Ｌ_１の焦点が記録面Ｄ_１上となる。

（４）一方、図示しない制御手段によって、書き込み時には第三の受光素子７からの信号に基づき、レーザ光の強度が設定値となるように制御される。

（５）また、第一の受光素子５からの信号をトラッキングエラー検出信号としこれに基づき、図示しない手段によって、記録面Ｄ_１上でのレーザ光Ｌ_１の位置が所定位置に調整される。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で、様々な変形が可能である。

例えば、前述の実施形態では光学装置１が第一の受光素子５、第二の受光素子６、第三の受光素子７、第四の受光素子８の４つの受光素子を有する例について説明したが、受光素子の数は２つまたは３つ、あるいは５つ以上であってもよい。この場合、光源からの光の光軸上に順次並んで配置される複数の受光素子は、最下流の受光素子以外、透過性を有するものとする。このような複数の受光素子のうち任意に選択された２つは、上流側の受光素子が第一の受光素子、下流側の受光素子が第二の受光素子として機能することとなる。

本発明の実施の形態にかかる光学装置の概略構成を示す図である。図１における第一の受光素子および第二の受光素子の構成の一例を示す図である。図１の光学装置における第一の受光素子および第二の受光素子の機能を説明するための図である。

符号の説明

１光学装置
２光源
３ビームスプリッタ
４集光手段
５第一の受光素子
５１受光面
６１受光面
６第二の受光素子
７第三の受光素子
８第四の受光素子
Ｄ光学記録媒体
Ｄ_１記録面
Ｌ_１レーザ光
Ｌ_２レーザ光
Ｌ_２１焦点

Claims

光源から射出された光を直接的もしくは間接的に受光する複数の受光素子を有する光学装置であって、
前記複数の受光素子は、第一の受光素子および第二の受光素子を含み、
前記第一の受光素子および前記第二の受光素子のうちの少なくとも前記第一の受光素子が光透過性を有するものであり、
前記第一の受光素子は、前記光源から前記第二の受光素子への光路上に配され、
前記第二の受光素子は、前記光源から射出されて前記第一の受光素子を透過した後の光を受光するようになっていることを特徴とする光学装置。
前記光源から射出された光を光学記録媒体に集光させる集光手段を備え、前記第一の受光素子および前記第二の受光素子は、前記光学記録媒体で反射して前記集光手段で再度集光された前記光を受光するようになっている請求項１に記載の光学装置。
前記第一の受光素子および前記第二の受光素子は、前記光学記録媒体の記録面に直角な方向での位置が正規の位置にあるときに、前記光学記録媒体で反射して前記集光手段によって再度集光された前記光の焦点の位置を前記第一の受光素子から前記第二の受光素子への光路上とするように配置され、前記第一の受光素子および前記第二の受光素子のそれぞれが、受光面での前記光のスポット径に応じた信号を出力するようになっている請求項２に記載の光学装置。
前記第一の受光素子および前記第二の受光素子のそれぞれは、受光面が複数の区分に分割され、各区分で受光した光の光強度に応じた信号を前記区分ごとに出力することにより、前記受光面での前記光のスポット径に応じた信号の出力がなされる請求項３に記載の光学装置。
前記第一の受光素子の感度は、前記第二の受光素子の感度よりも小さい請求項１または２に記載の光学装置。
前記第二の受光素子は光透過性を有するものであり、前記複数の受光素子は、前記光源から射出されて前記第二の受光素子を透過した後の光を受光する第三の受光素子をさらに含む請求項１ないし５のいずれかに記載の光学装置。
前記第三の受光素子は光透過性を有するものであり、前記複数の受光素子は、前記光源から射出されて前記第三の受光素子を透過した後の光を受光する第四の受光素子をさらに含む請求項６に記載の光学装置。
前記第三の受光素子の感度は、前記第四の受光素子の感度よりも小さい請求項７に記載の光学装置。