JP2005310298A - Optical pickup and optical information processor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光ディスク等の光情報処理装置、特に、異なる規格・仕様の複数種類の光ディスクに信号を記録再生する光ピックアップに関するものである。 The present invention relates to an optical information processing apparatus such as an optical disk, and more particularly to an optical pickup that records and reproduces signals on a plurality of types of optical disks of different standards and specifications.
近年、コンピュータの外部記憶装置やビデオレコーダー等に用いられる光ディスク装置として、例えばCD−ROMディスク、CD−Rディスク、CD−RWディスク等のいわゆるCDディスク、DVD−ROMディスク、DVD−RAMディスク、DVD−Rディスク、DVD−RWディスク、DVD+Rディスク、DVD+RWディスク等のいわゆるDVDディスク、ブルーレイ・ディスクと称される青色レーザ光源を対称とするBD等のように、記録密度・容量および溝仕様・基材厚等、規格が異なる様々な記録媒体に1台の装置で対応したマルチディスク用途の製品が増えつつある。 In recent years, as optical disk devices used for external storage devices of computers, video recorders, etc., for example, so-called CD disks such as CD-ROM disks, CD-R disks, CD-RW disks, DVD-ROM disks, DVD-RAM disks, DVDs. -Recording density / capacity and groove specifications / base material such as so-called DVD discs such as R discs, DVD-RW discs, DVD + R discs, DVD + RW discs, and BDs symmetric with blue laser light sources called Blu-ray discs A number of products for multi-disc applications that support a variety of recording media with different standards, such as thickness, with a single device are increasing.
このような装置においては、光ディスクへ情報を記録・再生するインターフェース部である光ピックアップに、波長の異なるレーザ光源や、光ディスクから反射した光を受光してRF信号やフォーカス、トラッキング等の制御信号を得るための光検出器などが複数個搭載されており、各々のレーザ光源、光検出器等を用いてそれが適した媒体への書き込みや消去、読み出しを行っている。 In such an apparatus, an optical pickup, which is an interface unit for recording / reproducing information on / from an optical disc, receives a laser light source having a different wavelength, or receives light reflected from the optical disc and outputs control signals such as an RF signal, focus, and tracking. A plurality of photodetectors and the like are mounted, and writing, erasing, and reading are performed on a medium suitable for each using a laser light source, a photodetector, and the like.
このように様々な異なる規格のディスクに対して記録および再生を行う機能を担いつつ、装置の小型化・低コスト化を図るためには、種類が違うディスクに対する適応性と、光ピックアップの光学系のコンパクト化とを両立させる技術が重要となる。 In order to reduce the size and cost of the device while performing the recording and playback functions for various different standard discs in this way, adaptability to different types of discs and the optical system of the optical pickup Technology that balances downsizing is important.
種類が違うディスクに対する適応性を得るための一つの条件として、異なる装置間で記録、再生互換が取れるようにフォーカス、トラッキングなどの集光スポット位置制御精度を確保することが必要であり、光学系をコンパクトにするためには光学部品点数を極力減らして小さいスペースで構成することが必要である。この複数の記録媒体に対応し、コンパクトな光学系構成を有する光ピックアップとして特許文献1で開示されたものがある。
As one condition for obtaining adaptability to discs of different types, it is necessary to ensure the focus spot tracking control accuracy such as focus and tracking so that recording and playback compatibility can be achieved between different devices. In order to make it compact, it is necessary to reduce the number of optical components as much as possible and to configure it in a small space. An optical pickup corresponding to the plurality of recording media and having a compact optical system configuration is disclosed in
図7は特許文献1における光ピックアップの構成を基本要件部のみ簡略して示したものである。図7において光ピックアップは、再生媒体であるDVD−ROM及び記録媒体であるDVD−RAM、DVD−R、DVD−RW等のように、基材厚が0.6mmの各種媒体に信号を記録再生するために用いる波長650nm近傍(波長λ1とする)の光を放射するレーザ光源101と、再生媒体であるCD−ROMや記録媒体であるCD−R、CD−RW等のように基材厚が1.2mmの媒体に信号を記録再生するために用いる波長800nm近傍(波長λ2とする)の光を放射するレーザ光源102とを別々に具備している。
FIG. 7 shows the configuration of the optical pickup in
また、レーザ光源101,102に近接して、それぞれの波長の光に適した媒体で反射された光を受光する光検出器112,115が各々設けられている。すなわち、レーザ光源と光検出器とは一体化されたユニットとして構成され、互いに波長の異なるレーザ光源を有する2種類のユニットを用いて光ピックアップが構成されている。以降、このようなレーザ光源と光検出器とが一体化された構成体をレーザユニットと称する。
Further, near the
次に、複数のレーザユニットを有する図7の従来の光ピックアップの動作について説明する。レーザ光源101を出射した波長λ1の直線偏光の光は、波長選択性薄膜103aが表面に形成された波長選択プリズム103により反射され、コリメートレンズ104で平行光となり、立ち上げミラー105で光路を折り曲げられ、アクチュエータ106に搭載された偏光性ホログラム107と波長板108とを組み合わせてなる偏光素子109を透過する。この際、ホログラム107の偏光依存性により光は回折されずにそのまま透過する。
Next, the operation of the conventional optical pickup shown in FIG. 7 having a plurality of laser units will be described. The linearly polarized light of wavelength λ1 emitted from the
波長板108は波長λ1の光に対して5λ1/4のレタデーションを有しており、偏光素子109を透過した光を直線偏光から円偏光に変換する。この円偏光の光は、対物レンズ110でDVD等の基材厚0.6mmの光ディスクの記録面111に集光される。記録面111を反射した光は、再び対物レンズ110を経て偏光素子109に入射するが、今度は波長板108を逆方向に円偏光の光が通過することで、レーザ光源側からの光の偏光方向と直交する偏光方向の直線偏光に変換され、偏光性ホログラム107により回折される。この回折光がコリメートレンズ104を経て波長選択プリズム103で反射され、レーザ光源101に近接して配置された光検出器112に入射することによって、フォーカス、トラッキングなどの制御信号やRF信号などを得る。
The
一方、レーザ光源102を出射した波長λ2の光は、樹脂などの透明部材に凹凸状のグレーティングが形成されてなる偏光依存性のないホログラム113を経て、一部が回折され大部分は0次光として透過する。この0次光は波長選択プリズム103を透過し、コリメートレンズ104により発散光が収束された後、立ち上げミラー105を経て偏光素子109を透過する。この際、偏光性ホログラム107の偏光依存性により波長λ1の光と同様、波長λ2の光は回折されずにそのまま透過する。
On the other hand, the light having the wavelength λ2 emitted from the
波長板108は、前述したようにDVDに用いられる波長λ1の光に対しては4分の5波長板である。すなわち、波長板のレタデーションは、650×5/4=812.5≒800nmであることから、CDに用いられる800nm近傍の波長λ2の光にとってはほぼ1波長板である。このためほぼ直線偏光のまま波長板108を透過する。透過光は、対物レンズ110によりCDの基材厚1.2mmの光ディスクの記録面114に集光される。なお、図では示していないが、偏光素子109の表面には波長選択性の開口制限膜が形成されており、CD用の波長λ2の光に対しては低NA(Numeral Aperture)にして記録面上のスポット径が最適になるように設定してある。
As described above, the
記録面114を反射した光は、対物レンズ110を経て再び偏光素子109に入射する。この際、波長板108は、上述したように1波長板であるため復路においてもそのままの直線偏光状態で波長板108を透過する。したがって、偏光性ホログラム107で回折作用を受けずにそのまま透過する。この透過光が立ち上げミラー105,コリメートレンズ104、波長選択プリズム103を経て、偏光依存性のないホログラム113で一部が回折分岐され、この回折光がレーザ光源102に近接して配置された光検出器115に入射することによって、フォーカス、トラッキングなどの制御信号やRF信号などを得る。
The light reflected from the
このようにレーザ光源と光検出器とをユニット化することで、光源と光検出器とが別々の構成体である場合に比べて光ピックアップの光学系構成を簡素化できる。また、レーザチップの実装精度でレーザ光源と光検出器との相対位置関係が決まるのでピックアップの 組立調整も簡素化され生産性も高くなる。 Thus, by unitizing the laser light source and the photodetector, the optical system configuration of the optical pickup can be simplified as compared with the case where the light source and the photodetector are separate components. Further, since the relative positional relationship between the laser light source and the photodetector is determined by the mounting accuracy of the laser chip, the assembly adjustment of the pickup is simplified and the productivity is increased.
特許文献1で提案されているような光ピックアップでは、レーザ光源と光検出器とを一体化することにより異なる規格の光記録媒体に対応した光ピックアップを、コンパクトに構成できる。なぜなら、レーザ光源から光記録媒体に至る光路(往路)と光記録媒体から光検出器に至る光路(復路)とが共通であるため、往復路で分岐する構成、すなわち光源と検出器とが分離している場合より光学系の部品点数を削減でき、小さなスペースで光学系が収納できるためである。また、異なる波長の光に対して一つの対物レンズで集光する構成になっているので、波長選択プリズムから光ディスクに至る光学系は2つの波長で共通になっている。これによって、さらに光学部品点数の削減と小スペース化が実現できている。
しかしながら、光ピックアップの需要拡大に伴い、その生産性をさらに高めるとともに、コストをいっそう大幅に低減する必要が生じている。このためには、光ピックアップのさらなる簡素化が必要となる。上述の光ピックアップでは、互いに異なる波長の光源を有する2つのレーザユニットが独立して存在するため、各々について光学的な調整が必要となる。これよりさらに生産性を高めるためには、異なる波長の光源の一体化により部品点数をさらに削減し、光学調整を低減する必要がある。また、上述の光ピックアップでは、2つのレーザユニットに対してレーザの駆動電流を流すための配線や、それぞれの光検出器によって受光され電流変換された電気信号をLSIなどに導くための配線などが多く、これらをつなぐ配線パターンの引き回しが複雑であるとともに、配線パターンを形成したフレキP板が大きくなる。また、異なる波長の光を用いる各種の光ディスクに対して、各々レーザユニットの光検出器パターンや、信号の取り出し方などが異なっており、LSIでの信号処理も複雑となる。 However, along with the growing demand for optical pickups, there is a need to further increase the productivity and further reduce the cost. For this purpose, it is necessary to further simplify the optical pickup. In the above-described optical pickup, two laser units having light sources having different wavelengths exist independently, so that optical adjustment is required for each. In order to further increase productivity, it is necessary to further reduce the number of components by integrating light sources having different wavelengths and reduce optical adjustment. Further, in the above optical pickup, there are wiring for flowing a laser driving current to the two laser units, wiring for guiding an electric signal received and converted by each photodetector to an LSI, etc. In many cases, the wiring pattern connecting them is complicated, and the flexible P board on which the wiring pattern is formed becomes large. In addition, for various optical disks that use light of different wavelengths, the photodetector pattern of the laser unit, the method of extracting signals, and the like are different, and the signal processing in the LSI becomes complicated.
近年1チップで異なる波長のレーザ光を出射するレーザ光源(以降モノリシックレーザとよぶ)や、異なる波長の複数のレーザチップを集積化したレーザ光源(以降ハイブリッドレーザとよぶ)が新たに開発され、商品化されつつある。このようなレーザを用いる光ピックアップにおいて、複数の波長のレーザ光を1個の光検出器で受光すること、すなわち光源だけでなく検出器も異なる波長に対して一つにまとめれば、より部品点数の削減、光学系の簡素化が図れることが明らかである。 In recent years, laser light sources (hereinafter referred to as monolithic lasers) that emit laser beams of different wavelengths with a single chip and laser light sources (hereinafter referred to as hybrid lasers) that integrate multiple laser chips of different wavelengths have been newly developed, It is becoming. In such an optical pickup using a laser, the number of components can be increased by receiving laser beams of a plurality of wavelengths with a single photodetector, that is, by combining not only the light source but also the detector with respect to different wavelengths. Obviously, the optical system can be reduced and the optical system can be simplified.
しかしながら、これら複数の波長のレーザ光を用い、異なる規格の光情報媒体からの反射光に対して共用化できる簡素な光検出パターンがなかった。これは、一般にモノリシックレーザ等のレーザ光源が、異なる波長の光を発生させる相対的に距離が離れた2つの発光点をもつため、光検出器上の結像位置もそれぞれの発光点に対応して相対的にずれることや、回折素子などを用いて光検出器に光を分岐させる場合に波長の違いで回折素子による回折角が異なるため、検出器パターンを異なる波長で完全に共有化するのが困難であるなどの理由によるものである。 However, there has been no simple photodetection pattern that can be used for reflected light from optical information media of different standards using laser beams of a plurality of wavelengths. This is because a laser light source such as a monolithic laser generally has two light emitting points that generate relatively different wavelengths, and the imaging position on the photodetector also corresponds to each light emitting point. When the light is split relative to each other or when the light is branched to the photodetector using a diffraction element, the diffraction angle due to the diffraction element varies depending on the wavelength, so the detector pattern is completely shared at different wavelengths. This is due to reasons such as being difficult.
本発明は係る従来の課題に鑑み、相異なる複数種類の波長を、規格の異なる光記録媒体で反射した反射光を検出する検出系を簡素化し、光ピックアップのコストを低減することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and it is an object of the present invention to simplify a detection system for detecting reflected light reflected by optical recording media having different standards from a plurality of different wavelengths, and to reduce the cost of an optical pickup. .
請求項1記載の発明は、レーザ光源とレーザ光源からの光を光情報媒体に集光する集光レンズと光情報媒体からの反射光を回折分岐する分岐素子と前記分岐素子により分岐された光を受光する光検出器とを備え、前記分岐素子が光軸中心を通る直線で光ビームの光束断面を2分割して各々別の検出領域に導くとともに、2分割された一方の光ビームを前記光検出器面より集光レンズに近い側に収束させ、もう一方の光ビームを光検出器面より集光レンズから遠い側に収束させ、各々の検出領域から複数の信号を出力する光ピックアップである。
The invention according to
請求項2記載の発明は、フォーカスエラー検出を行う光検出器が短冊状に分かれた3つの検出器a,b,c(ただしbはaとcとに挟まれた領域)と、同じく短冊状に分かれた3つの検出器d,e,f(ただしeはdとfとに挟まれた領域)とを並べた6つの検出領域でなり、分岐素子により光束断面を2分割された光が各々光検出器a,b,cの組み合わせと光検出器d、e,fの組み合わせとで受光されるとともに、検出器面で形成される光スポットの大きさが変化することで生ずるaとcとeの出力和の変化量と、dとfとbの出力和の変化量との複数の信号を出力する光ピックアップである。 According to the second aspect of the present invention, three detectors a, b, and c (where b is an area between a and c) in which a photodetector for performing focus error detection is divided into strips, and a strip Are divided into three detectors d, e, and f (where e is a region sandwiched between d and f), and each of the light beams obtained by dividing the light beam cross-section by a branching element into two parts. A and c, which are generated by changing the size of the light spot formed on the detector surface while receiving light by the combination of the photodetectors a, b and c and the combination of the photodetectors d, e and f. This is an optical pickup that outputs a plurality of signals of a change amount of the output sum of e and a change amount of the output sum of d, f, and b.
請求項3記載の発明は、フォーカスエラー検出を行う光検出器が短冊状に分かれた3つの検出器a,b,c(ただしbはaとcとに挟まれた領域)と、同じく短冊状に分かれた3つの検出器d、e,f(ただしeはdとfとに挟まれた領域)とを並べた6つの検出領域でなり、分岐素子により光束断面を2分割された光が各々光検出器a,b,cの組み合わせと光検出器d、e,fの組み合わせとで受光されるとともに、検出器面で形成される光スポットの大きさが変化することで生ずるaとcの出力和とbの出力との差分の変化量をaとbとcの出力和で正規化した値をAと、eとgの出力和とfの出力との差分の変化量をdとeとfの出力和で正規化した値をBとの複数の信号を出力する光ピックアップである。 According to the third aspect of the present invention, three detectors a, b, and c (in which b is an area between a and c) in which a photodetector for performing focus error detection is divided into strips, and a strip Are divided into two detectors d, e, and f (where e is a region sandwiched between d and f), and each of the light beams obtained by dividing the light beam cross-section by a branching element into two parts. Light received by the combination of the photodetectors a, b, and c and the combination of the photodetectors d, e, and f, and a and c generated by changing the size of the light spot formed on the detector surface. A value obtained by normalizing the change amount of the difference between the output sum and the output of b by the output sum of a, b, and c, and the change amount of the difference between the output sum of e and g and the output of f as d and e. The optical pickup outputs a plurality of signals B with a value normalized by the output sum of f and f.
請求項4記載の発明は、分岐素子が光束断面を2分割する分割線方向が光情報媒体のトラック方向に相当する方向と一致する請求項1〜3何れかに記載の光ピックアップである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the optical pickup according to any one of the first to third aspects, wherein a dividing line direction in which the branching element divides the beam cross section into two coincides with a direction corresponding to a track direction of the optical information medium.
請求項5記載の発明は、分岐素子が偏光性のホログラムであって、レーザ光源から光情報媒体までの往路と光情報媒体から光検出器までの復路との共通する部分に設けられいることを特徴とする請求項1〜4何れかに記載の光ピックアップである。
According to a fifth aspect of the present invention, the branch element is a polarization hologram, and is provided in a common portion between the forward path from the laser light source to the optical information medium and the return path from the optical information medium to the photodetector. The optical pickup according to
請求項6記載の発明は、分岐素子で生ずる+1次回折光および−1次回折光のうち一方をフォーカスエラー検出に用い、他方をトラッキングエラー検出に用いるとともに、前記分岐素子により光軸中心を通る直線で光ビームの光束断面を2分割されたトラッキングエラー検出用の光が各々別の検出領域に導かれ、各々の検出領域から複数の信号を出力することを特徴とする請求項1〜5何れかに記載の光ピックアップである。 According to the sixth aspect of the present invention, one of the + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light generated by the branch element is used for focus error detection, the other is used for tracking error detection, and a straight line passing through the center of the optical axis by the branch element. 6. The tracking error detection light obtained by dividing the light beam cross-section of the light beam into two separate detection areas, and a plurality of signals are output from the respective detection areas. The optical pickup described.
請求項7記載の発明は、レーザ光源から出射されたレーザ光を0次光のメインビームと±1次光のサブビームとに分岐させる回折格子をさらに有し、これにより回折されたサブビームの光が光情報媒体で反射した反射光を受光する光検出器を別途有することを特徴とする請求項1〜6何れかに記載の光ピックアップである。
The invention according to
請求項8記載の発明は、サブビームの光が光情報媒体で反射した光が分岐素子でその光束断面を2分割されて分岐し、分岐された光をそれぞれ独立した検出器で受光することを特徴とする請求項7記載の光ピックアップである。
The invention according to
請求項9記載の発明は、異なる波長の光を出力するモノリシックレーザ光源ないし互いに波長の異なる光を出力する複数のレーザチップを近接して配置してなるレーザ光源と、前記レーザ光源からの光を光情報媒体に集光させる集光レンズと、前記光情報媒体からの反射光を回折分岐する分岐素子と、前記分岐素子により分岐された光を受光する光検出器とを備え、前記分岐素子が光軸中心を通る直線で光ビームの光束断面を2分割して各々別の検出領域に導くとともに、2分割された一方の光ビームを前記光検出器面より集光レンズに近い側に収束させ、もう一方の光ビームを光検出器面より集光レンズから遠い側に収束させる作用を有し、各々の検出領域から複数の信号を出力することを特徴とする光ピックアップである。 The invention according to claim 9 is a monolithic laser light source that outputs light of different wavelengths or a laser light source in which a plurality of laser chips that output light of different wavelengths are arranged close to each other, and light from the laser light source. A condensing lens for condensing on the optical information medium; a branch element for diffracting and branching the reflected light from the optical information medium; and a photodetector for receiving the light branched by the branch element; The light beam cross section of the light beam is divided into two by a straight line passing through the center of the optical axis and guided to different detection areas, and one of the two divided light beams is converged on the side closer to the condenser lens than the photodetector surface. The optical pickup has an action of converging the other light beam to the side farther from the condenser lens than the light detector surface, and outputs a plurality of signals from each detection region.
請求項10記載の発明は、フォーカスエラー検出を行う光検出器が短冊状に分かれた3つの検出器a,b,c(ただしbはaとcとに挟まれた領域)と、同じく短冊状に分かれた3つの検出器d,e,f(ただしeはdとfとに挟まれた領域)とを並べた6つの検出領域でなり、分岐素子により光束断面を2分割された光が各々光検出器a,b,cの組み合わせと光検出器d、e,fの組み合わせとで受光されるとともに、検出器面で形成される光スポットの大きさが変化することで生ずるaとcとeの出力和の変化量と、dとfとbの出力和の変化量との複数の信号を出力することを特徴とする請求項9記載の光ピックアップである。 The invention described in claim 10 includes three detectors a, b, and c (in which b is an area between a and c) in which a photodetector for performing focus error detection is divided into strips, and a strip Are divided into three detectors d, e, and f (where e is a region sandwiched between d and f), and each of the light beams obtained by dividing the light beam cross-section by a branching element into two parts. A and c, which are generated by changing the size of the light spot formed on the detector surface while receiving light by the combination of the photodetectors a, b and c and the combination of the photodetectors d, e and f. 10. The optical pickup according to claim 9, wherein a plurality of signals of a change amount of an output sum of e and a change amount of an output sum of d, f, and b are output.
請求項11記載の発明は、フォーカスエラー検出を行う光検出器が短冊状に分かれた3つの検出器a,b,c(ただしbはaとcとに挟まれた領域)と、同じく短冊状に分かれた3つの検出器d、e,f(ただしeはdとfとに挟まれた領域)とを並べた6つの検出領域でなり、分岐素子により光束断面を2分割された光が各々光検出器a,b,cの組み合わせと光検出器d、e,fの組み合わせとで受光されるとともに、検出器面で形成される光スポットの大きさが変化することで生ずるaとcの出力和とbの出力との差分の変化量をaとbとcの出力和で正規化した値をAと、eとgの出力和とfの出力との差分の変化量をdとeとfの出力和で正規化した値をBとの複数の信号を出力することを特徴とする請求項9記載の光ピックアップである。
The invention described in
請求項12記載の発明は、光軸中心を通る直線の方向が光情報媒体のトラック方向に相当する方向と一致することを特徴とする請求項9〜11何れかに記載の光ピックアップである。
The invention according to
請求項13記載の発明は、 分岐素子が偏光性のホログラムであって、レーザ光源から光情報媒体までの往路と光情報媒体から光検出器までの復路との共通する部分に設けられていることを特徴とする請求項9〜12何れかに記載の光ピックアップである。 In the invention described in claim 13, the branching element is a polarization hologram, and is provided in a common part of the forward path from the laser light source to the optical information medium and the return path from the optical information medium to the photodetector. The optical pickup according to claim 9, wherein:
請求項14記載の発明は、集光レンズを駆動する駆動手段を備え、分岐素子が集光レンズと一体化されて前記駆動手段に搭載されていることを特徴とする請求項9〜13何れかに記載の光ピックアップである。 The invention according to claim 14 is provided with a driving means for driving the condenser lens, and the branching element is integrated with the condenser lens and mounted on the driving means. The optical pickup described in 1.
請求項15記載の発明は、分岐素子で生ずる+1次回折光および−1次回折光のうち一方をフォーカスエラー検出に用い、他方をトラッキングエラー検出に用いるとともに、前記分岐素子により光軸中心を通る直線で光ビームの光束断面を2分割されたトラッキングエラー検出用の光が各々別の検出領域に導かれ、各々の検出領域での出力を差分してトラッキングエラー検出を行うことを特徴とする請求項9〜14記載の光ピックアップである。 According to the fifteenth aspect of the present invention, one of the + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light generated by the branch element is used for focus error detection, the other is used for tracking error detection, and a straight line passing through the center of the optical axis by the branch element. 10. The tracking error detection light obtained by dividing the light beam cross-section of the light beam into two is guided to different detection areas, and tracking error detection is performed by subtracting outputs in the respective detection areas. The optical pickup according to -14.
請求項16記載の発明は、レーザ光源から出射されたレーザ光を0次光のメインビームと±1次光のサブビームとに分岐させる回折格子をさらに有し、これにより回折されたサブビームの光が光情報媒体で反射した反射光を受光する光検出器を別途有することを特徴とする請求項9〜15何れかに記載された光ピックアップである。 The invention according to claim 16 further includes a diffraction grating for branching the laser light emitted from the laser light source into a main beam of zero order light and a sub beam of ± first order light, and the light of the sub beam diffracted thereby 16. The optical pickup according to claim 9, further comprising a photodetector for receiving reflected light reflected by the optical information medium.
請求項17記載の発明は、回折格子で回折されたサブビームの光が光情報媒体で反射した反射光もホログラム素子でその光束断面を光情報媒体の動径方向に2分割されて分岐し、各々の領域を分岐した光をそれぞれ独立したトラッキング検出器で受光し、メインビームについての別々の検出領域での出力の差分とサブビームについての別々の検出領域での出力の差分に一定の係数を乗じた値との差分によりトラッキングエラー信号を得ることを特徴とする請求項16記載の光ピックアップである。 In the invention according to claim 17, the reflected light obtained by reflecting the sub-beam light diffracted by the diffraction grating by the optical information medium is also split by the hologram element by dividing the light beam section into two in the radial direction of the optical information medium, Each of the light beams branched from the area is received by independent tracking detectors, and the difference between the output in the separate detection area for the main beam and the output difference in the separate detection area for the sub-beam are multiplied by a certain coefficient. 17. The optical pickup according to claim 16, wherein a tracking error signal is obtained based on a difference from the value.
請求項18記載の発明は、異なる波長の光を出力するモノリシックレーザチップないし近接配置された複数のレーザチップに隣接して光検出器とが一体に形成されていることを特徴とする請求項9から請求項17記載の光ピックアップおよび光情報処理装置である。 The invention described in claim 18 is characterized in that a photodetector is integrally formed adjacent to a monolithic laser chip that outputs light of different wavelengths or a plurality of laser chips arranged close to each other. An optical pickup and an optical information processing apparatus according to claim 17.
請求項19記載の発明は、レーザ光源の発光点を挟む両側にフォーカス検出器、トラッキング検出器をそれぞれ配置したことを特徴とする請求項18記載の光ピックアップである。 The nineteenth aspect of the present invention is the optical pickup according to the eighteenth aspect, wherein a focus detector and a tracking detector are arranged on both sides of the light emitting point of the laser light source.
請求項20記載の発明は、光ピックアップの光軸方向に直交する面内で波長の異なる複数のレーザ光のそれぞれの発光点を結ぶ線の方向をx方向としたとき、発光点を挟んでx方向にフォーカス検出器、トラッキング検出器が配置されていることを特徴とする請求項19記載の光ピックアップである。 According to a twentieth aspect of the present invention, when the direction of the line connecting the light emitting points of a plurality of laser beams having different wavelengths in the plane orthogonal to the optical axis direction of the optical pickup is the x direction, the x is sandwiched between the light emitting points. 20. The optical pickup according to claim 19, wherein a focus detector and a tracking detector are disposed in the direction.
請求項21記載の発明は、光軸に沿った方向から見てフォーカス検出器の短冊の長手方向とホログラム素子による回折方向がともにトラック方向と直交する方向に一致することを特徴とする請求項9〜20何れかに記載の光ピックアップである。
The invention according to
請求項22記載の発明は、請求項1〜21何れかに記載の光ピックアップと、前記光ピックアップから出力する複数の信号の差分を算出する差分算出手段と、前記差分算出手段の出力に基づき前記光ピックアップが備えるフォーカス駆動手段を制御するフォーカス制御手段とを備える光情報処理装置である。
The invention according to
本発明により異なる波長の光を用いて基材厚や面密度の異なる光情報媒体に対して記録再生を行う光ピックアップの光検出器を簡素な検出パターンにて実現し、さらに光源と光検出器との一体化により光ピックアップをより簡素な構成にすることができるので、その生産性の向上やコストの大幅な低減をはかることができる。 According to the present invention, a photodetector for an optical pickup that records and reproduces optical information media having different substrate thicknesses and surface densities using light of different wavelengths is realized with a simple detection pattern, and further, a light source and a photodetector The optical pickup can be made a simpler structure by integration with, so that the productivity can be improved and the cost can be greatly reduced.
また、光情報媒体の記録トラックと対物レンズによる集光スポットとの相対位置を最適に制御するための制御アルゴリズムも簡素化でき、光情報処理装置の回路規模が小さくできる。 In addition, a control algorithm for optimally controlling the relative position between the recording track of the optical information medium and the focused spot by the objective lens can be simplified, and the circuit scale of the optical information processing apparatus can be reduced.
さらに対物レンズシフトやディスクチルトなどの外乱要因に対するトラッキングエラー信号のオフセットも低減でき、安定した記録再生品質と高い装置間の互換性を実現できる。 Further, the offset of the tracking error signal with respect to disturbance factors such as objective lens shift and disc tilt can be reduced, and stable recording / reproducing quality and high compatibility between apparatuses can be realized.
(実施の形態1)
本発明の光ピックアップおよび光情報処理装置の一実施形態について、図1および図2を用いて説明する。なお、同一の構成体については同じ番号を付す。図1は複数の異なる波長の光を放射するモノリシックレーザチップ1と、レーザチップ1に隣接して形成された光検出器2とを一体化したレーザユニット3を用いている。図1において、レーザチップ1を出射した波長650nmの赤色光ないし波長800nmの赤外光は、コリメートレンズ4により平行光となり、立ち上げミラー5で光路が折り曲げられ、偏光ホログラム素子6および1/4波長板9を透過する。なお、このとき、ホログラム6の偏光依存性により、レーザ光源1から出射される直線偏光の光に対して光は回折されない。また、偏光ホログラム素子6及び1/4波長板9は、集光レンズとともにアクチュエータ11に搭載されており、対物レンズの制御移動に伴って一体となって移動するようになっている。
(Embodiment 1)
An embodiment of an optical pickup and an optical information processing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the same number is attached | subjected about the same structure. FIG. 1 uses a
1/4波長板9により円偏光となった光は、対物レンズ7により集光され、DVD等の光ディスクの記録面8あるいはCD等の基材厚の異なる光ディスクの記録面12上に集光して信号マークを形成したり、あらかじめ形成された信号を読みとったりするのに用いられる。特に信号マークを記録形成する際には、他の装置との互換性を確保する必要があるため、この集光されたスポットと光記録媒体との相対位置を高精度に保つことが重要である。このため光情報媒体の記録面8あるいは12の面ぶれなどに対して、対物レンズ7との距離を保つためのフォーカス制御や、光情報媒体の偏心に伴う記録トラック位置の揺らぎに追従して、集光スポットをトラック上に位置させるトラッキング制御の検出精度が要求される。
The light that has been circularly polarized by the quarter-wave plate 9 is condensed by the
光情報媒体の記録面8あるいは12で反射された光は、波長板9を透過する際、円偏光から往路と直交する偏光方向の直線偏光に変換される。なお、従来技術で示した光ピックアップとは異なり、本実施形態の場合は、異なる2つの波長のいずれについても、復路では偏光ホログラム6により複数の光束に回折分岐される。これは後述するが、異なる波長の光を共通する光検出器パターンで受光し、同様の信号処理を行うためである。また、発光点から光ディスクまでの光路が異なる波長の光について共通なので、従来技術で示した光ピックアップのように、各々の波長に対してそれぞれ別の分岐素子を設けることができないということもある。回折分岐された複数の光束は、立ち上げミラー6を経てコリメートレンズ4を通ることで、光検出器2上に集光されつつ投射される。
When the light reflected by the
本実施形態によれば、複数の波長の光を照射するレーザ光源1と光検出器2とが一体に形成されており、光学系の往路と復路とが共通するだけでなく、異なる波長の光についてもその光路が共通で復路の分岐素子も両方の光に対応しているため、光学部品点数が極めて少なく、光学系が極めて簡素化される。また、光学調整軸数も少なく、光ピックアップの生産性が高まり、コストも低減化される。
According to the present embodiment, the
さらに、図2を用いて本実施形態である光ピックアップを実現する光検出器のパターンについて説明する。図2Aは、偏光ホログラム素子6を光軸方向(紙面に垂直方向)から見た平面図を示す。偏光ホログラム6には、光軸中心oを通る直線Y1−Y2で図面上左右2つの領域D1,D2があり、それぞれの領域で互いに回折格子のピッチを異ならせている。このため、光ディスクからの帰還光がD1を通る部分とD2を通る部分とで、異なる角度でそれぞれ+1次の光、−1次の光に回折される。したがって+1次の光についても−1次の光についても、光束断面が半円状に2つに分かれつつそれぞれ別々の光検出器に導かれることになる。なお、直線Y1−Y2は、光ディスクのトラック方向(半径方向と直交する方向)と一致する。
Furthermore, the pattern of the photodetector which implement | achieves the optical pick-up which is this embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 2A shows a plan view of the
図2Bは、偏光ホログラムによる回折光が、光検出器へと向かう光線を示す図である。なお、簡単のため同図では、立ち上げミラーやコリメートレンズを省略している。検出器は2分割された光検出器10a、10bおよび同じく2分割された光検出器10c、10dが、レーザ光源1を挟む形で両側に形成されている。同図において、例えば光検出器10a、10b側に回折する光を+1次光、10c、10d側に回折する光を−1次光とする。また、実線で示された光線はDVD用の波長λ1の光、破線で示された光線はCD用の赤外の波長λ2の光をそれぞれ示す。+1次回折光の内、領域D1を回折した波長λ1の光は光検出器10aに落射するが、このときこの半円状の光束は偏光ホログラム6から見て光検出器10a面より遠い側に収束点P1(波長λ2の光についてはP2)を持ち、領域D2を回折した波長λ1の光は光検出器10bに落射するが、このときこの半円状の光束は偏光ホログラム6から見て光検出器10a面より近い側に収束点P3(波長λ2の光についてはP4)を持つ。この収束点の位置の違いは、ホログラムのピッチが異なることによるものである。光ディスクと対物レンズとの光学距離が何らかの要因で変化し、ディフォーカス状態になったときには、復路光学系による集光スポットの結像点(P1からP4)が光軸方向に移動することになる。
FIG. 2B is a diagram showing a light beam diffracted by the polarization hologram goes to the photodetector. For the sake of simplicity, the rising mirror and the collimating lens are omitted in FIG. The detector is divided into two
図2Cは、光検出器10a〜10d、およびレーザ光源1の平面図を示す。図に示すように、光軸(紙面と直交する方向)からみた波長の異なる光の2つの発光点は、直線X1−X2上に並んでいて、かつ検出器10a、10bおよび検出器10c、10dも直線X1−X2上に並んでいる。検出器10a、10b、10c、10には、それぞれホログラム6で分割され回折した光束が落射し、波長λ1の光により幾何的に半円状のスポット12a、12b、12c、12d(波長λ2の光では、半円状スポット13a、13b、13c、13d)が形成される。同図において、2分割された光検出器10aおよび10bはフォーカスエラー検出器であり、ディフォーカス時には、例えば波長λ1の光の収束点P1およびP3(波長λ2の光では収束点P3およびP4)がホログラムから見て遠い方向に移動することで検出器10a上のスポットサイズは大きくなり、検出器10aで蹴られる光量が多くなるため10aからの出力は減少し、逆に検出器10b上のスポットは小さくなることで検出器10b内に入る光量がより多くなるので出力は増加する。したがって、これらの出力の差分をとることでフォーカスエラー信号が得られる。波長λ2の光についても、波長λ1の光の発光点W1の位置に対して発光点W2の位置が直線X1−X2上でずれていること、波長誤差によるホログラムの回折方向がX方向であることから、波長λ1の光に対してややずれた位置であるが、同じく光検出器10a、10b上でそれぞれ半円状の光スポット13aおよび13bを形成する。したがって、異なる波長の光についても同一の光検出器、同じ出力演算でフォーカスエラー信号を得ることができる。
FIG. 2C shows a plan view of the
同図において、2分割された光検出器10cおよび10dはトラッキングエラー検出器であり、光ディスクのトラック中心に対する光量バランスを、10cの出力および10dの出力の差分をとることで検出することができる。このトラッキング検出器も直線X1−X2上にあるので、波長の差をそれぞれ10cおよび10d内で吸収することができる。
また、図1で示したように、偏光ホログラム6が対物レンズとともにアクチュエータに搭載されていれば、ディスクの偏芯などによるトラック位置の揺らぎに追従し、対物レンズが光ディスクの径方向にシフトしても、ホログラムの分割線は常に対物レンズ中心を通る線と一致しており、かつ偏光ホログラムが移動しても分割された光スポットが、光検出器10cおよび10d内でそれぞれシフトするだけなので、トラッキングエラー信号のオフセットとなって現れることがない。
In the figure, the two-divided
As shown in FIG. 1, if the
以上のように本実施形態によれば、異なる波長の光を出射するレーザ光源と光検出器とを集積化でき、かつ波長の差および発光点位置の差を同一検出器内で吸収できるため、異なる波長の光を用いるCD、DVD等の種類の異なるディスクに対して同じ出力演算でフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を得ることができる。なお、RF信号は、例えば10cおよび10dの出力の和をとることで得ることができる。また、本実施形態ではトラッキングエラー検出器を2分割したものを示したが、直線X1−X2でさらに図面上で上下に2分割し4分割検出器とすることで、一般に位相差法により検出されるDVD−ROMなどのトラッキング信号も得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the laser light source that emits light of different wavelengths and the photodetector can be integrated, and the difference in wavelength and the difference in emission point position can be absorbed in the same detector. A focus error signal and a tracking error signal can be obtained by the same output calculation for different types of discs such as CDs and DVDs using light of different wavelengths. The RF signal can be obtained, for example, by taking the sum of
(発明の形態2)
図3は、フォーカス側検出器の別の実施形態を示す図である。図3(a)において、フォーカス検出器は短冊状に3つに分かれた検出器を2組並べた6つの領域からなり、各組にホログラムで分けられた半円領域からの光束がそれぞれ投射される。この構成の場合、ディフォーカスによるスポット径の変化に伴い、光量が増加する領域と光量が減少する領域とのそれぞれの和の差分を取ることで、フォーカスエラー信号(FE)として、
FE=(a+c+e)−(b+d+f)
のような演算で得られる。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the focus side detector. In FIG. 3 (a), the focus detector is composed of six regions in which two pairs of detectors divided into three strips are arranged, and light beams from semicircular regions divided by holograms are respectively projected onto each group. The In the case of this configuration, as the focus error signal (FE) is obtained by taking the difference of the sum of the region where the light amount increases and the region where the light amount decreases as the spot diameter changes due to defocusing,
FE = (a + c + e) − (b + d + f)
It is obtained by the operation like
また、同図(b)は検出器パターン自体は同様ではあるが、その演算方法が異なる。一般に、再生時や上書き記録時などで、光ディスク上の集光スポットがトラック上を走査される際、既に形成されたマーク上を通ることになる。このとき、トラック方向のマークエッジ境界での回折や、光量バランス差がトラック方向に生ずる。これは、同図でy方向の強度変化となって現れるため、この変化がディフォーカス成分以外の成分としてフォーカス信号に乗ることになる。実際には、周波数の帯域差などにより影響は小さいが、精度をさらに高めるためには、この誤差要因も取り除いた方が望ましい。具体的には、各々半円スポットの大きさ変化により、各短冊状の3つの領域間で生ずる変化量の差分を各々の全体光量で正規化する。すなわち、例えば
FE=(a+c−b)/(a+b+c)−(d+f−e)/(d+e+f)
のような演算を行う。
FIG. 6B shows the same detector pattern, but the calculation method is different. Generally, when a focused spot on an optical disk is scanned on a track during reproduction or overwriting, it passes over a mark that has already been formed. At this time, diffraction at the mark edge boundary in the track direction and a light amount balance difference occur in the track direction. Since this appears as a change in intensity in the y direction in the figure, this change is applied to the focus signal as a component other than the defocus component. Actually, the influence is small due to a frequency band difference or the like, but it is desirable to remove this error factor in order to further improve accuracy. More specifically, the difference in the amount of change that occurs between the three strip-shaped regions is normalized by the total amount of light for each semicircular spot. That is, for example, FE = (a + c−b) / (a + b + c) − (d + fe) / (d + e + f)
Perform operations like
これにより、マークエッジ境界での光量バランス差があってもその成分は正規化されるので、これが誤差としてフォーカスエラー信号に乗ることがない。このためフォーカス制御の安定性が向上し、記録マークの形成で高い精度の要求される場合に好都合である。 As a result, even if there is a light amount balance difference at the mark edge boundary, the component is normalized, so that it does not ride on the focus error signal as an error. For this reason, the stability of the focus control is improved, which is convenient when a high accuracy is required for forming the recording mark.
(発明の形態3)
図4は、本発明の別の実施形態を示す図である。図4Aは、本実施形態における光ピックアップの構成を示す図である。上記した実施形態1の光ピックアップと構成上異なる点は、レーザ光源1からのレーザ光を0次光と±1次光の3つのビームに分岐させる回折素子15を備えている点である。すなわち、本実施形態では、一般に3ビーム法やDPP法(Differential Push-Pull法)とよばれるトラッキング検出方式にも簡単に拡張できることを示したものである。回折素子15により発生した3つのビームは、光ディスクの記録面8または12に各々集光され、3つのスポットを形成する。3つのスポットうち±1次回折光によるスポットをサブビーム、0次回折光をメインビームとよぶ。これらの光は、それぞれ偏光ホログラム素子6で光束が領域分割されながら光検出器2に入射する。
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the present invention. FIG. 4A is a diagram illustrating a configuration of the optical pickup according to the present embodiment. The difference from the optical pickup of the first embodiment described above is that a
図4Bは、このサブビームを受光する検出器lおよびmを別途有する。したがって、CD−ROMなど一般に3ビーム法が用いられるディスクに対しては、トラッキングエラー信号TEを
TE=l−m
によって得ることができ、CD−R/RWや、DVD−R/RW、DVD−RAMなどのディスクに案内溝のついたディスクに対しては、溝回折の光量をディスク内外周で比較するファーフィールド法で、
TE=(g+h)−(i+k)
で得られ、位相差法が一般的なDVD−ROM装置では、例えばTEを(g+k)と(i+h)との位相比較で検出することができる。
FIG. 4B separately includes detectors l and m that receive this sub beam. Therefore, the tracking error signal TE is set to TE = 1-m for a disk such as a CD-ROM that generally uses the 3-beam method.
For discs with guide grooves on CD-R / RW, DVD-R / RW, DVD-RAM and other disks, the far field for comparing the amount of groove diffraction on the inner and outer circumferences of the disk In law
TE = (g + h) − (i + k)
In a DVD-ROM device that is obtained by the above and the phase difference method is general, for example, TE can be detected by phase comparison between (g + k) and (i + h).
図4Cは、サブビームも偏光ホログラム6でトラック方向の中心線で2分割されることを用い、DPP方式のトラッキング検出法を行えるようにしたものである。DPP方式はディスクの偏芯などにより対物レンズが移動しても、それに起因するトラッキングエラー信号のオフセットをメインビームとサブビームとの演算でキャンセルできるため、トラッキング制御精度が高い。サブビームの受光領域は、それぞれn,pおよびq、rのように2分割されている。この場合、CD−ROMやCD−R/RW、DVD−R/RWのトラッキングエラー信号をDPP方式、すなわち、Kを演算係数とすると
TE=(g+h)−(i+k)−K{(n+q)−(p+r)}
の演算で得られ、DVD−RAMについては、プッシュプル法で、
TE=(g+h)−(i+k)
で得られ、DVD−ROMについてはTEを(g+k)と(i+h)との位相比較で検出することができる。
FIG. 4C shows that the sub-beam is also divided into two by the
For DVD-RAM, the push-pull method is used.
TE = (g + h) − (i + k)
For a DVD-ROM, TE can be detected by phase comparison between (g + k) and (i + h).
以上のように本実施形態によれば、簡素な検出器構成で、異なる波長、および異なる仕様の光ディスクに対して、それぞれ最適なトラッキング検出方式を選んで採用できる。なお、回折素子15は、波長の異なる光の一方のみを回折させる素子であってもよい。
As described above, according to the present embodiment, an optimum tracking detection method can be selected and adopted for optical disks having different wavelengths and different specifications with a simple detector configuration. The
(発明の形態4)
図5は、本発明の他の実施形態における光源及び光検出器のパターン配置を示す図である。同図に示すように、本実施形態ではレーザ光源51は異なる3つの波長の光、例えばDVD用の赤色レーザ、CD用の赤外光レーザ、BD用の青色レーザ等のような3種類を出射する。光軸方向から見た各々の発光点W1,W2,W3は直線X1−X2上に並んでおり、X1−X2上に上記した実施の形態3に示す検出器パターンが同じように形成されている。各々の波長の光が偏光ホログラム素子などにより回折分岐され、光検出器上に集光されて形成される幾何的に半円形状のスポットは同図のように形成され、実施形態1で示したように、発光点位置ずれおよびホログラムでの回折角度の差を3つの波長に対して吸収した形になっており、全て同じ検出器からの出力を同じ演算することでフォーカス、トラッキング信号を得ることができる。
(Embodiment 4)
FIG. 5 is a diagram showing a pattern arrangement of light sources and photodetectors in another embodiment of the present invention. As shown in the figure, in this embodiment, the laser light source 51 emits light of three different wavelengths, such as a red laser for DVD, an infrared laser for CD, a blue laser for BD, and the like. To do. The respective light emitting points W1, W2, W3 viewed from the optical axis direction are arranged on a straight line X1-X2, and the detector pattern shown in the third embodiment is similarly formed on X1-X2. . A geometrically semicircular spot formed by diffracting and branching light of each wavelength by a polarization hologram element or the like and condensing on a photodetector is formed as shown in FIG. In this way, the light emission point position shift and the diffraction angle difference in the hologram are absorbed with respect to the three wavelengths, and the focus and tracking signals can be obtained by calculating the same output from all the same detectors. Can do.
(発明の形態5)
図6は、本発明の別の実施形態を示す図である。図6Aに示す光ピックアップの構成においては、異なる波長の光を出射するモノリシックレーザ光源21と、光ディスクの記録面8または12を反射した光を受光する光検出器23とが別々の構成体からなる。偏光ビームスプリッタ22により、光学系の往路と復路とを分岐させる。このような構成であっても、例えば上記実施形態3で説明した検出器パターンを適用することができる。すなわち、光軸方向から見た座標上で波長の異なる光の発光点乖離方向、ホログラムの回折方向および検出器パターンの配置方向を一致させることで、実施形態3と同様の制御信号検出方法で、異なる波長に対する共用化を実現することができる。図6Bに示す検出パターンにおいて、短冊状の光検出器a、b、cおよび同d、e、fはフォーカス用光検出器であり、gからrはトラッキング用光検出器であり、演算方法は実施形態3と同じである。
(Embodiment 5)
FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of the present invention. In the configuration of the optical pickup shown in FIG. 6A, the monolithic
本発明による光ピックアップは、1台の装置で複数の異なる光記録媒体への記録再生を行う光情報記録装置のデバイスとして、特に異なる波長の光源と光検出器とを一体化して形成することで小型で低コストであることが要求されるCD、DVD、ブルーレイといった記録型の光ディスク装置等の用途に適用できる。 The optical pickup according to the present invention is a device of an optical information recording apparatus that performs recording / reproduction on a plurality of different optical recording media with one apparatus, in particular by integrally forming a light source and a photodetector with different wavelengths. The present invention can be applied to uses such as a recordable optical disk device such as a CD, DVD, and Blu-ray that are required to be small and low cost.
1 レーザ光源
2 光検出器
3 レーザユニット
4 コリメートレンズ
5 立ち上げミラー
6 偏光ホログラム素子
7 対物レンズ
9 波長板
DESCRIPTION OF
Claims (22)
An optical pickup according to any one of claims 1 to 21, difference calculation means for calculating a difference between a plurality of signals output from the optical pickup, and focus drive means provided in the optical pickup based on an output of the difference calculation means. An optical information processing apparatus comprising: focus control means for controlling.
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WO2013153999A1 (en) * | 2012-04-09 | 2013-10-17 | ソニー株式会社 | Semiconductor laser device assembly |
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- 2004-04-23 JP JP2004127856A patent/JP2005310298A/en active Pending
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