JP2005339636A - 光ピックアップ及び光ディスク装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】BDから再生されるRF信号のS/Nを悪化させることなく、球面収差の大きさを検出すること。
【解決手段】BDを記録再生する際に発生する球面収差を検出するためのフォトダイオードを、CD/DVDを記録再生する際に用いるフォトダイオードIC36で行うようにすることにより、BDを記録再生する際に用いるフォトダイオードIC27側で球面収差の検出を行なわないようにしてフォトダイオードの数及び受光領域の総数が増加することを防止し、これによりフォトダイオードIC27により得られるRF信号のS/N(受光領域の数に比例してS/Nが悪化する傾向にある)が悪化することを防止して良好なS/NのRF信号を得ることができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、光ディスクを記録再生する際に主に光ディスクのカバーガラスにより発生する球面収差を補正する機能を有する光ピックアップ及びこの光ピックアップを用いた光ディスク装置に関する。
近年、映像情報や音楽情報を記録再生するCDやDVDディスクが普及しているが、さらなる記録密度の向上及び大容量化の要求に応えるため、青色波長域の波長407nmのレーザ光を用いるブルーレイディスク(以降、BDと称する)が登場してきた。
図5は上記のような各種ディスク型の記録メディア(以降、光記録媒体又はディスクと称する)にレーザ光を集光し、それによる反射光を受光する光ピックアップの一部を示した概略図である。図示されないレーザ光源から出射されたレーザ光はコリメータレンズ1により平行光になり、それが1/4波長板2を通して円偏光されて対物レンズ3に入射され、この対物レンズ3により光記録媒体4に集光される。その際、光記録媒体4のカバーガラス41の厚みにより集光されるレーザ光に球面収差が発生する。特に光記録媒体4がブルーレイディスクの場合は、対物レンズ3のNAが大きく、また、レーザ光の波長が短いため、上記した球面収差が大きくなり、必ず補正しなければならない(例えば特許文献1)。
図6、図7は上記したレーザ光に発生した球面収差を説明する図である。球面収差が発生すると、図6に示すようにレーザ光の外側の光FE1と内側の光FE2の焦点位置が図7(B)に示すように異なってしまう。従って、このままでは光記録媒体の情報記録層に正常な形状のスポットが形成されず、記録再生動作に支障を来す場合がある。なお、図7(A)は外側の光FE1と内側の光FE2の焦点が一致し、球面収差がゼロの場合を示している。
そこで、レーザ光を光記録媒体に照射してこの光記録媒体からの反射光を受光する光学系に球面収差を補正する光学素子を配置し、この光学素子で光記録媒体のカバーガラスなどにより発生する球面収差を補正する事が行われているが、それには、発生する球面収差の大きさを検出し、それに応じて球面収差補正光学素子による補正量を最適に調整する事が必要である。それにはレーザ光の外側の光FE1及び内側の光FE2をそれぞれ専用のフォトトランジスタなどの受光素子で受光し、それぞれの受光素子で得られたフォーカスエラー信号を演算することにより球面収差の大きさを検出している。
特開平2003−323735号公報 (第9頁、第1図)
しかしながら、上記のように球面収差の大きさを検出するためには外側の光と内側の光をホログラム素子等で別々に飛ばして図8に示したような内側光用の受光素子300と2個の外側光用受光素子301、302で受光する。内側光用の受光素子300と外側光用の受光素子301、302(図7参照)はそれぞれの光のフォーカスエラー信号を検出するために複数の受光領域に分割された形態を有している。但し、図中、黒色の部分が内側光と外側光の照射範囲である。しかも、RF信号を得るにはそれぞれの受光領域から得られた光電変換信号を加算するため、RF信号のS/Nが分割受光領域の数に比例して大きくなってしまい、特にブルーレイディスクに用いる短波長のレーザ光を受光するフォトトランジスタは感度が低くS/Nが悪いため、上記のように分割受光領域の数が多くなるとRF信号のS/Nの悪化が無視できないものになってしまう。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、ブルーレイディスクから再生されるRF信号のS/Nを悪化させることなく、球面収差の大きさを検出することができる光ピックアップ及びこの光ピックアップを搭載した光ディスク装置を提供することにある。
本発明は上記目的を達成するため、第1のディスク用のレーザ光源から出射されたレーザ光を第1のディスクに集光し、この第1のディスクからの反射光を受光して受光素子に導く第1のディスク用光学系と、第2又は第3のディスク用のレーザ光源から出射されたレーザ光を第2又は第3のディスクに集光し、この第2又は第3のディスクからの反射光を受光して受光素子に導く第2又は第3のディスク兼用光学系とを収納した光ピックアップであって、前記第1のディスク用光学系に配置されて球面収差を補正する球面収差補正光学素子と、前記第2又は第3のディスクからの反射光を前記第2又は第3のディスク兼用光学系を通して受光する受光素子と兼用で設けられ、前記球面収差を検出するための検出用受光素子と、前記第1のディスク用のレーザ光源から出射されたレーザ光の一部を分岐して前記第2又は第3のディスク兼用光学系を通して前記検出用受光素子に導く光分岐光学手段とを具備することを特徴とする。
また、本発明は、第1のディスク用のレーザ光源から出射されたレーザ光を第1のディスクに集光し、この第1のディスクからの反射光を受光して受光素子に導く第1のディスク用光学系と、第2のディスク用のレーザ光源から出射されたレーザ光を第2のディスクに集光し、この第2のディスクからの反射光を受光して受光素子に導く第2のディスク用光学系とを収納した光ピックアップであって、前記第1のディスク用光学系に配置されて球面収差を補正する球面収差補正光学素子と、前記第2のディスクからの反射光を受光する受光素子と兼用で設けられ、前記球面収差を検出するための検出用受光素子と、前記第1のディスク用のレーザ光源から出射されたレーザ光の一部を分岐して前記第2のディスク用光学系を通して前記検出用受光素子に導く光分岐光学手段とを具備することを特徴とする。
また、本発明は、第1のディスク用のレーザ光源から出射されたレーザ光を第1のディスクに集光し、この第1のディスクからの反射光を受光して受光素子に導く第1のディスク用光学系と、第3のディスク用のレーザ光源から出射されたレーザ光を第3のディスクに集光し、この第3のディスクからの反射光を受光して受光素子に導く第3のディスク用光学系とを収納した光ピックアップであって、前記第1のディスク用光学系に配置されて第1のディスクの主にカバーガラスに起因して発生する球面収差を補正する球面収差補正光学素子と、前記第3のディスクからの反射光を受光する受光素子と兼用で設けられ、前記球面収差を検出するための検出用受光素子と、前記第1のディスク用のレーザ光源から出射されたレーザ光の一部を分岐して前記第3のディスク用光学系を通して前記検出用受光素子に導く光分岐光学手段とを具備することを特徴とする。
また、本発明は、光ピックアップよりレーザ光を光記録媒体に集光すると共に、その光記録媒体からの反射光を前記光ピックアップにより受光してデータを記録再生する光ディスク装置であって、前記光ピックアップは、第1のディスク用のレーザ光源から出射されたレーザ光を第1のディスクに集光し、この第1のディスクからの反射光を受光して受光素子に導く第1のディスク用光学系と、第2又は第3のディスク用のレーザ光源から出射されたレーザ光を第2又は第3のディスクに集光し、この第2又は第3のディスクからの反射光を受光して受光素子に導く第2又は第3のディスク兼用光学系と、前記第1のディスク用光学系に配置されて球面収差を補正する球面収差補正光学素子と、前記第2又は第3のディスクからの反射光を受光する受光素子と兼用で設けられ、前記球面収差を検出するための検出用受光素子と、前記第1のディスク用のレーザ光源から出射されたレーザ光の一部を分岐して前記第2又は第3のディスク兼用光学系を通して前記検出用受光素子に導く光分岐光学手段とを具備することを特徴とする。
このように本発明では、第1のディスク(例えばBD)を記録再生する際に発生する球面収差を検出するための受光素子を、CD/DVDを記録再生する際に用いる受光素子と兼用にすることによって、BDを記録再生する際に用いる受光素子側で球面収差を検出しないようにして受光素子の数及び受光領域の総数が増加することを防止し、これによりこの受光素子より得られるRF信号のS/N(受光領域の数に比例してS/Nが悪化する傾向にある)が悪化することを防止して良好なS/NのRF信号を得ることができる。
本発明によれば、BDを記録再生する際に発生する球面収差を検出するための受光素子を、CD/DVDを記録再生する際に用いる受光素子と兼用にして、BDを記録再生する際に用いる受光素子側の受光領域の総数が増大するのを防止することにより、RF信号のS/Nを悪化させることなく、球面収差の大きさを検出することができる。
BDから再生されるRF信号のS/Nを悪化させることなく、球面収差の大きさを検出させる目的を、BDを記録再生する際に発生する球面収差を検出するための受光素子をCD/DVDを記録再生する際に用いる受光素子と兼用にすることにより、BDを記録再生する際に用いる受光素子側で球面収差検出を行なわない構成とし、それによってBD用の受光素子の数及び受光領域の総数が増加することを防止することにより達成される。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る光ピックアップの構成を示したブロック図である。本実施の形態の光ピックアップ80のBD用レーザダイオード11から出射したレーザ光は、1/2波長板12、ビームスプリッタ13、グレーティング16、ビームスプリッタ17、ミラー18、コリメータレンズ19、3波調用ビームスプリッタ20、パワー液晶22、BD用対物レンズ23を通してBD(不図示)に集光される構成を有する。その際、BD用レーザダイオード11から出射したレーザ光の一部は、ビームスプリッタ13をそのまま透過し、集光レンズ14によりフロントモニター用フォトダイオードIC15に集光される構成を有する。BDからの反射光は、BD用対物レンズ23、パワー液晶22、3波調用ビームスプリッタ20、コリメータレンズ19、ミラー18、ビームスプリッタ17、ホログラム素子25を通り、マルチレンズ26によりフォトダイオードIC27に集光される。以上が光ピックアップ80に搭載されるBD用の光学系の構成である。
また、本実施の形態の光ピックアップ80のCD/DVD用レーザダイオード28から出射したレーザ光は、カップリングレンズ29、ミラー30、グレーティング31、2波調用ビームスプリッタ32、コリメータレンズ33、3波調用ビームスプリッタ20、パワー液晶22、DVD/CD用対物レンズ24を通してDVD/CDディスク(不図示)に集光される構成を有する。その際、CD/DVD用レーザダイオード28から出射したレーザ光の一部は、ビームスプリッタ20により90度光路を変更され、フロントモニター用フォトダイオードIC21に集光される構成を有する。CD/DVD用ディスクからの反射光は、CD/DVD用対物レンズ24、パワー液晶22、3波調用ビームスプリッタ20、コリメータレンズ33、2波長用ビームスプリッタミラー32、シリンドリカルレンズ34、光軸合成素子35を通って、フォトダイオードIC36に集光される。以上が光ピックアップ80に収納されるCD/DVDディスク用の光学系であるが、CD/DVD用及びBD用ディスクの記録再生に対応するため、CD/DVD用の2波調のレーザダイオード28とBD用のレーザダイオード11を有し、3波調ビームスプリッタ20により光路を切り換えてCD、DVD、BDを一つの光ピックアップで記録再生できるようにしている。上記のような光学系は光ピックアップ80の筐体38内に収納され、この筐体38は固定軸39を摺動可能に取り付けられ、光ディスクの半径方向に移動可能になっている。
図2は上記したフォトダイオードIC36の構成を示した平面図である。このフォトダイオードIC36のフォトダイオード351、352、353はCD/DVD用で、フォトダイオード351、354、355がBDを記録再生する際にBDの主にカバーガラスに起因して発生する球面収差を検出するためのもので、特にフォトダイオード354、355が従来のものに追加された構成を有している。
次に本実施の形態の動作について説明する。BDを記録又は再生する際には、BD用のレーザダイオード11から波長407nmのレーザ光が出射され、それが1/2波長板12を通ってビームスプリッタ13、グレーティング16、ビームスプリッタ17、ミラー18に入射されて光路を変更され、さらにコリメータレンズ19を通って3波調用ビームスプリッタ20に入射され、ここで光路を90度変更されてパワー液晶22に入射される。パワー液晶22は入射されるレーザ光の球面収差を補正し、この補正されたレーザ光がBD用対物レンズ23を通して図示されないBDに集光される。
その際に、3波調用ビームスプリッタ20によりレーザ光の一部の光路が変更され、CD/DVD用の光学系に入射され、コリメータレンズ33を通ってビームスプリッタ32に入射され、そこで光路を90度変更されてシリンドリカルレンズ34に入射され、光軸合成素子35で外側の光を左右に飛ばしてフォトダイオードIC36に集光される。また、ビームスプリッター13に入射されたレーザ光の一部がそのままこれを通過し、集光レンズ14によりBD用のフォトダイオードIC15に集光される。
BDからの反射光は、BD用対物レンズ23で受光された後、パワー液晶22で球面収差を補正され、それが3波調用ビームスプリッタ20で光路変更されて、コリメータレンズ19、ミラー18、ビームスプリッタ17、ホログラム素子25を通り、マルチレンズ26によりフォトダイオードIC27に集光される。
ここで、フォトダイオードIC36のフォトダイオード351には内側の光が集光し、フォトダイオード354、355には外側の光が集光する。フォトダイオード351、352、353の分割部を図示のような符号を付けて区別し出力信号とし、内側の光のフォーカスエラー信号をFCS1,外側のフォーカスエラー信号をFCS2とすると、以下のように表される。
FCS1=(A1+C1)−(B1+D1) …(1)
FCS2=(A2+C2)−(B2+D2)+(A3+C3)−(B3+D3)…(2)
FCS2=(A2+C2)−(B2+D2)+(A3+C3)−(B3+D3)…(2)
図3は内側光のフォーカスエラー信号60と外側光のフォーカスエラー信号61又は62を図示したものである。球面収差がない場合にはフォーカスエラー信号60と外側光のフォーカスエラー信号61は図示のような波形となるが、球面収差があると外側光のフォーカスエラー信号62が0点からずれて図示したような波形となり、そのずれ量が球面収差量となる。但し、0点からのずれ方は+−のいずれもある。従って、球面収差量SA=FCS1−FCS2…(3)として表され、0の場合は球面収差が無い状態である。
球面収差補正回路37はフォトダイオードIC36から上記した信号A1〜D1、A2〜D2、A3〜D3、A4〜D4の信号を入力して上記した(1)〜(3)式の演算を行って球面収差量SAを求め、このSAが0になるようにパワー液晶22を制御する。これにより、セットしたBDのカバーガラスの厚みがメーカーなどによって異なっていても球面収差は常に0になるように自動的に補正される。
本実施の形態によれば、BDを記録再生する場合に発生する球面収差を検出する受光素子としてDVD/CD用のフォトダイオードIC36を用いることにより、BD用のフォトダイオードIC27は球面収差を検出するための複数分割されたフォトダイオードを複数個必要としなくなるため、RF信号を検出する際に加算するフォトダイオード信号を著しく削減することができ、この分、RF信号のS/Nが悪化することを防止することができる。従って、RF信号から得られる再生信号のS/Nも悪化することがなくなり、記録再生時の画質或いは音質を良好に保持することができる。
なお、球面収差補正回路37はピックアップの内部にあっても外部にあってもよいし、またその一部が外部にあってもよい。
図4は、本発明の第2の実施の形態に係る光ディスク装置の要部の構成を示したブロック図である。光ディスク装置は、DVD±R/RWやCD−R/RW、またはBDのようなディスク型の光記録媒体202に対して光ピックアップ204によりアクセスし、データを記録再生するものであり、光記録媒体202を回転駆動する駆動手段としてのスピンドルモータ203と、光記録媒体202に対してデータの読み書きを行う光ピックアップ204と、この光ピックアップ204を光記録媒体202の半径方向に移動する駆動手段としての送りモータ205と、装置全体の制御などを行うシステムコントローラ207と、プリアンプ220から出力信号に基づく復調及び誤り訂正処理等の所定の処理を行う信号処理部208と、スピンドルモータ203及び送りモータ205を制御するサーボ制御部209と、光ピックアップ204から出力される各種の信号に基づいてフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、RF信号などを生成するプリアンプ220と、信号処理部208と外部コンピュータ230を接続するインターフェース211と、光ピックアップ204内のレーザ光源(図1のレーザダイオード11または28に対応)を駆動するレーザ制御部221と、光記録媒体202に記録された信号を再生信号として受け取ると共に、データを信号処理部208により変調してレーザ制御部221に出力して光ピックアップ204内のレーザ光源を駆動する外部コンピュータ230と、信号処理部208からの信号をD/A変換し或いは、オーディオ・ビジュアル処理部213からの信号をA/D変換するD/A、A/Dコンバータ212と、記録又は再生オーディオ・ビデオ信号を処理するオーディオ・ビジュアル処理部213を有して構成される。ここで、光ピックアップ204は図1に示した第1の実施の形態と同様の構成を有している。
上記光ピックアップ204には、例えば光記録媒体202上の所定の記録トラックまで移動させるための送りモータ205が接続されている。スピンドルモータ203の制御、送りモータ205の制御、光ピックアップ204の対物レンズを保持する二軸アクチュエータのフォーカシング方向及びトラッキング方向の制御は、それぞれサーボ制御部209がプリアンプ220から入力されるフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号に基づいて行われる。また、レーザ制御部221は、光ピックアップ204内のレーザ光源101を制御するものであり、レーザ光源の出力パワーを記録モード時と再生モード時で可変制御する。
本実施の形態によれば、光ピックアップ204におけるBD記録再生時の球面収差検出用の受光素子としてCD/DVD兼用光学系の受光素子を当てることにより、BDからの反射光を受光するフォトダイオードIC27に球面収差検出用の受光領域を複数に分割したフォトダイオードを付加する必要がなくなるため、RF信号を検出する際に加算するフォトダイオードの分割面からの信号を著しく削減することができ、この分、RF信号のS/Nが悪化することを防止することができる。従って、RF信号から得られる再生信号のS/Nも悪化することがなくなり、記録再生時の画質或いは音質を良好に保持することができる。
尚、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。例えば、上記実施の形態ではBDを記録再生する際に発生する球面収差をCD/DVDディスク記録再生兼用のフォトダイオードIC側で検出する構成としたが、CDディスク記録再生用のフォトダイオードIC又はDVDディスク記録再生用のフォトダイオードICで検出する構成としても、或いはMDなどの他のディスク再生光学系にあるフォトダイオードICで検出する構成として同様の効果がある。
11、28……レーザダイオード、12……1/2波長板、13、17、20、32……ビームスプリッタ、14……集光レンズ、15、21、27、36……フォトダイオードIC、16、31……グレーティング、18、30……ミラー、19、33……コリメータレンズ、22……パワー液晶、23、24……対物レンズ、25……ホログラム素子、26……マルチレンズ、29……カップリングレンズ、34……シリンドリカルレンズ、35……光軸合成素子、37……球面収差補正回路、80……光ピックアップ、351〜355……フォトダイオード。
Claims (8)
- 第1のディスク用のレーザ光源から出射されたレーザ光を第1のディスクに集光し、この第1のディスクからの反射光を受光して受光素子に導く第1のディスク用光学系と、第2又は第3のディスク用のレーザ光源から出射されたレーザ光を第2又は第3のディスクに集光し、この第2又は第3のディスクからの反射光を受光して受光素子に導く第2又は第3のディスク兼用光学系とを収納した光ピックアップであって、
前記第1のディスク用光学系に配置されて球面収差を補正する球面収差補正光学素子と、 前記第2又は第3のディスクからの反射光を前記第2又は第3のディスク兼用光学系を通して受光する受光素子と兼用で設けられ、前記球面収差を検出するための検出用受光素子と、
前記第1のディスク用のレーザ光源から出射されたレーザ光の一部を分岐して前記第2又は第3のディスク兼用光学系を通して前記検出用受光素子に導く光分岐光学手段と、
を具備することを特徴とする光ピックアップ。 - 前記第1のディスク用光学系と第2又は第3のディスク兼用光学系の一部は共用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。
- 第1のディスク用のレーザ光源から出射されたレーザ光を第1のディスクに集光し、この第1のディスクからの反射光を受光して受光素子に導く第1のディスク用光学系と、第2のディスク用のレーザ光源から出射されたレーザ光を第2のディスクに集光し、この第2のディスクからの反射光を受光して受光素子に導く第2のディスク用光学系とを収納した光ピックアップであって、
前記第1のディスク用光学系に配置されて球面収差を補正する球面収差補正光学素子と、 前記第2のディスクからの反射光を受光する受光素子と兼用で設けられ、前記球面収差を検出するための検出用受光素子と、
前記第1のディスク用のレーザ光源から出射されたレーザ光の一部を分岐して前記第2のディスク用光学系を通して前記検出用受光素子に導く光分岐光学手段と、
を具備することを特徴とする光ピックアップ。 - 第1のディスク用のレーザ光源から出射されたレーザ光を第1のディスクに集光し、この第1のディスクからの反射光を受光して受光素子に導く第1のディスク用光学系と、第3のディスク用のレーザ光源から出射されたレーザ光を第3のディスクに集光し、この第3のディスクからの反射光を受光して受光素子に導く第3のディスク用光学系とを収納した光ピックアップであって、
前記第1のディスク用光学系に配置されて第1のディスクの主にカバーガラスに起因して発生する球面収差を補正する球面収差補正光学素子と、
前記第3のディスクからの反射光を受光する受光素子と兼用で設けられ、前記球面収差を検出するための検出用受光素子と、
前記第1のディスク用のレーザ光源から出射されたレーザ光の一部を分岐して前記第3のディスク用光学系を通して前記検出用受光素子に導く光分岐光学手段と、
を具備することを特徴とする光ピックアップ。 - 前記検出用受光素子から得られた光電変換信号に基づいて前記球面収差補正光学素子を制御して前記球面収差を略ゼロにする球面収差制御手段を具備することを特徴とする請求項1、2、3、4に記載の光ピックアップ。
- 前記第1のディスクはBDで、前記第2のディスクはDVDで,前記第3のディスクはCDであることを特徴とする請求項1、2、3、4に記載の光ピックアップ。
- 光ピックアップよりレーザ光を光記録媒体に集光すると共に、その光記録媒体からの反射光を前記光ピックアップにより受光してデータを記録再生する光ディスク装置であって、 前記光ピックアップは、第1のディスク用のレーザ光源から出射されたレーザ光を第1のディスクに集光し、この第1のディスクからの反射光を受光して受光素子に導く第1のディスク用光学系と、第2又は第3のディスク用のレーザ光源から出射されたレーザ光を第2又は第3のディスクに集光し、この第2又は第3のディスクからの反射光を受光して受光素子に導く第2又は第3のディスク兼用光学系と、前記第1のディスク用光学系に配置されて球面収差を補正する球面収差補正光学素子と、前記第2又は第3のディスクからの反射光を受光する受光素子と兼用で設けられ、前記球面収差を検出するための検出用受光素子と、前記第1のディスク用のレーザ光源から出射されたレーザ光の一部を分岐して前記第2又は第3のディスク兼用光学系を通して前記検出用受光素子に導く光分岐光学手段とを具備することを特徴とする光ディスク装置。
- 前記検出用受光素子から得られた光電変換信号に基づいて前記球面収差補正光学素子を制御して前記球面収差をゼロにする球面収差制御手段を具備することを特徴とする請求項7に記載の光ディスク装置。
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