JP2005346885A - Optical pickup device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、CD、DVD等のディスクの厚さや記録密度の異なる光記録媒体(以下、光ディスクという。)への情報の記録または光ディスクからの情報の再生を行う光ピックアップ装置に関する。 The present invention relates to an optical pickup device for recording information on or reproducing information from an optical recording medium (hereinafter referred to as an optical disk) having a different thickness or recording density of a disk such as a CD or a DVD.
従来、光ディスクへの情報の記録または光ディスクからの情報の再生(以下、単に光ディスクの記録再生という。CD、DVD等の具体的な記録媒体に対しては、「CDの記録再生」、「DVDの記録再生」等というものとする。)が、CD、DVD等の異なる種類の光ディスク間で可能な光ピックアップ装置が知られている。ここで、CDの記録再生には780nm付近の使用波長のレーザ光源が必要であり、DVDの記録再生には650nm付近の使用波長のレーザ光源が必要であることが知られている。 Conventionally, recording of information on an optical disk or reproduction of information from an optical disk (hereinafter simply referred to as recording / reproduction of an optical disk. For specific recording media such as CD and DVD, “recording / reproduction of CD”, “DVD There is known an optical pickup device that can be used between different types of optical disks such as CD and DVD. Here, it is known that a laser light source having a working wavelength near 780 nm is necessary for recording / reproducing a CD, and a laser light source having a working wavelength near 650 nm is necessary for recording / reproducing a DVD.
このように使用波長が異なる光ディスク間で光ディスクの記録再生を行うことができるようにするため、従来、発振波長の異なる2個のレーザを搭載した、所謂、2レーザ方式の光ピックアップ装置が実用化された。これは、個別に製作されたレーザを1つの光ピックアップ装置上に搭載するものである。近年、光ピックアップ装置の小型化および低価格化を図るため、発振波長の異なる複数のレーザダイオードを単一基板上に一体集積した、所謂、ツインレーザが開発され、実用化されてきた。 In order to enable recording / reproduction of optical discs between optical discs having different use wavelengths, a so-called two-laser type optical pickup device equipped with two lasers having different oscillation wavelengths has been put into practical use. It was done. In this method, individually manufactured lasers are mounted on one optical pickup device. In recent years, so-called twin lasers in which a plurality of laser diodes having different oscillation wavelengths are integrated on a single substrate have been developed and put into practical use in order to reduce the size and cost of optical pickup devices.
上記の2レーザ方式の光ピックアップ装置、または、ツインレーザを搭載した光ピックアップ装置では、コリメーターレンズ、対物レンズ、受光素子等の光学部品を2つの使用波長において共通に使用するため、異なる位置に配置された光源から出射される2つの光束の光軸が一致するように合波する必要がある。 In the above-described two-laser optical pickup device or an optical pickup device equipped with a twin laser, optical components such as a collimator lens, an objective lens, and a light receiving element are used in common at two used wavelengths, so that they are at different positions. It is necessary to multiplex so that the optical axes of the two light beams emitted from the arranged light sources coincide.
従来の光ピックアップ装置では、回折素子を用いて異なる位置に配置されたレーザから出射される2つの光束の光軸が一致するように合波する方法として、一方の使用波長の光束を0次で透過させ、他方の使用波長の光束を1次で回折させ透過させ(以下、回折させ透過させることを「回折透過」という。)、回折素子から出射されたそれぞれの光束の光軸が一致する回折素子の配置を決定する方法がとられていた。 In a conventional optical pickup device, as a method of combining two optical beams emitted from lasers arranged at different positions using a diffraction element so that the optical axes of the optical beams coincide with each other, a light beam having one of the working wavelengths is zero-order. Diffraction in which the light axis of the other used wavelength is diffracted and transmitted in the first order (hereinafter, diffracted and transmitted is referred to as “diffraction transmission”), and the optical axes of the respective light beams emitted from the diffraction element coincide with each other. A method of determining the arrangement of elements has been taken.
ここで、レーザ光の波長は動作温度に依存して変動し、動作温度の変動によりレーザ光の波長が変動した場合、0次光は回折素子を通過することによって影響をほとんど受けないが、1次回折光は回折素子を回折透過することによって回折角が波長に比例して変化する。このため、1次回折光は、回折素子を回折透過することによって、波長が変動した分、回折角も変動することになり、2つの光束の光軸を一致させることができなくなっていた。 Here, the wavelength of the laser beam varies depending on the operating temperature. When the wavelength of the laser beam varies due to the variation of the operating temperature, the zero-order light is hardly affected by passing through the diffraction element. The diffraction angle of the next diffracted light changes in proportion to the wavelength by being diffracted and transmitted through the diffraction element. For this reason, the first-order diffracted light is diffracted and transmitted through the diffractive element, so that the diffraction angle also fluctuates as much as the wavelength fluctuates, making it impossible to match the optical axes of the two light beams.
そのため、係る温度変動の影響を回避しようとする技術が開示された(例えば、特許文献1参照。)。ここで、特許文献1には、それまで回折素子の材料として用いられていた線膨張係数の小さな無機材料の代わりに、線膨張係数の大きな合成樹脂を用いることが開示されている。線膨張係数の大きな合成樹脂を用い、温度変動により回折格子のピッチが変動することを利用して、動作温度の変動による使用波長の変化に伴う回折角の変動を相殺しようとするものである。
しかし、このような特許文献1に開示された従来の技術では、動作温度の変動に伴う回折角の変動を相殺できる適切な材料を選択することが困難である問題があった。具体的には、レーザの温度変化に対する波長変動は0.25(nm/℃)程度であるが、この波長変動に対しては、線膨張係数αが3×10−4程度の樹脂が望ましいのに対して、光ピックアップ装置に用いられるアクリルまたはポリオレフィン系樹脂等の、所謂、光学グレードの樹脂の線膨張係数は7×10−5程度であった。 However, the conventional technique disclosed in Patent Document 1 has a problem that it is difficult to select an appropriate material that can cancel the variation in diffraction angle accompanying the variation in operating temperature. Specifically, the wavelength variation with respect to the temperature change of the laser is about 0.25 (nm / ° C.). For this wavelength variation, a resin having a linear expansion coefficient α of about 3 × 10 −4 is desirable. On the other hand, the linear expansion coefficient of so-called optical grade resin such as acrylic or polyolefin resin used in the optical pickup device was about 7 × 10 −5 .
また、上記の回折素子に用いる光学グレードの樹脂としては、レーザ付近に配置されるため、熱歪みの少ない材料が望まれるが、樹脂であることから熱歪みを小さくすることは困難であった。 Further, as the optical grade resin used for the diffraction element, since it is disposed in the vicinity of the laser, a material with little thermal strain is desired. However, since it is a resin, it is difficult to reduce the thermal strain.
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、線膨張を利用して動作温度の変動による回折角の変動を相殺することなく、動作温度の変動による使用波長の変化に伴う回折角の変動による光軸の不一致を抑制できる光ピックアップ装置を提供する。 The present invention has been made to solve such a problem, and does not cancel the fluctuation of the diffraction angle due to the fluctuation of the operating temperature by using the linear expansion, and the circuit accompanying the change of the operating wavelength due to the fluctuation of the operating temperature. Provided is an optical pickup device capable of suppressing optical axis mismatch due to bending angle fluctuation.
以上の点を考慮して、請求項1に係る発明は、第一の使用波長の光束を出射する第一の光源と、前記第一の使用波長とは異なる第二の使用波長の光束を出射する第二の光源と、前記第一の光源が出射した光束および前記第二の光源が出射した光束のそれぞれを同一次数の回折させ透過させる回折素子と、各前記光源が出射した光を光記録媒体へ集光する対物レンズと、前記対物レンズによって集光され前記光記録媒体により反射された光を受光する受光素子とを備える光ピックアップ装置であって、前記回折素子は、前記第一の光源が出射した光束および前記第二の光源が出射した光束を回折させ透過させた後に、各前記光束の光軸が相互になす角度が回折前になす角度に比して接近するように回折させる構成を有している。 In view of the above, the invention according to claim 1 emits a first light source that emits a light beam having a first use wavelength and a light beam having a second use wavelength that is different from the first use wavelength. A second light source, a diffraction element that diffracts and transmits each of the light beam emitted from the first light source and the light beam emitted from the second light source, and optical recording of the light emitted from each light source An optical pickup device comprising: an objective lens that condenses on a medium; and a light receiving element that receives light collected by the objective lens and reflected by the optical recording medium, wherein the diffraction element is the first light source Diffracting and transmitting the light beam emitted from the second light source and the light beam emitted from the second light source, and then diffracting such that the angle formed by the optical axes of the light beams is closer than the angle formed before diffraction have.
この構成により、回折素子が、第一の光源が出射した光束および第二の光源が出射した光束のそれぞれを同一次数の回折させ透過させるため、動作温度の変動が各光束に及ぼすの影響を同程度にできたため、線膨張を利用して動作温度の変動による回折角の変動を相殺することなく、動作温度の変動による使用波長の変化に伴う回折角の変動による光軸の不一致を抑制できる光ピックアップ装置を実現できる。 With this configuration, the diffractive element diffracts and transmits each of the light beam emitted from the first light source and the light beam emitted from the second light source, so that the influence of fluctuations in operating temperature on each light beam is the same. Light that can suppress optical axis mismatch due to fluctuations in diffraction angle due to changes in operating wavelength due to fluctuations in operating temperature without offsetting fluctuations in diffraction angles due to fluctuations in operating temperature using linear expansion. A pickup device can be realized.
また、請求項2に係る発明は、請求項1において、前記第一の光源が出射した光束および前記第二の光源が出射した光束を前記回折素子が回折させる次数は、1次である構成を有している。
The invention according to
この構成により、請求項1の効果に加え、回折素子が回折させる次数は1次であるため、回折効率の高い光束を利用できる光ピックアップ装置を実現できる。 With this configuration, in addition to the effect of the first aspect, since the order of diffraction by the diffraction element is the first order, an optical pickup device that can use a light beam with high diffraction efficiency can be realized.
また、請求項3に係る発明は、請求項1または2において、前記回折素子は、中心波長がそれぞれ650nmおよび780nmの光束を、80%以上の1次回折効率で回折させる構成を有している。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the diffractive element diffracts a light beam having center wavelengths of 650 nm and 780 nm, respectively, with a first-order diffraction efficiency of 80% or more. .
この構成により、請求項1または2の効果に加え、回折素子が、中心波長がそれぞれ650nmおよび780nmの光束を、80%以上の1次回折効率で回折させるため、記録再生に充分なパワーの光束を確保できる光ピックアップ装置を実現できる。 With this configuration, in addition to the effects of the first or second aspect, the diffractive element diffracts a light beam having center wavelengths of 650 nm and 780 nm, respectively, with a first-order diffraction efficiency of 80% or more. An optical pickup device capable of ensuring
また、請求項4に係る発明は、請求項1から3までのいずれか1項において、前記回折素子は、断面形状が鋸歯状の周期構造を有する回折格子からなる構成を有している。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the diffractive element has a configuration including a diffraction grating having a periodic structure having a sawtooth cross section.
この構成により、請求項1から3までのいずれか1項の効果に加え、回折素子が、断面形状が鋸歯状の周期構造を有する回折格子によって構成されるため、回折素子を簡易に製作できる光ピックアップ装置を実現できる。 With this configuration, in addition to the effect of any one of claims 1 to 3, since the diffraction element is constituted by a diffraction grating having a periodic structure with a sawtooth cross section, the light that can be easily manufactured. A pickup device can be realized.
また、請求項5に係る発明は、請求項1から3までのいずれか1項において、前記回折素子は、断面形状が階段状の周期構造を有する回折格子からなる構成を有している。 According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the diffractive element has a configuration including a diffraction grating having a periodic structure having a stepped cross section.
この構成により、請求項1から3までのいずれか1項の効果に加え、回折素子が、断面形状が階段状の周期構造を有する回折格子によって構成されるため、回折素子を簡易に製作できる光ピックアップ装置を実現できる。 With this configuration, in addition to the effect of any one of claims 1 to 3, since the diffraction element is configured by a diffraction grating having a periodic structure with a stepped cross section, light that can be easily manufactured. A pickup device can be realized.
また、請求項6に係る発明は、請求項5において、前記回折素子は、前記回折格子の周期構造の1周期が6ステップ以上32ステップ以下の階段からなる構成を有している。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the diffractive element has a configuration in which one period of the periodic structure of the diffraction grating includes steps of 6 steps or more and 32 steps or less.
この構成により、請求項5の効果に加え、周期構造を有する回折格子の1周期が6ステップ以上32ステップ以下の階段によって構成されるため、回折効率のよい回折素子をさらに簡易に製作できる光ピックアップ装置を実現できる。 With this configuration, in addition to the effect of the fifth aspect, since one period of the diffraction grating having a periodic structure is composed of steps of 6 steps or more and 32 steps or less, an optical pickup capable of further easily manufacturing a diffraction element having a high diffraction efficiency. A device can be realized.
また、請求項7に係る発明は、請求項1から6までのいずれか1項において、前記回折素子の材質が無機材料である構成を有している。 The invention according to claim 7 has a configuration in any one of claims 1 to 6, wherein the material of the diffraction element is an inorganic material.
この構成により、請求項1から6までのいずれか1項の効果に加え、回折素子の材質が無機材料であるため、熱歪みの少ない回折素子を構成要素とする光ピックアップ装置を実現できる。 With this configuration, in addition to the effect of any one of claims 1 to 6, since the material of the diffractive element is an inorganic material, an optical pickup device having a diffractive element with little thermal distortion as a constituent element can be realized.
本発明は、回折素子が、第一の光源が出射した光束および第二の光源が出射した光束のそれぞれを同一次数の回折させ透過させるため、動作温度の変動が各光束に及ぼすの影響を同程度にできたため、線膨張を利用して動作温度の変動による回折角の変動を相殺することなく、動作温度の変動による使用波長の変化に伴う回折角の変動による光軸の不一致を抑制することができる光ピックアップ装置を実現できる。 In the present invention, since the diffraction element diffracts and transmits each of the light beam emitted from the first light source and the light beam emitted from the second light source with the same order, the influence of the fluctuation of the operating temperature on each light beam is the same. Therefore, it is possible to suppress the mismatch of the optical axis due to the fluctuation of the diffraction angle due to the change of the operating wavelength due to the fluctuation of the operating temperature without using the linear expansion to cancel the fluctuation of the diffraction angle due to the fluctuation of the operating temperature. It is possible to realize an optical pickup device that can
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係る光ピックアップ装置の概念的な構成を示す図である。図1において、光ピックアップ装置は、使用波長λaの光束を発する第1の光源1a、使用波長λbの光束を発する第2の光源1b、各光源1a、1bからの光束を合波するための回折素子2、偏光ビームスプリッタ等の光学素子3、入射した光束を略平行光に変換するコリメーターレンズ4、絞り5、対物レンズ6、第1の光ディスク7(7aは光ディスク7の情報記録面)、第2の光ディスク8(8aは光ディスク8の情報記録面)、受光素子9を含むように構成される。
FIG. 1 is a diagram showing a conceptual configuration of an optical pickup device according to an embodiment of the present invention. 1, the optical pickup apparatus, the
第1の光源1aが出射した光束は、回折素子2を回折してから透過し(以下、単に「回折透過」という。)、光学素子3およびコリメーターレンズ4を透過し、絞り5を通過し、対物レンズ6を透過し、第1の光ディスク7の情報記録面7aに集光する。同様に、第2の光源1bが出射した光束は、回折素子2を回折透過し、光学素子3およびコリメーターレンズ4を透過し、絞り5を通過し、対物レンズ6を透過し、第2の光ディスク8の情報記録面8aに集光する。
The light beam emitted from the
第1の光ディスク7の情報記録面7aまたは第2の光ディスク8の情報記録面8aに集光させられた光束は、それぞれ、各情報記録面7a、8aで反射され、対物レンズ6を透過し、絞り5を通過し、コリメーターレンズ4を透過し、光学素子3で反射されて受光素子9に入る。
The light beams condensed on the
受光素子9からの出力信号を用いて、第1の光ディスク7の情報記録面7a、または、第2の光ディスク8の情報記録面8aに記録された情報の読み取り信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号が得られるようになっている。なお、光ピックアップ装置には、上記フォーカスエラー信号に基づいて、レンズを光軸方向に移動する機構(フォーカスサーボ)、及び上記トラッキングエラー信号に基づいて、レンズを光軸にほぼ垂直の方向に移動する機構(トラッキングサーボ)が含まれるが、図1に示す構成では省略されている。
Using an output signal from the
第1の光源1aは、例えば、半導体レーザで構成され、波長650nm近傍の波長で発散光束を直線偏光で出射するようになっている。同様に、第2の光源1bは、例えば、半導体レーザで構成され、780nm近傍の波長で発散光束を直線偏光で出射するようになっている。ここで、上記第1の光源1aと第2の光源1bとは別体で構成されるものには限定されず、単一の半導体基板上に波長の異なるレーザを一体に集積した、所謂、ツインレーザでもよい。また、波長650nm近傍とは630から670nmまでの間をいい、波長780nm近傍とは760から800nmまでの間をいう。
The first
回折素子2は、第1の光源1aおよび第2の光源1bが出射する各光束を回折透過させ、回折透過後の各光束の光軸の方向がほぼ一致するように構成されている。すなわち、回折素子2は、第1の光源1aおよび第2の光源1bが出射する各光束を合波するように構成されている。係る合波に、同一次数で回折透過した光束を用いるものである。具体的には、共に1次で回折透過した光束を用いる。回折素子2の詳細については、実施例において詳述する。
The
光学素子3は、回折素子2を回折透過することによって合波された光束をコリメーターレンズ4側に透過させると共に、第1の光ディスク7の情報記録面7a、または、第2の光ディスク8の情報記録面8aで反射された戻り光を反射させて受光素子9に導くようになっている。
The
コリメーターレンズ4は、回折素子2を回折透過することによって合波された光束を、ほぼ平行光に変換するようになっている。
The
絞り5は、光源1aおよび光源1bからの光束を選択的に開口制限することによって、開口数NAを設定するようになっている。これによって、光ディスクの記録再生の際、第1の光ディスク7用の開口数と第2の光ディスク8用の開口数とが異なる場合、絞り5により開口数を調整できる。第1の使用波長λaの光束に対してはNAを0.65となるようにし、第2の使用波長λbの光束に対してはNAを0.50となるようにした。なお、第1の光ディスク7用の開口数と第2の光ディスク8用の開口数とが同じである場合には、絞り5は通常不要である。絞り5には、機械的絞り、光学的絞り等があり、特に限定されないものとする。
The
対物レンズ6は、第1の使用波長λaおよび第2の使用波長λbにおいて共通に使用できる程度に収差補正された単レンズであり、第1の使用波長λaおよび第2の使用波長λbのそれぞれの平行光を光ディスク7の情報記録面7a、および、光ディスク8の情報記録面8aに集光させるようになっている。係る対物レンズ6として、例えば、特開2001-344798号広報に開示された対物レンズ等を用いることができる。
The
第1の光ディスク7は、波長λaの光束を用いた情報の書き込みまたは読み出しに用いるものであり、例えば、0.6mmの保護層厚を有する。また、第2の光ディスク8は、波長λbの光束を用いた情報の書き込みまたは読み出しに用いるものであり、例えば、1.2mmの保護層厚を有する。
The first optical disk 7 is used for writing or reading information using a light beam having a wavelength λa, and has a protective layer thickness of 0.6 mm, for example. Further, a second
受光素子9は、光ディスク7の情報記録面7a、および、光ディスク8の情報記録面8aからの反射光を受光し、受光した反射光に基づき、これらの各情報記録面7a、8aに記録された情報に応じた、読み取り信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号の各信号を生成し、外部に出力するようになっている。
The
上記の本発明の実施の形態に基づく具体的な実施例を以下に説明する。ここで、本実施例に係る光ピックアップ装置の光学配置は、図1に示す上記の光学配置と同様とする。本実施例に係る光ピックアップ装置は、合波のために、第1の使用波長λaおよび第2の使用波長λbの光束を、共に、回折素子2を同一次数で回折透過させるものである。特に、1次で回折透過した光束の光軸を一致させ、合波させるものである。以下では、特に断らない限り、回折素子2における回折の次数を1次とする。
Specific examples based on the above-described embodiments of the present invention will be described below. Here, the optical arrangement of the optical pickup device according to the present embodiment is the same as the optical arrangement shown in FIG. The optical pickup apparatus according to the present embodiment, for multiplexing, the light flux of the first wavelength used lambda a and the second used wavelength lambda b, in which both diffracts transmitted through the
以下、合波について具体的に説明する。図2は、本発明の実施の形態に係る光ピックアップ装置が行う合波についての説明図である。図2において、第1の光源1aおよび第2の光源1bが出射した光束は、それぞれ、経路21、22を光軸として回折素子2に角度θa、θbで入射し、ほぼ同一の経路23を光軸として光学素子3の方向に出射される。ここで、第1の光源1aの配置は、第1の光源1aが出射した光束の回折素子2への入射角θaが、第1の光源1aの波長(第1の使用波長)をλa、回折素子2の回折格子のピッチをpとして、
θa=λa/p
となるように行う。
Hereinafter, the multiplexing will be specifically described. FIG. 2 is an explanatory diagram of multiplexing performed by the optical pickup device according to the embodiment of the present invention. In FIG. 2, the light beams emitted from the first
θ a = λ a / p
To do so.
また、第2の光源1bの配置は、第2の光源1bが出射した光束の回折素子2への入射角θbが、第2の光源1bの波長(第2の使用波長)をλbとして、
θb=λb/p
となるように行う。上記のように第1の光源1aと第2の光源1bとを配置することによって、各光源から出射された光束の回折後の光軸が一致することになる。
The arrangement of the second
θ b = λ b / p
To do so. By arranging the first
図3は、本実施例に係る回折素子2の断面の一部を概念的に示す断面図である。図3に示す断面図は、出射光の光軸を含む面を断面とし、出射光の光軸近傍の一部の領域の断面図である。ここで、符号31で示す回折素子2の面は、光源1a、1bが出射する光束の入射面であり、符号32で示す回折素子2の面は、回折透過した光束の出射面である。本実施例に係る回折素子2の材料は、線膨張係数および熱歪みがアクリルまたはポリオレフィン系樹脂等の、所謂、光学グレードの樹脂よりも小さい石英ガラスである。回折格子2は、エッチング技術を用いて形成されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view conceptually showing a part of the cross section of the
回折格子2は、断面形状が階段状の周期構造を有する回折格子によって構成される。すなわち、同心円状の輪帯の平坦な領域ができ、各輪帯間に、階段の段差分の跳びが形成されている。本実施例では、回折格子の周期構造の1周期が6ステップの階段によって構成される。係る回折格子は、バイナリブレーズド回折格子と称されるものである。また、各階段の段差dを、それぞれ、0.254μmとした。
The
上記のように、階段の平坦な面の合計数を6とし、各階段の段差dを、それぞれ、0.254μmに設定することによって、第1の使用波長λa(650nm)の光束、および、第2の使用波長λb(780nm)の光束の1次回折の回折効率を共に80%以上にできる。なお、上記では、回折格子2の周期構造の1周期を6ステップとしたが、回折格子2の周期構造の1周期は、6ステップには限定されず、6ステップ以上であればよい。6ステップ以上であれば、第1の使用波長λaの光束、および、第2の使用波長λbの光束の1次回折の回折効率を共に80%以上にできる。すなわち、8ステップなら84%、10ステップなら86%、32ステップなら87%である。
As described above, by setting the total number of flat surfaces of the stairs to 6, and setting the step d of each stairs to 0.254 μm, respectively, the luminous flux of the first use wavelength λ a (650 nm), and Both the diffraction efficiencies of the first-order diffraction of the light beam having the second use wavelength λ b (780 nm) can be 80% or more. In the above description, one period of the periodic structure of the
本実施例に係る回折格子2の周期構造の1周期は、特に、6ステップ以上32ステップ以下のいずれかのステップ数の階段で構成されることが好適である。回折素子2の断面構造に階段状の周期構造を持たせた上にステップ数を6ステップ以上32ステップ以下とすることで、回折効率を高く保持できると共に簡易に回折素子2を製作できる。また、回折素子2は、断面形状が鋸歯状の周期構造を有する回折格子によって構成されるのでもよい。ここで、上記の周期構造をなす階段のステップ数を無限に増加させた極限が、鋸歯状の周期構造と考えることができる。
In particular, one period of the periodic structure of the
以下に、動作温度の変動(以下、単に温度変動という。)による波長変動で、回折後の光束の光軸の方向(以下、回折方向という。)がどのように変化するかについて説明する。以下、第1の使用波長λaの光束を出射する光源(第1の光源1a)の温度変動による単位温度当たりの波長変化をLa(nm/℃)とし、第2の使用波長λbの光束を出射する光源(第2の光源1b)の温度変動による単位温度当たりの波長変化をLb(nm/℃)とする。
The following describes how the direction of the optical axis of the light beam after diffraction (hereinafter referred to as the diffraction direction) changes due to the wavelength variation due to the change in operating temperature (hereinafter simply referred to as temperature fluctuation). Hereinafter, the wavelength change per unit temperature due to the temperature variation of the light source emitting a light flux of the first wavelength used lambda a (first
このとき、第1の光源1aが出射する光束の回折方向の波長変動Δλaによる回折方向の変化Δθaは、
Δ Δθa=Δλa/p
ここで、pは回折格子のピッチである。
At this time, the change Δθ a in the diffraction direction due to the wavelength variation Δλ a in the diffraction direction of the light beam emitted from the first
Δ Δθ a = Δλ a / p
Here, p is the pitch of the diffraction grating.
その結果、第1の光源1aが出射する光束の温度変動ΔTによる回折方向の変化Δθaは、
Δθa=La・ΔT/p
となる。
As a result, the change Δθ a in the diffraction direction due to the temperature variation ΔT of the light beam emitted from the first
Δθ a = L a · ΔT / p
It becomes.
同様に、第2の光源1bが出射する光束の温度変動ΔTによる回折方向の変化Δθbは、
Δθb=Lb・ΔT/p
となる。
Similarly, the change Δθb in the diffraction direction due to the temperature variation ΔT of the light beam emitted from the second
Δθb = L b · ΔT / p
It becomes.
したがって、第1の光源1aおよび第2の光源1bが出射する光束の回折方向の変化の差異ΔΘは、
ΔΘ=|Δθa−Δθb|
=|(La−Lb)・ΔT/p|
となる。
Therefore, the difference ΔΘ in the change in the diffraction direction of the light beams emitted from the first
ΔΘ = | Δθ a −Δθb |
= | (L a -L b ) · ΔT / p |
It becomes.
ここで、第1の光源1a(使用波長650nm)についての上記の単位温度当たりの波長変化Laは0.20(nm/℃)程度であり、第1の光源1a(使用波長780nm)についての上記の単位温度当たりの波長変化Lbは0.25(nm/℃)程度であるので、第1の光源1aおよび第2の光源1bが出射する光束の回折方向の変化の差異ΔΘは、
ΔΘ=|0.05・ΔT/p|
となる。
Here, wavelength change L a of the per unit temperature for the first
ΔΘ = | 0.05 ・ ΔT / p |
It becomes.
本実施例で得られた、第1の光源1aおよび第2の光源1bが出射する光束の回折方向の変化の差異ΔΘを、従来の光ピックアップ装置において得られる差異、すなわち、回折素子が第1の使用波長650nmの光束を0次で回折(透過)させ、第2の使用波長780nmの光束を1次で回折透過させたものを合波する場合に得られる差異と比較してみる。
The difference ΔΘ in the change in the diffraction direction of the light beams emitted from the first
従来の光ピックアップ装置では、第1の使用波長650nmの光束を0次で回折(透過)させるため、温度変動に起因する波長変動によって回折方向の変動は生じない。これに対して、第2の使用波長780nmの光束については、1次で回折透過させるため、温度変動ΔTに起因する波長変動によって、
Δθ=Lb・ΔT/p
変化する。
In the conventional optical pickup device, since the light beam having the first use wavelength of 650 nm is diffracted (transmitted) in the 0th order, the diffraction direction does not vary due to the wavelength variation caused by the temperature variation. On the other hand, the light beam having the second use wavelength of 780 nm is diffracted and transmitted in the first order, and therefore, due to the wavelength fluctuation caused by the temperature fluctuation ΔT,
Δθ = L b · ΔT / p
Change.
その結果、第1の光源1aおよび第2の光源1bが出射する光束の回折方向の変化の差異ΔΘ'は、
ΔΘ'=|Δθ|=|Lb・ΔT/p|
となる。ここで、Lbは0.25(nm/℃)程度であるので、光束の回折方向の変化の差異ΔΘ'は、
ΔΘ'=|0.25・ΔT/p|
となる。
As a result, the difference ΔΘ ′ in the change in the diffraction direction of the light beams emitted from the first
ΔΘ ′ = | Δθ | = | L b · ΔT / p |
It becomes. Here, since L b is about 0.25 (nm / ° C.), the difference ΔΘ ′ in the change in the diffraction direction of the light flux is
ΔΘ '= | 0.25 · ΔT / p |
It becomes.
以上の比較により、第1の光源1aおよび第2の光源1bが出射する両方の光束に1次回折を用いる方の回折方向の変化の差異ΔΘが、従来の光ピックアップ装置において得られる差異ΔΘ'の1/5程度となり、温度変動による回折方向の変化の差異が小さく、結果として、温度変動による光軸のずれを小さくできることが示された。
From the above comparison, the difference ΔΘ in the change in the diffraction direction in which the first-order diffraction is used for both light beams emitted from the first
なお、上記の実施例では、CDとDVDとの互換を前提として説明したが、現在実用化されようとしているBLURAY(登録商標)ディスクまたはHD−DVD(High Definition DVD)と、従来のDVDとの互換に対しても有効に適用できる。同様に、BLURAY(登録商標)ディスクまたはHD−DVDとCDとの互換に対しても有効に適用できる。 In the above embodiment, the description has been made on the assumption that the CD and the DVD are compatible. However, the BLURAY (registered trademark) disk or the HD-DVD (High Definition DVD) which is about to be put into practical use and the conventional DVD are used. It can be effectively applied to compatibility. Similarly, the present invention can be effectively applied to the compatibility between a BLURAY (registered trademark) disk or an HD-DVD and a CD.
また、本実施例では、光学系が、コリメーターレンズを用いた、所謂、無限系の光学系として構成されているが、本発明が適用される範囲は無限系の光学系には限定されず、コリメーターレンズを使用しない有限系の光学系であってもよい。 In this embodiment, the optical system is configured as a so-called infinite optical system using a collimator lens, but the range to which the present invention is applied is not limited to the infinite optical system. The optical system may be a finite system that does not use a collimator lens.
また、本実施例では、回折素子が石英ガラスを用いて形成される例について説明したが、石英ガラスには限定されず、光学ガラス等の無機材料を用いて形成されるのでもよい。 In this embodiment, an example in which the diffraction element is formed using quartz glass is described. However, the diffraction element is not limited to quartz glass, and may be formed using an inorganic material such as optical glass.
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る光ピックアップ装置は、回折素子が、第一の光源が出射した光束および第二の光源が出射した光束のそれぞれを同一次数の回折させ透過させるため、動作温度の変動が各光束に及ぼすの影響を同程度にできたため、線膨張を利用して動作温度の変動による回折角の変動を相殺することなく、動作温度の変動による使用波長の変化に伴う回折角の変動による光軸の不一致を抑制できる。 As described above, in the optical pickup device according to the embodiment of the present invention, the diffraction element diffracts and transmits each of the light beam emitted from the first light source and the light beam emitted from the second light source with the same order. As a result, the influence of fluctuations in operating temperature on each luminous flux could be made to the same extent.Therefore, changes in operating wavelength due to fluctuations in operating temperature without using linear expansion to offset fluctuations in diffraction angle due to fluctuations in operating temperature. It is possible to suppress the mismatch of the optical axes due to the fluctuation of the diffraction angle due to.
また、回折素子が回折させる次数は1次であるため、回折効率の高い光束を利用できる。 In addition, since the diffraction element is diffracted by the first order, a light beam with high diffraction efficiency can be used.
また、回折素子が、中心波長がそれぞれ650nmおよび780nmの光束を、80%以上の1次回折効率で回折させるため、記録再生に充分なパワーの光束を確保できる。 In addition, since the diffraction element diffracts a light beam having center wavelengths of 650 nm and 780 nm, respectively, with a first-order diffraction efficiency of 80% or more, a light beam having sufficient power for recording and reproduction can be secured.
また、回折素子が、断面形状が鋸歯状または階段状の周期構造を有する回折格子(バイナリブレーズド回折格子を含む。)によって構成されるため、回折素子を簡易に製作できる。 In addition, since the diffraction element is configured by a diffraction grating (including a binary blazed diffraction grating) having a periodic structure with a sawtooth or stepped cross-sectional shape, the diffraction element can be easily manufactured.
また、周期構造を有する回折格子の1周期が6ステップ以上32ステップ以下の階段によって構成されるため、回折効率のよい回折素子をさらに簡易に製作できる。 In addition, since one period of the diffraction grating having a periodic structure is composed of steps of 6 steps or more and 32 steps or less, a diffraction element with good diffraction efficiency can be manufactured more easily.
また、回折素子の材質が無機材料であるため、熱歪みの少ない回折素子を実現できる。 In addition, since the material of the diffraction element is an inorganic material, a diffraction element with little thermal distortion can be realized.
本発明に係る光ピックアップ装置は、線膨張を利用して動作温度の変動による回折角の変動を相殺することなく、動作温度の変動による使用波長の変化に伴う回折角の変動による光軸の不一致を抑制できるという効果が有用な、異なる光記録媒体の記録再生を行う光ピックアップ装置等の用途にも適用できる。 The optical pickup device according to the present invention uses the linear expansion to cancel the fluctuation of the diffraction angle due to the fluctuation of the operating temperature, and does not match the optical axis due to the fluctuation of the diffraction angle due to the change of the operating wavelength due to the fluctuation of the operating temperature. It can also be applied to uses such as an optical pickup device that performs recording and reproduction of different optical recording media.
1a、1b 光源
2 回折素子
3 光学素子
4 コリメーターレンズ
5 絞り
6 対物レンズ
7、8 光ディスク
7a、8a 情報記録面
9 受光素子
21、22、23 光束の経路
31 光束が入射する回折素子の入射面
32 光束が出射する回折素子の出射面
θa、θb 回折素子に入射する光束の入射角
d 階段の段差
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記回折素子は、前記第一の光源が出射した光束および前記第二の光源が出射した光束を回折させ透過させた後に、各前記光束の光軸が相互になす角度が回折前になす角度に比して接近するように回折させることを特徴とする光ピックアップ装置。 A first light source that emits a light beam having a first use wavelength; a second light source that emits a light beam having a second use wavelength different from the first use wavelength; and a light beam emitted by the first light source. And a diffraction element that diffracts and transmits each of the light beams emitted from the second light source, the objective lens that condenses the light emitted from each light source onto an optical recording medium, and the light collected by the objective lens. An optical pickup device comprising a light receiving element that receives light reflected by the optical recording medium,
The diffraction element diffracts and transmits the light beam emitted from the first light source and the light beam emitted from the second light source, and then the angle formed by the optical axes of the light beams is an angle formed before diffraction. An optical pickup device that diffracts so as to come closer.
The optical pickup device according to claim 1, wherein the diffraction element is made of an inorganic material.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004168644A JP2005346885A (en) | 2004-06-07 | 2004-06-07 | Optical pickup device |
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ID=35499096
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JP2004168644A Withdrawn JP2005346885A (en) | 2004-06-07 | 2004-06-07 | Optical pickup device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008052825A (en) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Funai Electric Co Ltd | Optical pickup device |
-
2004
- 2004-06-07 JP JP2004168644A patent/JP2005346885A/en not_active Withdrawn
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