JP2006053989A

JP2006053989A - 光ピックアップ

Info

Publication number: JP2006053989A
Application number: JP2004234397A
Authority: JP
Inventors: Tomohito Kawamura; 友人川村
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Media Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Media Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-08-11
Filing date: 2004-08-11
Publication date: 2006-02-23

Abstract

【課題】
レーザ光源から出射する光ビームと光ディスクで反射してレーザ光源に戻ってくる反射光ビームとの干渉による光ディスク上の光量変動を回避する。
【解決手段】
レーザ光源１と、レーザ光源からの出射光を略平行な光ビームにするコリメータレンズ４９と、前記光ビームを光ディスク９に集光する対物レンズ７と、対物レンズをフォーカシング方向およびトラッキング方向に駆動するアクチュエータ８と、光ビームの前記光ディスクからの反射光を受光する光検出器１１と、前記コリメータレンズと前記対物レンズとの間に配置した、屈折率を変化させることのできる屈折率変化板５を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ピックアップに係り、特に出射光と光ディスクからの反射光の干渉による光量変動を回避する技術に関する。

ＣＤ、ＤＶＤ等の情報の記録および再生が可能な光ディスク装置が著しく普及し、近年では、青紫半導体レーザを用いてさらに多量の情報を記録できるＢｌｕ−ｒａｙディスク、ＨＤ−ＤＶＤに対応した光ディスクが開発されている。これらの光ディスク装置では、内蔵された光ピックアップにより光ディスクに光ビームを照射して情報を記録し、また、光ディスクからの反射光ビームを検出して情報を読み取っている。

このような光ピックアップを用いた情報の記録および再生装置においては、安定した記録再生処理を行うために光ディスクに照射する光ビームの光量を一定に制御する必要がある。このため、光ピックアップにおいては、レーザ光源から出射する光ビームと光ディスクで反射してレーザ光源に戻ってくる反射光ビームとの干渉による光ディスク上の光量変動を回避しなければならない。前記干渉は、レーザ光源から光ディスクまでの光路長が、レーザ光源のレーザチップ長さ（共振器長）の整数倍に当たる長さに一致した時に発生することが知られている。このレーザチップの整数倍にあたる長さのことをコヒーレント長と称する。従来の光ピックアップの光学系では、光路長がコヒーレント長と一致しないように初期設計を行っている。

また、フォトリフラクティブ結晶やガラスにパルスレーザを照射することで、レーザ照射領域の屈折率が変化することが知られている。例えば、特許文献１には、固体材料へパルスレーザを照射することにより屈折率を変化させること、屈折率を変化させる際に、照射レーザパルスのパルス幅を連続的または段階的に変化させることにより、屈折率の変化領域、形状および変化量をパルス幅に応じて変化させて、任意の領域、形状および変化量にて固体材料の屈折率を変化させる方法が示されている。
特開２００１−２３６６４４号公報（第１図）

前述のようにＣＤあるいはＤＶＤでは記録密度が高密度化し、これに伴い記録速度の高速化が著しい。このため、光ディスク装置では、光ディスクへ照射する光量を櫛形のパルス波形状に制御して高速化実現している。この櫛形のパルスは形状を得るには、光ディスク照射する光量を高速且つ正確に制御しなければならない。

また、前記レーザ光源から出射する光ビームと光ディスクで反射してレーザ光源に戻ってくる反射光ビームとの干渉による光ディスク上の光量変動は、光学系の光路長がコヒーレント長の整数倍に一致したときのみ限られない。例えば、光学系の光路長がコヒーレント長の１／２、１／４の長さの整数倍に一致したときでも、レーザ光源から出射する光ビームと光ディスクを反射してレーザ光源に戻ってくる反射光ビームとの干渉により光ディスク上の光量が変動する。このように、光ディスク上の光量が変動すると、良好な記録、また再生性能を得ることが困難となる。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたもので、レーザ光源から出射する光ビームと光ディスクで反射してレーザ光源に戻ってくる反射光ビームとの干渉による光ディスク上の光量変動を回避することを目的としている。

本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。

レーザ光源と、レーザ光源からの出射光を略平行な光ビームにするコリメータレンズと、前記光ビームを光ディスクに集光する対物レンズと、対物レンズをフォーカシング方向およびトラッキング方向に駆動するアクチュエータと、光ビームの前記光ディスクからの反射光を受光する光検出器と、前記コリメータレンズと前記対物レンズとの間に配置した、屈折率を変化させることのできる屈折率変化板を備えた。

本発明は、以上の構成を備えるため、コヒーレント長による光ディスク上の光量変動を回避することができる。

以下、最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る光ピックアップの光学系の構成を説明する図である。まず、図１に示す光ピックアップ１００の構成について説明する。レーザ光源１から光ビームが発散光として出射される。図中の一点鎖線は光ビームの光路２を示すものである。レーザ光源１から出射した光ビームはハーフミラー３で反射し、コリメートレンズ４に導かれて略平行な光ビームに変換される。コリメートレンズ４を出射した光ビームは、屈折率変化板５を透過する。

屈折率変化板５を透過した光ビームは立ち上げミラー６により反射され、アクチュエータ８に搭載された対物レンズ７により光ディスク９上に集光される。集光された光ビームは光ディスク９により反射され、対物レンズ７、立ち上げミラー６、屈折率変化板５、コリメートレンズ４、ハーフミラー３、及び検出レンズ１０を経て光検出器１１に到達する。通常の光ディスクは、その回転時に光軸方向に面ぶれδが発生する。このため、光ディスク９の面ぶれδを補正するため、光ディスクの面ぶれに追従して対物レンズ７を光軸方向に駆動するフォーカシングサーボが備えられる。また、光ビームにはハーフミラー３を透過するとき所定の非点収差が与えられ、この非点収差は非点収差法による光ディスクのフォーカシングサーボ信号の検出に使用される。なお、この方法はフォーカシングサーボ信号の一般的な検出法であるため詳細な説明は省略する。また、検出レンズ１０は非点収差の方向を所定の方向に回転させると同時に光検出器１１上での光スポットの大きさを決める働きがある。また、光検出器１１に導かれた光ビームは、光ディスク９上に記録されている情報信号の検出、及びトラッキングサーボ信号、フォーカシングサーボ信号など光ディスク上に集光された光スポットの位置制御のための信号に使用される。

屈折率変化板５はフォトリフラクティブ結晶から成り、レーザ光源１３からの照射光量に応じてコリメートレンズ４透過後の光ビームに対する屈折率を変化させる。このため、屈折率変化板５を透過する光路長は屈折率変化板５の屈折率により変化することになる。

光検出器１１より検出された信号は、光ディスク装置内のサーボ信号生成回路１４に送られフォーカシングサーボ信号を生成する。サーボ信号生成回路１４にて生成されたフォーカシングサーボ信号はコントロール回路１５送られる。コントロール回路１５は、フォーカシングサーボ信号をレーザ光源１３にフィードバックし、レーザ光源１３の照射光量を変化させ、屈折率変化板５の屈折率を変化させる。

図２は、図１に示した光ピックアップ１００の光路長について説明する図である。ここで、図２は図１に示すレーザ光源１から光ディスク９までの光路を直線で示した図であり、レーザ光源１からハーフミラー３までの距離をｄ１、ハーフミラー３からコリメートレンズ４までの距離をｄ２、コリメートレンズ４の厚さをｄ３、コリメートレンズ４から屈折率変化板５までの距離をｄ４、屈折率変化板５の厚さをｄ５、屈折率変化板５から立ち上げミラーまでの距離６をｄ６、立ち上げミラー６から対物レンズ７までの距離をｄ７、対物レンズ７の厚みをｄ９、対物レンズ７から光ディスク９までの距離をｄ９、光ディスク９のカバーガラスの厚さをｄ１０とする。また、コリメートレンズ４、屈折率変化板５、対物レンズ７、光ディスク９のカバーガラスの屈折率を各々ｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４とする。

光ビームが屈折率をもつ光学部品を透過すると、光路長は光学部品の厚み（ｄ）と光学部品の屈折率（ｎ）との積で表すことができる。このため、光ピックアップ１００の光路長ｄは（１）式で、求めることができる。

また、コヒーレント長Ｄは、一般的にレーザ光源の共振器長Ｌの整数倍に比例し、（２）式で表すことができる。

前述のように光ピックアップにおいては、光学系の光路長がコヒーレント長の１／２、１／４の長さの整数倍に一致したときでも、レーザ光源から出射する光ビームと光ディスクを反射してレーザ光源に戻ってくる反射光ビームとの干渉により光ディスク上の光量が変動する。

すなわち、（３）式に示すように、光ピックアップの光路長ｄが、コヒーレント長Ｄ、コヒーレント長Ｄの１／２、あるいはコヒーレント長Ｄの１／４の整数倍の長さに光ディスクの面ぶれδによる変動分δを考慮した長さと等しくなったとき、レーザ光源から出射する光ビームと光ディスクを反射してレーザ光源に戻ってくる反射光ビームとの光の位相が一致し干渉が発生する。これにより光ディスク上の光量が変動することになる。

図３は、コヒーレント長の整数倍に光ディスクの面ぶれδによる変動分δを考慮した長さと、光ピックアップの光路長との関係を説明する図である。図において、左斜線部分ａ１，ａ２，ａ３はコヒーレント長Ｄの整数倍の領域に光ピックアップの光路長ｄが一致すると光ディスクからの戻り光と干渉を起こすことを示している。右斜線部分ｂ１，ｂ２はコヒーレント長Ｄの１／２の整数倍の領域に光ピックアップの光路長ｄが一致すると光ディスクからの戻り光と干渉を起こすことを示している。左右斜線部分ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４はコヒーレント長の１／４の整数倍の領域に光ピックアップの光路長ｄが一致すると光ディスクからの戻り光と干渉を起こすことを示している。

図から分かるように、コヒーレント長の１／４の整数倍まで考慮すると、光ピックアップの光路長がどの長さでも光ディスクからの戻り光による干渉が誘発されてしまうことのなる。

そこで、この実施形態では、コヒーレント長の１／２、１／４まで考慮しても、コヒーレント長と光ピックアップの光路長が一致しないようにすることを可能とする。以下その手段について説明する。

屈折率変化板５は前述したように光の屈折率を変化させることで、光路長ｄの長さを変えることができる。しかし、単純に光路長ｄを変化させるだけでは、コヒーレント長Ｄの１／４の整数倍まで考慮した場合の干渉を回避することができない。ところが、屈折率変化板９の屈折率をフォーカスサーボ信号をフィードバック信号として用いて時間的に変化させることで、光ピックアップの光路長ｄを常にコヒーレント長Ｄの１／４の整数倍とも一致させないようにすることができる。

図４は、図３と同様にコヒーレント長の整数倍に光ディスクの面ぶれδによる変動分δを考慮した長さと光ピックアップの光路長ｄとの関係を説明する図である。但し、光ディスクの面ぶれδによるずれは時間的変化として表している。

図に示すように、コヒーレント長の長さの整数倍（例えば（Ｎ−１）×Ｄ）に光ディスクの面ぶれδによる変動分δを考慮した長さは、光ディスクの面ぶれδにより時間的に変化している。コヒーレント長及びその１／２、１／４の整数倍に光ディスクの面ぶれδによる変動分δを考慮した長さは、光ディスクの面ぶれδにより時間的に変化している。

したがって、光ピックアップの光路長ｄを、前記面ぶれδによるずれと同じように時間的に変化させると、常に光路長ｄがコヒーレント長及びその１／２、１／４の整数倍となることを回避することが可能となる。時間的な光ディスクの面ぶれδはフォーカスサーボ信号と一致している。このため、フォーカスサーボ信号を屈折率変化板５にフィードバックして、屈折率を変化させることにより光ピックアップの光路長ｄを変化させる。これにより、光ピックアップの光路長ｄがコヒーレント長及びその１／２、１／４の整数倍に一致することを常に回避することが可能となる。なお、本実施の形態では、屈折率変化板５として屈折率の変化感度の高いフォトリフラクティブ結晶を用いるが、通常のガラス板を用いることも可能である。ガラス板をもちいることで、低コスト化を実現することもできる。また液晶素子を用い電気的に屈折率を変化させることもできる。液晶素子を用いる場合はレーザ光源１３は不要である。

図５は、屈折率変化板５の屈折率と光路長の関係を示す図である。図では横軸に屈折率、縦軸に屈折率変化板の厚みが２０ｍｍの場合の光路長を示したものである。図から分かるように屈折率を１．５から１．５５まで変化させた場合に光路長は３０ｍｍから３１ｍｍまで変化する。つまり光路長を１ｍｍ変化させることが可能となる。光ディスクの面ぶれδは、例えばＤＶＤやＣＤの規格書では±０．４ｍｍ程度を許容している。このため、屈折率を０．０５程度変えることにより、光ディスクの面ぶれδと同等の光路長を変化させることが可能である。

図６は本発明の他の実施形態を説明する図である。光ピックアップ１００で検出された検出信号は信号処理回路２００内のサーボ信号生成回路４９、情報信号再生回路４０に送られる。サーボ信号生成回路４９では、検出信号から光ピックアップの制御に適したフォーカシングサーボ信号やトラッキングサーボ信号が生成され、コントロール回路４２に送られる。コントロール回路４２は、これらサーボ信号を元にアクチュエータ駆動回路３６をコントロールし、光ピックアップ１００内のアクチュエータを駆動し、対物レンズの位置制御を行う。また、屈折率変化板駆動回路３７はアクチュエータ駆動回路で生成されたアクチュエータ駆動電流に応じて、屈折率変化板を駆動して屈折率変化板の屈折率を変化させる。

このようにして、アクチュエータに搭載された対物レンズの移動距離と同じ量だけ屈折率変化板の光路長が変わるように屈折率を時間的に変化させる。これにより、光ピックアップ１００の光路長をコヒーレント長の整数倍及びその１／２、１／４の整数倍に一致することを常に回避することが可能となる。

情報信号再生回路４０では前記検出信号から光ディスク４７に記録された情報信号が再生され、その情報信号は情報信号出力端子４４へ出力される。また、記録情報が記録情報入力端子４５から入力されると、記録情報信号変換回路４１で所定のレーザ駆動用記録信号に変換される。このレーザ駆動用記録信号はコントロール回路４２に送られ、レーザ光源制御回路３８を駆動させレーザ光源１の光量制御を行い、光ディスク４７に記録信号を記録する。なお、このコントロール回路４２にはアクセス制御回路３９とスピンドルモータ駆動回路４３が接続されており、それぞれ光ピックアップ４６のアクセス方向の位置制御や光ディスク４７のスピンドルモータ４８の回転制御を行う。

以上説明したように、本実施形態によれば、対物レンズとコリメートレンズの間に配置した屈折率変化板の屈折率をアクチュエータ駆動電流に応じて変化させることで、光ピックアップの光路長がコヒーレント長及びその１／２、１／４の整数倍となることを回避し、光ディスク上に安定した光量を照射することが可能となる。

本実施形態に係る光ピックアップの光学系の構成を説明する図である。光ピックアップの光路長について説明する図である。コヒーレント長の整数倍に光ディスクの面ぶれδによる変動分を考慮した長さと、光ピックアップの光路長との関係を説明する図である。コヒーレント長の整数倍に光ディスクの面ぶれδによる変動分を考慮した長さと、光ピックアップの光路長との関係を説明する図である。屈折率変化板の屈折率と光路長の関係を示す図である。本発明の他の実施形態を説明する図である。

符号の説明

１，１３レーザ光源
３ハーフミラー
４コリメートレンズ
５屈折率変化板
６立ち上がりミラー
７対物レンズ
８アクチュエータ
９光ディスク
１０検出レンズ
１１光検出器
１２コントロール回路
１４サーボ信号生成回路
１５コントロール回路

Claims

レーザ光源と、
レーザ光源からの出射光を略平行な光ビームにするコリメータレンズと、
前記光ビームを光ディスクに集光する対物レンズと、
対物レンズをフォーカシング方向およびトラッキング方向に駆動するアクチュエータと、
光ビームの前記光ディスクからの反射光を受光する光検出器と、
前記コリメータレンズと前記対物レンズとの間に配置した、屈折率を変化させることのできる屈折率変化板を備えたことを特徴とする光ピックアップ。
請求項１記載の光ピックアップにおいて、
光検出器から得られる信号をもとに光ピックアップのフォーカシングサーボ信号を生成するサーボ信号生成回路を備え、該サーボ信号生成回路が生成したフォーカシングサーボ信号をもとに前記屈折率変化板の屈折率を変化させることを特徴とする光ピックアップ。
請求項１記載の光ピックアップにおいて、
前記屈折率変化板はフォトリフラクティブ結晶からなることを特徴とする光ピックアップ。