JP2006139844A - Optical pickup device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モニタ素子を用いて光源の出力を制御する光ピックアップ装置に関する。より具体的には、本発明は、モニタ素子への入射光の波長変動による光量変化を補正する光ピックアップ装置に関する。 The present invention relates to an optical pickup device that controls the output of a light source using a monitor element. More specifically, the present invention relates to an optical pickup device that corrects a change in light amount due to a wavelength variation of light incident on a monitor element.
従来、この種の光ピックアップ装置としては、例えば特許文献1〜5に記載されたものが知られている。
図10および11は、DVD再生とCD記録に対応した従来の光ピックアップ装置の構成図である。 10 and 11 are configuration diagrams of a conventional optical pickup device corresponding to DVD reproduction and CD recording.
1および2は半導体レーザ素子と光検出器を備えた第1受発光ユニット(レーザ光源および受光素子)および第2受発光ユニット(同前)、3はビームスプリッタ、4はコリメートレンズ、5は立上ミラー、6は対物レンズ、7は光ディスク、8はフロントモニタ素子、9は開口制限、10は1/2波長板をそれぞれ示している。
光ディスク7は基板厚の異なるDVDとCDに対応し、第1受発光ユニット1はDVDの再生用のもの、第2受発光ユニット2はCDの記録、再生、消去用のものである。
The
ビームスプリッタ3は、2枚のプリズムを貼り合せ、貼り合せ面に波長選択膜3aを備える。波長選択膜3aは、DVD用およびCD用の2つの光ビームの波長で透過率/反射率が異なり、それぞれの光ビームを選択的に透過または反射させる。例えば、DVD用の光ビームはそのほとんどを透過させる一方、CD用の光ビームはそのほとんどを反射をさせるといった具合である。
The
第1受発光ユニット1から出射される光ビーム11は、1/2波長板10により偏光面が90°回転し、ビームスプリッタ3にS偏光で入射し、波長選択膜3aで反射され、コリメートレンズ4によって略平行になる。この略平行になった光ビーム11は対物レンズ5によって光ディスク7(この場合、DVD)に集光される。そして、光ディスク7によって反射され、対物レンズ5、コリメートレンズ4を経てビームスプリッタ3で反射され、第1受発光ユニット1に戻る。戻ってきた光ビーム11は第1受発光ユニット1内で受光素子に導かれる。
The
第2受発光ユニット2から出射される光ビーム12は、ビームスプリッタ3にP偏光で入射し、ビームスプリッタ3の波長選択膜3aを透過し、コリメートレンズ4によって略平行になる。この略平行になった光ビーム12は対物レンズ5によって光ディスク7(この場合、CD)に集光される。そして、光ディスク7によって反射され、対物レンズ5、コリメートレンズ4を経てビームスプリッタ3を透過し、第2受発光ユニット2に戻り、第2受発光ユニット2内で受光素子に導かれる。
The
ビームスプリッタ3の波長選択膜3aは、第2受発光ユニット2からの光ビーム12のほとんどを透過させるが、その一方で一部(〜10%程度)を反射させる。反射光13は、開口制限9により光束を絞られ、フロントモニタ素子8へ入射する。
The wavelength selection film 3a of the
フロントモニタ素子8は、入射した光ビーム13の光量に応じた電気信号を出力する。フロントモニタ素子8からの電気信号出力と光ディスク7上に集光された光ビームの光量が略比例関係となることから、電気信号出力を参照して、光ディスク7上に集光された光ビームが適当な強度となるように、第2受発光ユニット2内の半導体レーザ素子の駆動電流が制御される。
The front monitor element 8 outputs an electrical signal corresponding to the amount of light of the
波長選択膜3aとしては、DVD用およびCD用の2つの光ビームの波長の近傍で反射/透過効率が略一定である光学薄膜が使用される。しかし、略一定とはいえ、反射/透過効率は(光源の波長変動範囲内で)波長に対して依然として数パーセント程度変化してしまう。このため、温度上昇等により第2受発光ユニット2中の半導体レーザ素子から出射される光ビームの波長が変動すると、出射光の光量は一定であっても、波長選択膜3aを反射/透過した光ビームの光量は変動し、フロントモニタ素子8への入射光の光量が変動してしまう。この変動による光量の変化量自体は小さいが、フロントモニタ素子8への入射光の光量変化率としては大きく、その結果、半導体レーザ素子の出力調整に大きく影響する。例えば、半導体レーザ素子の波長変動により波長選択膜3aの透過効率が97%から96%に変化し、反射効率が2.5%から3.5%に変化すると、光ディスク7への光量は僅かに(約1%)減少するが、フロントモニタ素子8への入射光の光量は逆に40%増加するので、第2受発光ユニット2内の半導体レーザ素子の出力は大きく減少されることになる。
As the wavelength selection film 3a, an optical thin film having a substantially constant reflection / transmission efficiency in the vicinity of the wavelengths of the two light beams for DVD and CD is used. However, although it is substantially constant, the reflection / transmission efficiency still varies by several percent with respect to the wavelength (within the wavelength variation range of the light source). For this reason, when the wavelength of the light beam emitted from the semiconductor laser element in the second light receiving and emitting
このように、温度上昇等により光源からの出射光の波長が変動することによって、光源の実際の光量は変化していないにもかかわらず、光源からの光の一部をモニタ素子に導く光学要素(例えば、ミラーやビームスプリッタ)の特性(例えば、透過効率や反射効率)に依存して、モニタ素子に導かれる光の光量が変動し、この変動が大きいと、必要のない光源出力の調整が行なわれることによって正確な記録・再生ができなくなるという問題点があった。 In this way, an optical element that guides a part of the light from the light source to the monitor element even though the actual light amount of the light source does not change due to a change in the wavelength of the light emitted from the light source due to a temperature rise or the like. Depending on the characteristics (for example, transmission efficiency and reflection efficiency) of the mirror (eg, mirror and beam splitter), the amount of light guided to the monitor element varies. As a result, there is a problem that accurate recording and reproduction cannot be performed.
上記問題点を解決するために、本発明によれば、光ディスクに照射するための光を出射するレーザ光源と、光ディスク上で反射した光を受光する受光素子と、光源が出射する光の光量をモニタするためのモニタ素子と、光源から光ディスクへの光路中に存在して光源からの光の一部をモニタ素子に導き残りを光ディスクに導く第1光学要素と、第1光学要素からモニタ素子への光路中に存在する第2光学要素とを備え、第1光学要素によってモニタ素子に導かれる光量が光源の波長変動により変化するとき、第2光学要素がその光量変化を補正する光ピックアップ装置が提供される。 In order to solve the above problems, according to the present invention, a laser light source that emits light for irradiating an optical disc, a light receiving element that receives light reflected on the optical disc, and an amount of light emitted by the light source A monitor element for monitoring, a first optical element that exists in the optical path from the light source to the optical disk and that directs a part of the light from the light source to the monitor element, and guides the rest to the optical disk, and from the first optical element to the monitor element And a second optical element existing in the optical path of the optical pickup device, and the second optical element corrects the change in the amount of light when the amount of light guided to the monitor element by the first optical element changes due to wavelength variation of the light source. Provided.
「光量変化を補正する」とは、モニタ素子へ導かれる光量の光源の波長変動による変化率を小さくする(補償する)ことをいう。光量の変化率は、式((光源の波長変動範囲内での最大光量)−(光源の波長変動範囲内での最小光量))/(光源の波長変動範囲内での最小光量)で表される。好ましくは、光量変化率は、第2光学要素の設置により、第1光学要素のみ設置時の80%以下、より好ましくは70%以下、さらに好ましくは60%以下、よりさらに好ましくは50%以下にされる。 “Correcting the change in the amount of light” means reducing (compensating) the rate of change of the amount of light guided to the monitor element due to the wavelength variation of the light source. The change rate of the light quantity is expressed by the formula ((maximum light quantity within the wavelength fluctuation range of the light source) − (minimum light quantity within the wavelength fluctuation range of the light source)) / (minimum light quantity within the wavelength fluctuation range of the light source). The Preferably, the change rate of the light amount is 80% or less, more preferably 70% or less, more preferably 60% or less, and still more preferably 50% or less, when only the first optical element is installed, by installing the second optical element. Is done.
第1光学要素によってモニタ素子に導かれる光の光量が、光源の波長変動範囲内において、長波長側に比べて短波長側で大きくなるとき、第2光学要素は、長波長側に比べて短波長側で小さい伝達効率を有する光学素子で構成される。逆に、第1光学要素によってモニタ素子に導かれる光の光量が、光源の波長変動範囲内において、長波長側に比べて短波長側で小さくなるとき、第2光学要素は、長波長側に比べて短波長側で大きい伝達効率を有する光学素子で構成される。ここで、伝達効率とは、入射光の光量に対する出射光(反射光、透過光、回折光などモニタ素子への入射光として使用される光)の割合をいう。 When the amount of light guided to the monitor element by the first optical element is larger on the short wavelength side than on the long wavelength side within the wavelength variation range of the light source, the second optical element is shorter than on the long wavelength side. It is composed of an optical element having a small transmission efficiency on the wavelength side. Conversely, when the amount of light guided to the monitor element by the first optical element is smaller on the short wavelength side than on the long wavelength side within the wavelength variation range of the light source, the second optical element is on the long wavelength side. Compared with an optical element having a large transmission efficiency on the short wavelength side. Here, the transmission efficiency refers to a ratio of outgoing light (light used as incident light to the monitor element such as reflected light, transmitted light, and diffracted light) with respect to the amount of incident light.
第2光学要素は、好ましくは光学薄膜で構成される。 The second optical element is preferably composed of an optical thin film.
第2光学要素に使用される光学薄膜は、2種類以上の誘電体膜を交互に積層した多層膜で構成される。光学薄膜に使用可能な誘電体は当該分野において公知であり、例としては、TiO2、SiO2、MgF2、ZnSが挙げられる。多層膜の各層の厚みと層数は、所望の光学特性が得られるように選択される。例えば、層の表面と裏面で反射した光の位相が波長/2ずれるような厚さにすれば反射光同士が打ち消し合って当該層でのその波長光の反射は抑制され、逆に層の表面と裏面で反射した光の位相が重なるような厚さにすれば当該層でのその波長光の反射効率は上昇することになる。誘電体の積層には当該分野において公知の方法、例えば蒸着法やスパッタリング法が使用できる。誘電体の多層膜は、各誘電体層で発生する引張応力または圧縮応力が全体として打ち消されるように作成される。 The optical thin film used for the second optical element is composed of a multilayer film in which two or more kinds of dielectric films are alternately stacked. Dielectrics that can be used for the optical thin film are known in the art, and examples include TiO 2 , SiO 2 , MgF 2 , and ZnS. The thickness and the number of layers of the multilayer film are selected so that desired optical characteristics can be obtained. For example, if the thickness is such that the phase of the light reflected from the front and back surfaces of the layer is shifted by a wavelength / 2, the reflected light cancels each other, and reflection of the wavelength light at the layer is suppressed. If the thickness is such that the phases of the light reflected from the back surface overlap, the reflection efficiency of the wavelength light at the layer increases. A method known in the art, for example, a vapor deposition method or a sputtering method can be used for laminating the dielectrics. The dielectric multilayer film is formed so that the tensile stress or compressive stress generated in each dielectric layer is canceled as a whole.
第2光学要素が光学薄膜である場合、好ましくは第1光学要素もまた光学薄膜(例えば、ミラー膜、ビームスプリッタ中の波長選択膜)であり、ミラー(例えば、立上ミラー)として構成されていてもよいし、往路復路を分離するため、または、2以上の光ビームの光路の分離・合成するためのビームスプリッタとして構成されていてもよい。 When the second optical element is an optical thin film, preferably the first optical element is also an optical thin film (for example, a mirror film, a wavelength selection film in a beam splitter), and is configured as a mirror (for example, a rising mirror). Alternatively, it may be configured as a beam splitter for separating the forward return path, or for separating / combining the optical paths of two or more light beams.
本発明の装置の1つの実施形態は、第1光学要素が、光の一部をモニタ素子に反射させ、残りを光ディスクに透過させる第1光学薄膜であって、第2光学要素が、第1光学要素からの光をモニタ素子へ透過させる第2光学薄膜である光ピックアップ装置である。本実施形態では、第1光学薄膜の反射効率が光源の波長変動範囲内において短波長側に比べて長波長側で小さいことにより、第1光学要素によってモニタ素子に導かれる光量が変化するときは、第2光学薄膜の透過効率が短波長側に比べて長波長側で大きいことでその光量変化が補正される。逆に、第1光学薄膜の反射効率が短波長側に比べて長波長側で大きいときは、第2光学薄膜の透過効率が短波長側に比べて長波長側で小さいことで光量変化が補正される。 In one embodiment of the apparatus of the present invention, the first optical element is a first optical thin film that reflects part of the light to the monitor element and transmits the rest to the optical disc, and the second optical element is the first optical element. The optical pickup device is a second optical thin film that transmits light from the optical element to the monitor element. In the present embodiment, when the reflection efficiency of the first optical thin film is smaller on the longer wavelength side than on the shorter wavelength side within the wavelength variation range of the light source, the amount of light guided to the monitor element by the first optical element changes. Since the transmission efficiency of the second optical thin film is larger on the long wavelength side than on the short wavelength side, the change in the amount of light is corrected. On the contrary, when the reflection efficiency of the first optical thin film is larger on the long wavelength side than on the short wavelength side, the change in light quantity is corrected by the fact that the transmission efficiency of the second optical thin film is smaller on the long wavelength side than on the short wavelength side. Is done.
本発明の装置の別の実施形態は、第1光学要素が、光の一部をモニタ素子に透過させ、残りを光ディスクに反射させる第1光学薄膜であって、第2光学要素が、第1光学要素からの光をモニタ素子へ透過させる第2光学薄膜である光ピックアップ装置である。本実施形態では、第1光学薄膜の透過効率が光源の波長変動範囲内において短波長側に比べて長波長側で小さいことにより、第1光学要素によってモニタ素子に導かれる光量が変化するときは、第2光学薄膜の透過効率が短波長側に比べて長波長側で大きいことでその光量変化が補正される。逆に、第1光学薄膜の透過効率が短波長側に比べて長波長側で大きいときは、第2光学薄膜の透過効率が短波長側に比べて長波長側で小さいことで光量変化が補正される。 In another embodiment of the apparatus of the present invention, the first optical element is a first optical thin film that transmits a part of the light to the monitor element and reflects the rest to the optical disk, and the second optical element is the first optical element. The optical pickup device is a second optical thin film that transmits light from the optical element to the monitor element. In the present embodiment, when the transmission efficiency of the first optical thin film is smaller on the longer wavelength side than on the shorter wavelength side within the wavelength variation range of the light source, the amount of light guided to the monitor element by the first optical element changes. Since the transmission efficiency of the second optical thin film is larger on the long wavelength side than on the short wavelength side, the change in the amount of light is corrected. Conversely, when the transmission efficiency of the first optical thin film is larger on the long wavelength side than on the short wavelength side, the light quantity change is corrected by the fact that the transmission efficiency of the second optical thin film is smaller on the long wavelength side than on the short wavelength side. Is done.
本発明の装置のさらに別の実施形態は、第1光学要素が、光の一部をモニタ素子に反射させ、残りを光ディスクに透過させる第1光学薄膜であって、第2光学要素が、第1光学要素からの光をモニタ素子へ反射させる第2光学薄膜である光ピックアップ装置である。本実施形態では、第1光学薄膜の反射効率が光源の波長変動範囲内において短波長側に比べて長波長側で小さいことにより、第1光学要素によってモニタ素子に導かれる光量が変化するときは、第2光学薄膜の反射効率が短波長側に比べて長波長側で大きいことでその光量変化が補正される。逆に、第1光学薄膜の反射効率が短波長側に比べて長波長側で大きいときは、第2光学薄膜の反射効率が短波長側に比べて長波長側で小さいことで光量変化が補正される。 According to still another embodiment of the apparatus of the present invention, the first optical element is a first optical thin film that reflects part of the light to the monitor element and transmits the rest to the optical disk, and the second optical element is the first optical element. It is an optical pickup device which is a second optical thin film that reflects light from one optical element to a monitor element. In the present embodiment, when the reflection efficiency of the first optical thin film is smaller on the longer wavelength side than on the shorter wavelength side within the wavelength variation range of the light source, the amount of light guided to the monitor element by the first optical element changes. Since the reflection efficiency of the second optical thin film is larger on the long wavelength side than on the short wavelength side, the change in the amount of light is corrected. Conversely, when the reflection efficiency of the first optical thin film is larger on the long wavelength side than on the short wavelength side, the change in light quantity is corrected by the fact that the reflection efficiency of the second optical thin film is smaller on the long wavelength side than on the short wavelength side. Is done.
本発明の装置のなお別の実施形態は、第1光学要素が、光の一部をモニタ素子に透過させ、残りを光ディスクに反射させる第1光学薄膜であって、第2光学要素は、第1光学要素からの光をモニタ素子へ反射させる第2光学薄膜である光ピックアップ装置である。本実施形態では、第1光学薄膜の透過効率が光源の波長変動範囲内において短波長側に比べて長波長側で小さいことにより、第1光学要素によってモニタ素子に導かれる光量が変化するときは、第2光学薄膜の反射効率が短波長側に比べて長波長側で大きいことでその光量変化が補正される。逆に、第1光学薄膜の透過効率が短波長側に比べて長波長側で大きいときは、第2光学薄膜の反射効率が短波長側に比べて長波長側で小さいことで光量変化が補正される。 In yet another embodiment of the apparatus of the present invention, the first optical element is a first optical thin film that transmits part of the light to the monitor element and reflects the rest to the optical disc, wherein the second optical element is the first optical element. It is an optical pickup device which is a second optical thin film that reflects light from one optical element to a monitor element. In the present embodiment, when the transmission efficiency of the first optical thin film is smaller on the longer wavelength side than on the shorter wavelength side within the wavelength variation range of the light source, the amount of light guided to the monitor element by the first optical element changes. Since the reflection efficiency of the second optical thin film is larger on the long wavelength side than on the short wavelength side, the change in the amount of light is corrected. Conversely, when the transmission efficiency of the first optical thin film is larger on the long wavelength side than on the short wavelength side, the change in light quantity is corrected by the fact that the reflection efficiency of the second optical thin film is smaller on the long wavelength side than on the short wavelength side. Is done.
第1光学要素および第2光学要素は同一組成の光学薄膜であってもよい。第1光学要素および第2光学要素として使用し得る光学薄膜は、第2光学要素に使用される光学薄膜と同様に2種類以上の誘電体多層膜で構成されるが、TiO2とSiO2との組合せでの構成が可能である。所望の光学特性が得られるように各層の厚みと層数が選択され得る。 The first optical element and the second optical element may be optical thin films having the same composition. The optical thin film that can be used as the first optical element and the second optical element is composed of two or more kinds of dielectric multilayer films as in the optical thin film used for the second optical element, but includes TiO 2 and SiO 2 . A configuration with a combination of The thickness and the number of layers can be selected so that desired optical properties can be obtained.
同一組成の光学薄膜は、1つの実施形態として、光学薄膜は、光源として使用されるレーザ光の波長において、入射角θ1(例えば、45°)で入射した光のほとんどを透過させ、残りを反射させ、入射光の波長変動により反射光の光量が変化する光学薄膜であって、反射光をさらに入射角θ2(例えば、0°)で透過させることにより光量変化が補正される光学薄膜である。ここで、「ほとんど」とは、80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上をいう。レーザ光の波長は、使用する場面により異なる。光ピックアップ装置の光源として使用されるレーザ光の波長は当該分野において公知であり、例えば、現在の市販品の規格では、CDのためには770〜830nmであり、DVDのためには630〜690nmである。以下の実施例では、CD用に770〜800nm、DVD用に650〜670nmの波長を選択して、本発明の光ピックアップ装置を設計したが、これらに限定する意図はない。本実施形態の光学薄膜は、入射角θ1の反射効率が短波長側に比べて長波長側で小さく、かつ入射角θ2の透過効率が短波長側に比べて長波長側で大きいか、逆に、入射角θ1の反射効率が短波長側に比べて長波長側で大きく、かつ入射角θ2の透過効率が短波長側に比べて長波長側で小さいことで光量変化を補正する。 In one embodiment, the optical thin film having the same composition transmits most of light incident at an incident angle θ 1 (for example, 45 °) at the wavelength of the laser light used as the light source, and the rest An optical thin film that reflects and changes the amount of reflected light due to wavelength fluctuations of incident light, and further changes the amount of light by transmitting the reflected light at an incident angle θ 2 (for example, 0 °). is there. Here, “most” means 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and still more preferably 95% or more. The wavelength of the laser light varies depending on the scene of use. The wavelength of the laser beam used as the light source of the optical pickup device is known in the art. For example, in the current commercial product standard, it is 770 to 830 nm for CD and 630 to 690 nm for DVD. It is. In the following examples, the optical pickup device of the present invention was designed by selecting wavelengths of 770 to 800 nm for CD and 650 to 670 nm for DVD, but there is no intention to limit to these. In the optical thin film of the present embodiment, the reflection efficiency at the incident angle θ 1 is small on the long wavelength side compared to the short wavelength side, and the transmission efficiency at the incident angle θ 2 is large on the long wavelength side compared to the short wavelength side, Conversely, the change in the amount of light is corrected by the fact that the reflection efficiency at the incident angle θ 1 is larger on the long wavelength side than on the short wavelength side and the transmission efficiency at the incident angle θ 2 is smaller on the long wavelength side than on the short wavelength side. .
同一組成の光学薄膜の別の実施形態は、光源として使用されるレーザ光の波長において、入射角θ1(例えば、45°)で入射した光のほとんどを反射させ、残りを透過させ、入射光の波長変動により透過光の光量が変化する光学薄膜であって、透過光をさらに入射角θ2(例えば、45°)で反射させることにより光量変化が補正される光学薄膜である。本実施形態の光学薄膜は、入射角θ1の透過効率が短波長側に比べて長波長側で小さく、かつ入射角θ2の反射効率が短波長側に比べて長波長側で大きいか、逆に、入射角θ1の透過効率が短波長側に比べて長波長側で大きく、かつ入射角θ2の反射効率が短波長側に比べて長波長側で小さいことで光量変化を補正する。 Another embodiment of an optical thin film of the same composition reflects most of the incident light at the incident angle θ 1 (eg, 45 °) at the wavelength of the laser light used as the light source, and transmits the remaining light. An optical thin film in which the amount of transmitted light changes due to a change in wavelength of the optical thin film, and the change in the amount of light is corrected by further reflecting the transmitted light at an incident angle θ 2 (for example, 45 °). In the optical thin film of the present embodiment, the transmission efficiency of the incident angle θ 1 is small on the long wavelength side compared to the short wavelength side, and the reflection efficiency of the incident angle θ 2 is large on the long wavelength side compared to the short wavelength side, Inversely, the transmission efficiency at the incident angle θ 1 is larger on the longer wavelength side than on the short wavelength side, and the reflection efficiency at the incident angle θ 2 is smaller on the long wavelength side than on the short wavelength side, thereby correcting the change in light amount. .
同一組成の光学薄膜のさらに別の実施形態は、光源として使用されるレーザ光の波長において、入射角θ1(例えば、45°)で入射した光のほとんどを反射させ、残りを透過させ、入射光の波長変動により透過光の光量が変化する光学薄膜であって、透過光をさらに入射角θ2(例えば、0°)で透過させることにより光量変化が補正される光学薄膜である。本実施形態の光学薄膜は、入射角θ1の透過効率が短波長側に比べて長波長側で小さく、かつ入射角θ2の透過効率が短波長側に比べて長波長側で大きいか、逆に、入射角θ1の透過効率が短波長側に比べて長波長側で大きく、かつ入射角θ2の透過効率が短波長側に比べて長波長側で小さいことで光量変化を補正する。 Yet another embodiment of an optical thin film of the same composition reflects most of the incident light at the incident angle θ 1 (eg, 45 °) at the wavelength of the laser light used as the light source, transmits the rest, and enters It is an optical thin film in which the amount of transmitted light changes due to the wavelength variation of light, and the optical thin film in which the change in the amount of light is corrected by further transmitting the transmitted light at an incident angle θ 2 (for example, 0 °). In the optical thin film of the present embodiment, the transmission efficiency at the incident angle θ 1 is small on the long wavelength side compared to the short wavelength side, and the transmission efficiency at the incident angle θ 2 is large on the long wavelength side compared to the short wavelength side, Conversely, the change in the amount of light is corrected by the fact that the transmission efficiency at the incident angle θ 1 is larger on the long wavelength side than on the short wavelength side and the transmission efficiency at the incident angle θ 2 is smaller on the long wavelength side than on the short wavelength side. .
第1光学要素および第2光学要素は一部材に集約されてもよい。例えば、第1光学要素がビームスプリッタの波長選択膜である場合、第2光学要素は、波長選択膜を反射または透過してモニタ素子へ導かれる光がプリズムから出射するその面に設けられてもよい。あるいは、第1光学要素が立上ミラーのミラー膜である場合、第2光学要素は、立上ミラー上で、ミラー膜を透過してモニタ素子へ導かれる光が経由する面に設けられてもよい。 The first optical element and the second optical element may be integrated into one member. For example, when the first optical element is a wavelength selective film of a beam splitter, the second optical element may be provided on the surface from which light guided to the monitor element through the wavelength selective film is transmitted or emitted from the prism. Good. Alternatively, when the first optical element is a mirror film of a rising mirror, the second optical element may be provided on a surface on the rising mirror through which light that passes through the mirror film and is guided to the monitor element passes. Good.
第2光学要素は回折素子であってもよい。この場合、波長による回折角度変化や回折効率変化を利用し、第1光学要素によってモニタ素子に導かれる光量の光源の波長変動による変化を補正し得るように、格子ピッチと溝深さを適切に設計する。 The second optical element may be a diffractive element. In this case, the grating pitch and groove depth are appropriately set so that the change in the amount of light guided to the monitor element by the first optical element due to the wavelength variation of the light source can be corrected using the change in the diffraction angle and the diffraction efficiency due to the wavelength. design.
本発明によれば、周囲環境の温度変化等により半導体レーザ素子から出射される光ビームの波長変動があっても、光ディスク上に集光される光ビームを安定的に制御できる光ピックアップ装置を提供することが可能となる。また、本発明の光ピックアップ装置は、光量補正用要素(第2光学要素)として光学薄膜を用いるとき、この素子ために大きなスペースを装置内に確保する必要がなく、特に、第2光学要素を従来の光ピックアップ装置で既に使用されている光学要素(第1光学要素;例えば、立上ミラーやビームスプリッタ)と一部材に集約させる場合には、装置の大きさおよび/または部品レイアウトを従来ものからほとんど変更する必要がないので、設計に大きな変更を要せず、低コストで、コンパクトに製造できる。 According to the present invention, there is provided an optical pickup device capable of stably controlling a light beam focused on an optical disk even when the wavelength of the light beam emitted from the semiconductor laser element is fluctuated due to a change in ambient temperature or the like. It becomes possible to do. In addition, when an optical thin film is used as the light quantity correction element (second optical element), the optical pickup apparatus of the present invention does not require a large space in the apparatus for this element. When the optical element (first optical element; for example, a rising mirror or a beam splitter) already used in the conventional optical pickup apparatus is integrated into one member, the size and / or component layout of the apparatus is conventional. Since there is almost no need to change the design, it can be manufactured compactly at low cost without requiring major changes in design.
以下、図を用いて本発明の光ピックアップ装置を説明する。 The optical pickup device of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1、2は、本発明の光ピックアップ装置の1つの実施形態の構成図である。 1 and 2 are configuration diagrams of one embodiment of an optical pickup device of the present invention.
1および2は半導体レーザ素子と光検出器を備えた第1および第2受発光ユニット(レーザ光源および受光素子)、3はビームスプリッタ、4はコリメートレンズ、5は立上ミラー、6は対物レンズ、7は光ディスク、8はフロントモニタ素子、9は開口制限、10は1/2波長板をそれぞれ示している。
光ディスク7は基板厚の異なるDVDとCDに対応し、第1受発光ユニット1はDVDの再生用のものであり、第2受発光ユニット2は、CDの記録、再生、消去用のものである。
The
ビームスプリッタ3は、第1光学要素としての波長選択膜3aおよび第2光学要素としての補正膜(補償膜)3bを備える。補正膜3bは、波長選択膜からフロントモニタ素子への光路上に設けられる。補正膜3bは、波長選択膜3aの波長による反射率変動と逆傾向の透過特性を有する。すなわち、波長選択膜3aの反射率が、短波長側に比べて長波長側で大きいとき、補正膜3bの透過率は短波長側に比べて長波長側で小さい(もちろん、波長選択膜3aの反射率および補正膜3bの透過率の大小関係が短波長側と長波長側で逆であってもよい)。
The
第1受発光ユニット1から出射される光ビーム11は、1/2波長板10により偏光面が90°回転し、ビームスプリッタ3にS偏光で入射し、波長選択膜3aで反射され、コリメートレンズ4によって略平行になる。この略平行になった光ビーム11は対物レンズ5によって光ディスク7(この場合、DVD)に集光される。そして、光ディスク7によって反射され、対物レンズ5、コリメートレンズ4を経てビームスプリッタ3で反射され、第1受発光ユニット1に戻る。戻ってきた光ビーム11は第1受発光ユニット1内で受光素子に導かれる。
The
第2受発光ユニット2から出射される光ビーム12は、ビームスプリッタ3にP偏光で入射し、ビームスプリッタ3の波長選択膜3aに45°で入射し、該膜を透過し、コリメートレンズ4によって略平行になる。この略平行になったに光ビーム9は対物レンズ5によって光ディスク7(この場合、CD)に集光される。そして、光ディスク7によって反射され、対物レンズ5、コリメートレンズ4を経てビームスプリッタ3を透過し、第2受発光ユニット2に戻り、第2受発光ユニット2内で受光素子に導かれる。
The
ビームスプリッタ3の波長選択膜3aは、上述の光ビームの波長に応じて選択的に透過、反射をさせる機能と同時に、第2受発光ユニット2からの光ビーム12の一部の光ビーム13を反射させる。反射光13は補正膜3bに0°で入射し、該膜を透過後に、開口制限9により光束を絞られ、フロントモニタ素子8へ入射する。
The wavelength selection film 3a of the
フロントモニタ素子8は、入射した光ビーム13の光量に応じた電気信号を出力する。フロントモニタ素子8からの電気信号出力と光ディスク7上に集光された光ビームが略比例関係にあることから、電気信号出力を参照して光ディスク7上に集光された光ビームを適当な強度となるように第2受発光ユニット2内の半導体レーザ素子の駆動電流が制御される。
The front monitor element 8 outputs an electrical signal corresponding to the amount of light of the
波長選択膜3aは、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長変動範囲内で、波長により反射率が(わずか数パーセントであるが)変化するので、半導体レーザ素子の波長が温度変化等により変動すると、波長選択膜3aによりフロントモニタ素子8へ導かれる光量が変化する。しかし、その光路上に設けられた補正膜3bが上記のように波長選択膜3aの波長による反射率変動と逆傾向の特性を有するので、半導体レーザ素子から出射された光が波長選択膜3aおよび補正膜3bを経てフロントモニタ素子へ入射するまでの伝達効率は補正膜3b挿入前に比べて波長変動に対する変化が小さくなり、半導体レーザ素子の波長が変動しても、フロントモニタ素子8に入射する光量は安定する。すなわち、補正膜3bは、波長選択膜3aによってモニタ素子に導かれる光量の光源の波長変動による変化を補正する。
In the wavelength selection film 3a, the reflectivity (only a few percent) varies depending on the wavelength within the wavelength variation range of the laser light emitted from the semiconductor laser element, so the wavelength of the semiconductor laser element varies due to a temperature change or the like. Then, the amount of light guided to the front monitor element 8 by the wavelength selection film 3a changes. However, since the
本発明の光ピックアップ装置の別の実施形態では、立上ミラー5の第1光学要素としてのミラー膜5aの透過光を第2光学要素としての補正膜(補償膜)5bで反射させてフロントモニタ素子に入射させる(図10)か、補正膜5bを透過させてフロントモニタ素子に入射させる(図11)。この場合、補正膜5bはミラー膜5aと対向して設けられる。補正膜5bは、立上ミラー5のミラー膜5aと対向する面に設けられて一部材とされてもよい。
In another embodiment of the optical pickup device of the present invention, the transmitted light of the mirror film 5a as the first optical element of the rising mirror 5 is reflected by the correction film (compensation film) 5b as the second optical element, and the front monitor is used. The light is made incident on the element (FIG. 10) or transmitted through the
ミラー膜5aと補正膜5bとして同一構成の光学薄膜を使用する場合、ミラー膜への入射角と補正膜への入射角を変えればよい。
When the optical thin film having the same configuration is used as the mirror film 5a and the
第2光学要素を光学薄膜とせずに回折格子の波長依存性を使う場合も考えられる。この場合は、格子ピッチと溝深さを適切に設計し、波長による回折角度変化や回折効率変化を利用することとなる。 There may be a case where the wavelength dependence of the diffraction grating is used without using the second optical element as an optical thin film. In this case, the grating pitch and groove depth are appropriately designed, and the diffraction angle change and diffraction efficiency change depending on the wavelength are used.
なお、上記実施形態ではDVD再生およびCD記録を例として説明したが、DVD記録や次世代光ディスクのBD、HD−DVDなどについても同様に適用できる。 In the above embodiment, DVD playback and CD recording have been described as examples. However, the present invention can be similarly applied to DVD recording, BD of next-generation optical disc, HD-DVD, and the like.
図1および2に構成を示した本発明のピックアップ装置において、補正膜3bとして波長選択膜3aと同じ構成の光学薄膜を用いた。その膜構成を図3に示す。
In the pickup device of the present invention shown in FIGS. 1 and 2, an optical thin film having the same configuration as that of the wavelength selection film 3a is used as the
この光学薄膜は、この膜を波長選択膜として入射角45°で入射して反射した光に対して、この反射光を入射角0°で透過させると補正膜として働く光学特性を有する。この光学薄膜の45°入射光の反射率および透過率を図4に示す。フロントモニタ素子へはこの膜に45°で入射して反射された光が導かれるので、反射効率を、第2受発光ユニット2の光ビームの波長変動範囲について拡大して図5に示す。
This optical thin film has an optical characteristic that works as a correction film when the reflected light is transmitted at an incident angle of 0 ° with respect to the light reflected and incident at an incident angle of 45 ° using the film as a wavelength selection film. FIG. 4 shows the reflectance and transmittance of 45 ° incident light of this optical thin film. Since the light incident and reflected on this film at 45 ° is guided to the front monitor element, the reflection efficiency is enlarged for the wavelength variation range of the light beam of the second light emitting / receiving
図5に示されるように、波長選択膜3aは波長により反射率が変化し、半導体レーザ素子の波長が温度等により変動するとフロントモニタ素子8へ導かれる光量が変化することとなる。 As shown in FIG. 5, the reflectance of the wavelength selection film 3a varies depending on the wavelength, and the amount of light guided to the front monitor element 8 varies when the wavelength of the semiconductor laser element varies with temperature or the like.
同じ光学薄膜の0°入射の透過効率を図6に示す。この透過特性を補正膜3bとして利用する。
The transmission efficiency at 0 ° incidence of the same optical thin film is shown in FIG. This transmission characteristic is used as the
図7は、本光学薄膜を波長選択膜3aとしてのみ使用し補正膜を設けないとき、ならびに、本光学薄膜を波長選択膜3aおよび補正膜3bとして使用したときの、フロントモニタ素子への入射光の光量を示す。このとき、第2受発光ユニット2からの光ビーム12は、波長選択膜3aとしての本光学薄膜に45°入射して反射してフロントモニタ素子に入射するか、波長選択膜3aを反射した光が補正膜3bとしての本光学薄膜に0°入射してこれを透過してフロントモニタ素子に入射する。
FIG. 7 shows the incident light on the front monitor element when the optical thin film is used only as the wavelength selection film 3a and no correction film is provided, and when the optical thin film is used as the wavelength selection film 3a and the
図7に示す通り、半導体レーザ素子2から出射される光ビームが775nmから800nmの間で変動すると、波長選択膜3aを反射してフロントモニタ素子10へ入射する光量は2.5から3.5へ変化する(波長変動による光量変化率40%)が、波長選択膜3aで反射後、補正膜3bを透過してフロントモニタ素子8へ入射する光量は、2.1から2.4にしか変化せず(同14%)、光量変化が補正されている(光量変化率は補正前の40%以下に減少した)。
As shown in FIG. 7, when the light beam emitted from the
このように、本発明の光ピックアップ装置は、半導体レーザ素子の波長変動に対して、フロントモニタ素子8に入射する光量が安定化されている。 Thus, in the optical pickup device of the present invention, the amount of light incident on the front monitor element 8 is stabilized with respect to the wavelength variation of the semiconductor laser element.
上記の実施例では、波長選択膜3aおよび補正膜3bを同一組成の光学薄膜で構成したが、補正膜3bは、波長選択膜3aの波長による反射率変動と逆傾向の特性を備えることにより、波長選択膜3aによってフロントモニタ素子に導かれる光量の光源の波長変動による変化を補正することが可能であれば、波長選択膜3aと同一組成である必要はない。
In the above embodiment, the wavelength selection film 3a and the
上記の実施形態および実施例は、本発明の理解を容易にするために例示として記載されたものであって、本発明は本明細書または添付図面に記載された具体的な構成および配置のみに限定されるものではないことに留意すべきである。本明細書に記載した具体的構成、手段、方法、および装置は、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、当該分野において公知の他の多くのものと置換可能であることを、当業者は理解すべきであり、そして容易に認識する。 The above embodiments and examples are described as examples for facilitating the understanding of the present invention, and the present invention is limited to the specific configurations and arrangements described in this specification or the accompanying drawings. It should be noted that it is not limited. Those skilled in the art will recognize that the specific configurations, means, methods, and apparatus described herein can be replaced with many others known in the art without departing from the spirit and scope of the present invention. Should be understood and easily recognized.
例えば、本発明は、レーザ光を使用する測定系において、正確な測定を達成するために光源から出射されるレーザ光の光量をモニタする必要があるとき一般に応用し得、特に、使用環境上、装置の大きさが制限される場合や低コストでの製造が求められる場合に応用が期待される。 For example, the present invention can be generally applied when it is necessary to monitor the amount of laser light emitted from a light source in order to achieve accurate measurement in a measurement system that uses laser light. Applications are expected when the size of the device is limited or when manufacturing at low cost is required.
この場合、測定装置を、測定対象物に照射するための光を出射するレーザ光源と、測定対象物で反射した光を受光する受光素子と、光源が出射する光の光量をモニタするためのモニタ素子と、光源から測定対象物への光路中に存在して光源からの光の一部をモニタ素子に導き残りを測定対象物に導く第1光学要素と、第1光学要素からモニタ素子への光路中に存在する第2光学要素とを備え、第1光学要素によってモニタ素子に導かれる光量が光源の波長変動により変化するとき、第2光学要素がその光量変化を補正する構成とすればよい。 In this case, the measuring device has a laser light source that emits light for irradiating the measurement object, a light receiving element that receives light reflected by the measurement object, and a monitor for monitoring the amount of light emitted from the light source. A first optical element that is present in the optical path from the light source to the measurement object and that directs a part of the light from the light source to the monitor element and guides the remainder to the measurement object; and from the first optical element to the monitor element A second optical element existing in the optical path, and the second optical element corrects the change in the amount of light when the amount of light guided to the monitor element by the first optical element changes due to wavelength variation of the light source. .
1 第1受発光ユニット(レーザ光源および受光素子)
2 第2受発光ユニット(レーザ光源および受光素子)
3 ビームスプリッタ
3a ビームスプリッタに形成された波長選択膜
3b ビームスプリッタに形成された補正膜(補償膜)
4 コリメートレンズ
5 立上ミラー
5a 立上ミラーに形成されたミラー膜
5b 立上ミラーに形成された補正膜(補償膜)
6 対物レンズ
7 光ディスク
8 フロントモニタ素子
9 開口制限
10 1/2波長板
1 First light emitting / receiving unit (laser light source and light receiving element)
2 Second light emitting / receiving unit (laser light source and light receiving element)
3 Beam splitter 3a Wavelength selection film formed on the
4 Collimating lens 5 Rising mirror 5a Mirror film formed on the rising
6
Claims (6)
第1光学要素によってモニタ素子に導かれる光量が光源の波長変動により変化するとき、第2光学要素がその光量変化を補正する光ピックアップ装置。 A laser light source that emits light for irradiating an optical disk, a light receiving element that receives light reflected on the optical disk, a monitor element for monitoring the amount of light emitted from the light source, and an optical path from the light source to the optical disk A first optical element that guides part of the light from the light source to the monitor element and guides the rest to the optical disc, and a second optical element that exists in the optical path from the first optical element to the monitor element,
An optical pickup device in which a second optical element corrects a change in the amount of light when the amount of light guided to the monitor element by the first optical element changes due to wavelength variation of the light source.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009199631A (en) * | 2008-02-19 | 2009-09-03 | Ricoh Co Ltd | Optical information reproducing device |
US8154962B2 (en) | 2006-10-18 | 2012-04-10 | Hitachi Media Electronics Co., Ltd. | Optical pickup and optical information recording and reproducing device |
-
2004
- 2004-11-11 JP JP2004327860A patent/JP2006139844A/en active Pending
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