JP2006209933A

JP2006209933A - 光ピックアップ装置およびこの光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置。

Info

Publication number: JP2006209933A
Application number: JP2005256817A
Authority: JP
Inventors: Chikara Tanioka; 主税谷岡
Original assignee: Toshiba Samsung Storage Technology Corp
Current assignee: Toshiba Samsung Storage Technology Corp
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2005-09-05
Publication date: 2006-08-10
Also published as: EP1679700A2; HK1097086A1; US20060193234A1; EP1679700A3

Abstract

【課題】光学部品のスペックは高くなくてよく、高性能で、しかも小型のピックアップにも収容できる光ピックアップ装置およびこれを備えた光ディスク装置を提供すること。
【解決手段】第１の波長の光ビームを放射する第１の光源と、前記第１の波長より長い第２の波長の光ビームを放射する第２の光源と、前記第２の波長より長い第３の波長の光ビームを放射する第３の光源と、前記第１の波長の光ビームを透過し前記第２の波長の光ビームを反射する第１のダイクロイック素子と、前記第１の波長と前記第２の波長の光ビームを反射して前記第３の波長の光ビームを透過させる第２のダイクロイック素子と、前記第１のダイクロイック素子および前記第２のダイクロイック素子を介して得られた、前記第１の波長の光ビーム、前記第２の波長の光ビーム、および前記第３の波長の光ビームを透過させディスクに照射する対物レンズと、を備えてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、 CD、DVD、HD−DVD互換の光学系を有する光ピックアップ装置およびこの光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置に関する。

例えば非特許文献１の２９頁の「5.ピックアップ構成」の欄にはHD−DVD、DVD、CD 互換の光ピックアップ構成が記載されている。

この文献に記載されているピックアップの構成は、HD−DVD用LD（レーザダイオード）の直後に、送／受光系分波のための偏光ビームスプリッタあるいは、ハーフミラーが置かれ、その後にDVD用 LDからの光ビームとの合波がなされている。また、HD−DVD用LD の光ビームは反射することなく、光ディスクに集光される構造となっている。

しかし、上記文献の構成では、前記送／受光系分波のための偏光ビームスプリッタあるいは、ハーフミラーが設けられており、ハーフミラーである場合には、光学系の効率が低くなる。偏光ビームスプリッタを用いた偏光光学系である場合、DVD用LDからの光ビームとの合波手段は、偏光と波長に対して求めるスペックが複雑となり、ほとんど実現不可能である。また、上記の構造では、全体としての光学系が長くなり、小型の光ピックアップには収まらない。
池中清乃, 微小光学研究グループ機関紙 Vol. 22 No.3 p25-29（２００４年９月発行）

上述のように、従来のHD−DVD、DVD、CD 互換の光ピックアップの構造は、光学部品に求めるスペックが高度となり, また, 小型のピックアップに収まらないという問題があった。

本発明は、上述のような従来のHD−DVD、DVD、CD 互換の光ピックアップの構造の問題にかんがみてなされたもので、光学部品のスペックは高くなくてよく、しかも小型のピックアップにも収容できる光ピックアップ装置およびこの光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１によれば、第１の波長の光ビームを放射する第１の光源と、前記第１の波長より長い第２の波長の光ビームを放射する第２の光源と、前記第２の波長より長い第３の波長の光ビームを放射する第３の光源と、前記第１の波長の光ビームを透過し前記第２の波長の光ビームを反射する第１のダイクロイック素子と、前記第１の波長と前記第２の波長の光ビームを反射して前記第３の波長の光ビームを透過させる第２のダイクロイック素子と、前記第１のダイクロイック素子および前記第２のダイクロイック素子を介して得られた、前記第１の波長の光ビーム、前記第２の波長の光ビーム、および前記第３の波長の光ビームを透過させディスクに照射する対物レンズと、を備えてなることを特徴とする光ピックアップ装置を提供する。

本発明の請求項１２によれば、第１の波長の光ビームを放射する第１の光源と、前記第１の波長より長い第２の波長の光ビームを放射する第２の光源と、前記第２の波長より長い第３の波長の光ビームを放射する第３の光源と、前記第１の波長の光ビームを透過し前記第２の波長の光ビームを反射する第１のダイクロイック素子と、前記第１の波長と前記第２の波長の光ビームに対して作用する偏光ビームスプリッタと、前記第１の波長と前記第２の波長の光ビームを反射して前記第３の波長の光ビームを透過させる第２のダイクロイック素子と、この第２のダイクロイック素子により反射および透過した光ビームを透過させるコリメートレンズと、このコリメートレンズを通過してきた前記第１、第２、第３の波長の光ビームを透過させディスクに照射する対物レンズと、この対物レンズの前記ディスクの設けられていない側に設けられた偏光素子および開口制限素子と、前記第１の波長および前記第２の波長の光ビームに対応して、前記ディスクにより反射された光を前記第１のダイクロイック素子および前記第２のダイクロイック素子により反射した後、受光する第１の光検出器と、前記第３の波長の光ビームに対応して、前記ディスクにより反射された光を前記第２のダイクロイック素子を透過した後、分光する分光手段と、この分光手段により分光された光を受光する第２の光検出器と、を備えてなることを特徴とする光ピックアップ装置を提供する。

本発明の請求項１４によれば、記録媒体にレーザダイオードのビームスポットを形成して情報の記録、再生を行う光ピックアップ装置を備え、この光ピックアップ装置は請求項４または請求項１２のいずれかによる光ピックアップ装置であることを特徴とする光ディスク装置を提供する。

本発明によれば、光学部品のスペックは高くなくてよく、高性能で、しかも小型のピックアップにも収容できる光ピックアップ装置およびこの光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置が得られる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１に本発明の光ピックアップ装置の一実施形態の構成例を示す。記録媒体であるディスク１５にレーザダイオード１１ａ，１１ｂ，１１ｃのビームスポットを形成して情報の記録・再生を行う光ピックアップ装置を光ディスク装置に備える。この光ピックアップ装置は、出力する波長が各々異なる３つの光ビームを放射する光源であるレーザダイオード１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、レーザダイオード１１ａからの放射レーザ光を通過させ、レーザダイオード１１ｂから放射されるレーザ光を反射させるダイクロイック薄膜を備えた、例えばダイクロイックプリズムである第１のダイクロイック素子１２と、この第１のダイクロイック素子１２から出たレーザ光を通過させる偏光ビームスプリッタ１３と、この偏光ビームスプリッタ１３を通過した光を反射し、レーザダイオード１１ｃから放射されたレーザ光を通過させるダイクロイック薄膜を備えた、例えばダイクロイックミラーである第２のダイクロイック素子１４とを備える。ダイクロイック薄膜として誘電体多層膜が用いられる。

この第２のダイクロイック素子１４を反射した光および通過した光を反射させディスク１５に当てるとともに、そのディスク１５から反射した反射光を再び反射して上記第２のダイクロイック素子１４に当てる立上げミラー１６と、この立上げミラー１６で反射されたディスク１５からの反射光を第２のダイクロイック素子１４に当て、第２のダイクロイック素子１４により反射された光を上記偏光ビームスプリッタ１３により反射させこの反射された光を受光する第１の光検出器１７ａを備える。またレーザダイオード１１ｂと第１のダイクロイック素子１２の間に設置された結合レンズ１８ｂと、レーザダイオード１１ｃと第２のダイクロイック素子１４との間に設置された例えばホログラムである分光手段１９および結合レンズ１８ｃと、第２のダイクロイック素子１４と立上げミラー１６の間に設置されたコリメートレンズ２０と、立上げミラー１６とディスク１５の間に設置された例えば１／４波長板または偏光ホログラムである偏光素子、および波長選択性開口制限素子を有する光学部材２１と、対物レンズ２２とを備える。

HD−DVD、DVD、CD の3波長の光を受光検知できる、即ち互換性を有する光ピックアップ装置では、3つのレーザダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃから放射される光ビームを1つの対物レンズ２２に導く必要がある。このとき、波面収差の発生を抑え、光利用効率を高く保たなくてはならない。さらに、スリム型光ピックアップでは、光学系全体のサイズをコンパクトにする必要がある。本発明のこの実施形態では、これらを以下に述べるように実現する。この実施形態を、その構成を示す図１を用いて説明する。

第１の光源であるレーザダイオード１１ａは、HD−DVD用波長405nm帯の光ビームを放射する。この放射されたレーザ光は、第１のダイクロイック素子１２および偏光ビームスプリッタ１３を透過する。

通常、ガラス部品を用いる場合、反射より透過の方が波面収差が発生しにくいので、波面収差特性のもっとも厳しいHD−DVD光学系にこの構成、即ち第１のダイクロイック素子１２および偏光ビームスプリッタ１３を透過する光学系を用いる。

偏光ビームスプリッタ１３を透過した光は、続いて第２のダイクロイック素子１４で反射する。スリム型ピックアップのサイズに光学系を収めるために、コンパクトディスク（CD）と比較して、光学倍率の大きいHD−DVDの光学系では、このように、第２のダイクロイック素子１４での反射を用いる。

図２に示すように、第２のダイクロイック素子１４は楔形であり、その反射面２１への光軸の入射角θ２１は、CD側で発生する高次収差、ダイクロイック膜の屈折特性を考えて、40°以下に設定することが望ましい。したがって、この場合の出射角θ２２も４０°以下となる。

このようにすれば、CD側で発生する高次収差を抑え、第1の波長の光ビームを高い反射率で反射させることができる。第２のダイクロイック素子１４で反射した光は、その後、コリメートレンズ２０を透過し、立ち上げミラー１６で反射される。立上げミラー１６で反射された光は、光学部材２１に有する１／４波長板で直線偏光が変換されて円偏光となり、波長選択性開口制限素子により波長に応じて適切に開口数が制御される対物レンズ２２を透過して、ディスク１５に至る。ディスク１５で反射された光ビームは、元の道筋を辿る。即ち、対物レンズ２２、光学部材２１を透過して立上げミラー１６で反射され、コリメートレンズ２０を透過し、第２のダイクロイック素子１４で反射されるが、今度は偏光ビームスプリッタ１３で反射されて、第１の光検出器１７ａに到達する。

一方、第２の光源であるレーザダイオード１１ｂは、DVD用波長６５５nm帯の光ビームを放射する。この放射されたレーザ光は、結合レンズ１８ｂを通ってまず第１のダイクロイック素子１２で反射される。

図３に示すように、この第１のダイクロイック素子１２は楔形であり、その反射面３１におけるレーザ光の光軸の入射角θ３１および反射角θ３２は、第１の光源から放射された光ビームが透過する際の波面収差の抑制とダイクロイック膜の屈折特性を考慮して40°以下の入射角および反射角に設定することが望ましい。このようにすれば、第１の波長の光ビームが透過する際の波面収差を抑制しながら、第２の波長の光ビームを高い反射率で反射させることができる。

第１のダイクロイック素子１２で反射された光は、その後は、HD−DVDの上述のレーザダイオード１１ａから放出された光と同じような経路を辿る。すなわち、この反射光は、偏光ビームスプリッタ１３を透過し、第２のダイクロイック素子１４で反射され、コリメートレンズ２０を透過して、立上げミラー１６で反射され、光学部材２１、対物レンズ２２を通ってディスク１５に照射される。ディスク１５から反射された光は、再び対物レンズ２２、光学部材２１を通って立上げミラー１６で反射され、コリメートレンズ２０を透過し、第２のダイクロイック素子１４で反射して、偏光ビームスプリッタ１３で反射されて第１の光検出器１７ａに入射される。

第１の光検出器１７ａは、ディスク１５の記録、再生時に、ディスクの反射光からＲＦ信号、フォーカス信号、トラッキング信号等を得るための光信号を検出するもので、ＨＤ−ＤＶＤ用およびＤＶＤ用の各ディスクの光信号検出に共用される。

また、光学部材２１に有する偏光素子である１／４波長板は、第1の波長の光ビームと第2の波長の光ビームに作用する偏光ホログラムに代えてもよい。

第３の光源であるレーザダイオード１１ｃ、第２の光検出器１７ｂおよび分光手段１９は集積化されて一体的に設けられ分光手段レーザユニットを構成する。レーザダイオード１１ｃは、CD用の波長７８５nm帯の光ビームを放射する。この光ビームは、この光ビームのエネルギーの一部を分光する分光手段１９、結合レンズ１８ｃを通って第２のダイクロイック素子１４を透過する。

この第２のダイクロイック素子１４を透過した光は、コリメートレンズ２０、立上げミラー１６を経て、光学部材２１、対物レンズ２２を通り、コンパクトディスクであるディスク１５に到達する。ディスク１５で反射された光は元の道筋をたどる。即ち、例えば図１では分光手段レーザユニットを用いているので、反射光はここで回折され、レーザダイオード１１ｃ近くに配置された第２の光検出器１７ｂに入射する。この第２の光検出器１７ｂでは、ＣＤ用のディスク１５の記録、再生時に、ディスク１５の反射光からＲＦ信号、フォーカス信号、トラッキング信号等を得るための光信号を検出する。

なお、第１の光源からの光ビームの辿る経路で述べた、光学部材２１に有する偏光素子である１／４波長板で直線偏光が変換されて円偏光となり、波長選択性開口制限素子により波長に応じて適切に開口数が制御された対物レンズ２２を透過して、ディスク１５に至る経路については、第２の光源および第３の光源からの各光ビームにおいても同一の経路を辿ることは言うまでもない。

この実施形態では、レーザダイオード１１ｂと第１のダイクロイック素子１２との間に結合レンズ１８ｂを用いているので、第1の波長の光ビームの光学系と第2の波長の光ビームの光学系とで送光系の光学倍率を変えることができる。また、レーザダイオード１１ｃと第２のダイクロイック素子１４との間に結合レンズ１８ｃを用いているので、第３の波長の光ビームの送光系の光学系の倍率を変えることができる。また、レーザダイオード１１ａと第１のダイクロイック素子１２との間に結合レンズ１８ａを設置することもできる。このようにすれば、レーザダイオード１１ｂと第１のダイクロイック素子１２との間に結合レンズ１８ｂを用いた場合と同様に、第１の波長の光ビームの光学系と第２の波長の光ビームの光学系とにより送光系の光学倍率を変えることが可能となる。

本発明の上記実施形態によれば、新しい光学部品を用いることなく、高性能で、コンパクトな、記録媒体にレーザダイオードのビームスポットを形成して情報の記録・再生を行う３波長互換の光ピックアップ装置およびこの光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置を得ることができる。

すなわち、3つのレーザダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃから放射される光ビームを1つの対物レンズ２２に導くとき、波面収差の発生を抑え、光利用効率を高く保たなくてはならないが、上記実施形態によれば、波面収差特性のもっとも厳しいHD−DVD光学系に第１のダイクロイック素子１２および偏光ビームスプリッタ１３を透過する光学系を用いることにより、波面収差が発生しにくく、光利用効率を高く保つことができる。

また、スリム型光ピックアップでは、光学系全体のサイズをコンパクトにして光学系を収めなければならないが、上記実施形態によれば、コンパクトディスク（CD）と比較して、光学倍率の大きいHD−DVDの光学系に第２のダイクロイック素子１４による反射を用いることにより、光学系全体のサイズをコンパクトにできる。

さらに、上記実施形態によれば、ディスク１５からの反射光の信号を検出する第１の光検出器１７ａは、ＨＤ−ＤＶＤ用およびＤＶＤ用の各ディスクの光信号検出に共用していることにより、３波長互換の光ピックアップ装置としてＣＤ用の第２の光検出器１７ｂと合わせて光検出器の個数を２個に削減できる。

上で説明した光ピックアップ装置は、記録媒体にレーザダイオードのビームスポットを形成して情報の記録、再生を行う光ディスク装置に適用可能である。

本発明の光ピックアップ装置の一実施形態の構成例を示す図である。本発明一実施形態の第２のダイクロイック素子の光の入射、反射の状態を説明するための図である。本発明一実施形態の第１のダイクロイック素子の光の入射、反射の状態を説明するための図である。

符号の説明

１１ａ，１１ｂ，１１ｃ・・・・レーザダイオード、
１２・・・第１のダイクロイック素子、
１３・・・偏光ビームスプリッタ、
１４・・・第２のダイクロイック素子、
１５・・・ディスク、
１６・・・立上げミラー、
１７ａ・・・第１の光検出器、
１７ｂ・・・第２の光検出器、
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ・・・結合レンズ、
１９・・・分光手段、
２０・・・コリメートレンズ、
２１・・・光学部材（偏光ホログラムまたは１／４波長板、および波長選択性開口制限素子）、
２２・・・対物レンズ。

Claims

第１の波長の光ビームを放射する第１の光源と、
前記第１の波長より長い第２の波長の光ビームを放射する第２の光源と、
前記第２の波長より長い第３の波長の光ビームを放射する第３の光源と、
前記第１の波長の光ビームを透過し前記第２の波長の光ビームを反射する第１のダイクロイック素子と、
前記第１の波長と前記第２の波長の光ビームを反射して前記第３の波長の光ビームを透過させる第２のダイクロイック素子と、
前記第１のダイクロイック素子および前記第２のダイクロイック素子を介して得られた、前記第１の波長の光ビーム、前記第２の波長の光ビーム、および前記第３の波長の光ビームを透過させディスクに照射する対物レンズと、
を備えてなることを特徴とする光ピックアップ装置。
前記対物レンズの、前記ディスクの設けられていない側に、開口制限素子を更に設けてなることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
前記第１のダイクロイック素子と前記第２のダイクロイック素子の間に設けられた偏光ビームスプリッタと、この偏光ビームスプリッタにより反射した光を受光する第１の光検出器と、前記対物レンズの、前記ディスクの設けられていない側に設けられた偏光素子とを、さらに有することを特徴とする請求項1記載の光ピックアップ装置。
前記第３の光源から放射した第３の波長の光ビームの前記ディスクから反射した光を分光する分光手段と、この分光された光を受光する第２の光検出器と、
更に有してなることを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ装置。
前記第１の光源と前記第１のダイクロイック素子の間に設けられた第１の結合レンズを更に有することを特徴とする請求項1記載の光ピックアップ装置。
前記第２の光源と前記第１のダイクロイック素子の間に設けられた第２の結合レンズを更に有することを特徴とする請求項1記載の光ピックアップ装置。
前記第２のダイクロイック素子と前記第３の光源との間に設けられた第３の結合レンズを更に有することを特徴とする請求項1記載の光ピックアップ装置。
前記第２のダイクロイック素子は楔形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装置。
前記第２のダイクロイック素子は、前記第１の波長の光ビームおよび前記第２の波長の光ビームの、反射面の光軸に対する入射角が４０°以下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装置。
前記第１のダイクロイック素子は、前記第２の波長の光ビームの、反射面の光軸に対する入射角が、４０°以下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装置。
前記偏光素子は、偏光ホログラム又は１／４波長板であることを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ装置。
第１の波長の光ビームを放射する第１の光源と、
前記第１の波長より長い第２の波長の光ビームを放射する第２の光源と、
前記第２の波長より長い第３の波長の光ビームを放射する第３の光源と、
前記第１の波長の光ビームを透過し前記第２の波長の光ビームを反射する第１のダイクロイック素子と、
前記第１の波長と前記第２の波長の光ビームに対して作用する偏光ビームスプリッタと、
前記第１の波長と前記第２の波長の光ビームを反射して前記第３の波長の光ビームを透過させる第２のダイクロイック素子と、
この第２のダイクロイック素子により反射および透過した光ビームを透過させるコリメートレンズと、
このコリメートレンズを通過してきた前記第１、第２、第３の波長の光ビームを透過させディスクに照射する対物レンズと、
この対物レンズの前記ディスクの設けられていない側に設けられた偏光素子および開口制限素子と、
前記第１の波長および前記第２の波長の光ビームに対応して、前記ディスクにより反射された光を前記第１のダイクロイック素子および前記第２のダイクロイック素子により反射した後、受光する第１の光検出器と、
前記第３の波長の光ビームに対応して、前記ディスクにより反射された光を前記第２のダイクロイック素子を透過した後、分光する分光手段と、
この分光手段により分光された光を受光する第２の光検出器と、
を備えてなることを特徴とする光ピックアップ装置。
前記第３の光源、前記分光手段および前記第２の光検出器は一体的に設けられてなることを特徴とする請求項１２記載の光ピックアップ装置。
記録媒体にレーザダイオードのビームスポットを形成して情報の記録、再生を行う光ピックアップ装置を備え、この光ピックアップ装置は請求項４または１２のいずれかに記載の光ピックアップ装置であることを特徴とする光ディスク装置。