JP2007520833A - ２波長レーザダイオード使用のための光検出器 - Google Patents

Abstract

２波長レーザダイオード使用のための光検出器が開示される。本発明によると、ＤＶＤ用レーザビームおよびＣＤ用レーザビームをそれぞれ検出するために１２分割されたフォトダイオードを備えることによって、光ピックアップは２波長レーザダイオードを容易に適用できる。

Description

本発明は光検出器に関し、詳細には、光ディスクの種類のよって２波長レーザダイオードから相違に照射されるレーザビームを検出し電気的な信号に変換する光ピックアップの光検出器に関する。

光記録再生装置は、光ディスクにデータを記録および記録されたデータをユーザが認識可能な信号に再生する装置であって、データの記録および再生のため必要となる装置の１つが光ピックアップである。データを記録する場合、光ピックアップは光ディスクの表面にあるレーザビームを照射しピットを形成する。また、記録されたデータを再生する場合、光ピックアップは光ディスクに形成されたピット情報を光学的に読み出し電気的な信号に出力する。このため、光ピックアップはレーザビームを照射するレーザダイオード、回折格子、レーザビームの偏向調節のためのビームスプリッター、光経路形成のための多数のレンズ、信号検出のためのセンサーなど、多数の光学素子からなっている。

一方、データの記録および再生に使用される光ディスクの種類は、一般にＣＤとＤＶＤから大分される。従って、最近にはＣＤおよびＤＶＤにデータを記録及び／または再生できる機能を備えている光記録再生装置が普遍化されている傾向である。係る光記録再生装置は、データを記録および／または再生しようとする場合、ＣＤおよびＤＶＤに応じて相違した波長を有するレーザビームを照射する。このために、従来の光記録再生装置は、ＣＤ用レーザダイオードおよびＤＶＤ用レーザダイオードを別に備えて、これによりＣＤ用光学部およびＤＶＤ用光学部も別に備えなければならない。

しかしながら、前述した従来の光ピックアップは、２つのレーザダイオードを備えることにより複雑な光学系構造を有する。即ち、光ピックアップをなす光学素子の個数が増加し、これにより光学系構造も複雑になる。特に、従来の光ピックアップにおいて、２つのレーザダイオードから照射されるレーザビームの光軸を一致させるために２つのＬＤに対して共通光路を有する光学素子（例えば、ビームスプリッタ、フォトダイオード）を組立てる場合に複雑な組立工程を必要にする。従って、従来の光ピックアップは組立の難しさによる生産性減少、工程収率の低下、光学素子の増加による製造コストの上昇といった問題点を抱えている。

本発明の技術的な課題は、２波長レーザダイオードから照射されるレーザビームを使用可能に検出することによって光ピックアップ装置の単純化、小型化、および低コストを求めることのできる光ピックアップに備えられる光検出器を提供することにある。

前述した技術的な課題を解決するために、本発明は１２分割の光検出器を用いて２波長レーザダイオードを容易に適用できることを特徴とする。

なお、２波長レーザダイオードはＤＶＤ用レーザビームおよびＣＤ用デーザビームを照射する。光検出器は、ＤＶＤあるいはＣＤから反射されるレーザビームからトラッキングエラー信号およびフォーカシングエラー信号を生成する。このために、光検出器はＤＶＤから反射されるレーザビームを検出するため８分割された検出器、およびＣＤから反射されるレーザビームを検出するために４分割された検出器に分離される。

光記録再生装置にＤＶＤ−Ｒ／ＤＶＤ±ＲＷのいずれかが装着された場合、光検出器は非点収差法によりＤＶＤフォーカシングエラー信号を算出し、差動プッシュプル法によりトラッキングエラー信号を算出する。また、光記録再生装置にＤＶＤ−ＲＯＭが装着された場合、光検出器は非点収差法によりＤＶＤフォーカシングエラー信号を算出し、位相差検出法によりトラッキングエラー信号を算出する。また、光記録再生装置にＣＤが装着された場合、光検出器は非点収差法によりＣＤフォーカシングエラー信号を算出し、位相差検出法によりトラッキングエラー信号を算出する。これにより、２波長レーザダイオードが備えられても光ピックアップ系構造は簡単化され得る。

本発明の前述のような目的および他の特徴は添付図面に基づいて本発明の好適な実施例を詳細に説明することによって明白になる。

図１は本発明の好適な実施例に係る光ピックアップを概略的に示す図である。

同図に示すように、本発明に係る光ピックアップ１００は２波長レーザダイオード１１０、回折格子１２０、ビームスプリッタ１３０、集光レンズ１４０、対物レンズ１５０、および光検出器１６０を含んでいる。

まず、本発明に係る光ピックアップ１００は、光記録再生装置（図示せず）に備えられ、光ディスク１００ａに記録されているデータを光学的に読み出して電気的な信号に変換出力する。なお、光記録再生装置は光ディスク１００ａにデータを記録および／または再生する機器であって、ＣＤＰ（ＣＤプレーヤ）、ＤＶＤＰ（ＤＶＤプレーヤ）、ＤＶＤＲ（ＤＶＤレコーダー）などが例に挙げられる。また、光ディスク１００ａはデータが記録される光記録媒体であって、ＤＶＤ（例えば、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ）およびＣＤ（例えば、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−ＲＯＭ）から区分され、またそれに限定されない。なお、Ｒはデータを１回だけ記録でき、±ＲＷ、ＲＡＭはデータを何回も記録できる。

２波長レーザダイオード（以下ＬＤと称する）１１０は相異なる波長の光を照射するＤＶＤ用光源１１２およびＣＤ用光源１１４が１つのケースからなっている。図１において、ＤＶＤ用光源１１２から照射される光の経路は一点鎖線、ＣＤ用光源１１４から照射される光の経路は二点鎖線、各光の中心光経路は点線で図示した。

光記録再生装置（図示せず）にＤＶＤが装着されれば、ＤＶＤ用光源１１２はほぼ６５０ｎｍの波長を有する可視光線を放出し、ＣＤが装着されればＣＤ用光源１１４はほぼ７８０ｎｍの赤外線を放出する。係るＤＶＤ用光源１１２またはＣＤ用光源１１４は光ディスク１００ａに所定の信号を記録するか、記録された信号を読み出すために使用され、所定の間隔（ｄ）だけ離隔されている。

回折格子１２０は、２波長ＬＤ１１０から照射された所定波長のレーザビームを少なくとも３つのビームに分離する。つまり、回折格子１２０を通過した所定波長のレーザビームは格子上に形成された回折溝により直進する０次ビームおよび所定の回折角により進行する−１次ビームから分離される。これは、後述する対物レンズ１５０の移動時に発生するＴＥ信号のＤＣオフセットを最小化するために分割されたレーザビームを使用する。なお、０次ビームは回折された光中の中心光であり、＋１次ビームは第１周辺光、−１次ビームは第２周辺光として適用される。

ビームスプリッタ１３０は、回折格子１２０から分離された３−ビームが光ディスク１００ａに照射されるようにし、光ディスク１００ａから反射されたレーザビームが後述する光検出器１６０に入射されるようにする。

集光レンズ１４０は、一種のコリメートレンズであって、ビームスプリッタ１３０により所定の回折角を有するレーザビームを平行光に変換出力する。

対物レンズ１５０は、集光レンズ１４０から出力されたレーザビームを光ディスク１００ａに集束させる。そして、対物レンズ１５０はアクチュエータ（図示せず）によりフォーカシングサボおよびトラッキングサボを行う。

光ディスク１００ａの表面で反射されたレーザビームは再度対物レンズ１５０、集光レンズ１４０、およびビームスプリッタ１３０を経て光検出器１６０の所定位置に入射する。光検出器１６０は光ディスク１００ａから反射されてきた光を検出して電気的な信号に変換する一種のフォトダイオードＩＣであって、公知の技術であるのでその詳説は除く。

但し、本発明において、光検出器１６０は図２に図示されたような形態を持つ。

図２に示すように、本発明に係る光検出器１６０は１２分割検出器であって、ＤＶＤセンサー１６２およびＣＤ用センサー１６４を有する。ＤＶＤセンサー１６２およびＣＤセンサー１６４はそれぞれの中心から中心までの所定の距離（ｄ’）だけ離隔されている。所定の距離（ｄ’）はＤＶＤ用光源１１２およびＣＤ用光源１１４の間隔（ｄ）、ビームスプリッタ１３０の厚さ／位置／角度など、光学素子の特性を考慮して算出された距離である。例えば、所定の距離（ｄ’）はスプリッタ１３０の厚さに比例する。

第１検出器として適用されたＤＶＤセンサー１６２はＤＶＤから反射されたレーザビームを受光および検出する。このため、ＤＶＤセンサー１６２は４領域Ａ，Ｂ、Ｃ、Ｄに分割された第１中心センサー１６２ａ、それぞれ２領域（ＥとＦ、ＧとＨ）に分割された第１および第２周辺センサー１６２ｂ、１６２ｃからなる。そして、回折格子１２０により分離されたビームのうち０次ビームは第１中心センサー１６２ａに、＋１次ビームは第１周辺センサー１６２ｂに、−１次ビームは第２周辺センサー１６２ｃに入射する。

以下、説明の便宜上、分割された各領域から検出された信号の記号はその信号が検出された領域と同一記号を使用する。

ＤＶＤセンサー１６２から検出された信号（ＡないしＨ）は第１フォーカシングエラー（Ｆｏｃｕｓｉｎｇ Ｅｒｒｏｒ、以下、ＦＥと称する）信号、第１および第２トラッキングエラー（以下、ＴＥと称する）信号を生成する。

詳説すると、第１ＦＥ信号は第１中心センサー１６２ａから分割検出された信号Ａ，Ｂ、Ｃ、Ｄおよび非点収差法により生成される。これは、光ディスク１００ａがＤＶＤである場合、ＤＶＤから反射されたレーザビームはビームスプリッタ１３０を透過する際に所定の非点収差を有するからである。非点収差法、後述する差動プッシュプル法（以下、ＤＰＰと称する）、位相差検出法（以下、ＤＰＤと称する）、あるいは３−ビーム法は公知技術であって、当業者であれば簡単に導出できる技術であるので詳説は除く。

また、第１および第２ＴＥ信号はＤＶＤセンサー１６２から検出された信号（ＡないしＨ）およびＤＰＰ法、ＤＰＤ法、あるいは３−ビーム法により生成される。本発明において、ＤＶＤセンサー１６２は光ディスク１００ａがＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷである場合、ＤＰＰ方式により第１ＴＥ信号を生成し、光ディスクがＤＶＤ―ＲＯＭである場合はＤＰＤ法に基づいて第２ＴＥ信号を生成する。

一方、第２検出器として適用されたＣＤセンサー１６４は、ＣＤから反射されたレーザビームを受光および検出して第２ＦＥ信号および第３ＴＥ信号を生成する。このために、ＣＤセンサー１６４は４領域Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌに分割されている。即ち、第２ＦＥ信号はＣＤセンサー１６４から分割検出された信号Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌおよび非点収差法により生成され、第３ＴＥ信号はＣＤセンサー１６４から分割検出された信号Ｉ、Ｊ、Ｋ、ＬおよびＤＰＤあるいは３ビーム法により生成される。本発明の場合、ＣＤセンサー１６４はＤＰＤ方式に基づいて第３ＴＥ信号を生成する。

これは、各レーザビームの波長により回折格子１２０による回折角度が異なり、ＤＶＤとＣＤのトラックピッチがそれぞれ０．７４μｍ、１．６μｍと相異なるので、３−ビーム法を使用する場合、相異なる回折角度に対応するレーザビームの位相調節が難しいためである。つまり、回折格子１２０によりＤＶＤおよびＣＤに結像するレーザビームの位相が異なることから発生する位相調整の難しさを解消するために、ＣＤの場合ＤＰＤ法に基づいてＴＥ信号を生成する。

係る光ディスク１００ａの種類に応じてＦＥ信号およびＴＥ信号を生成する方法について詳説すると次の通りである。

図３Ａないし図３Ｃは図２に図示された光検出器の回路図をより詳細に示した図である。

先ず図３Ａは、図１の光ディスクがＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷのいずれか１つである場合、第１ＴＥ信号の検出方法を説明するために図３に示した光検出器の一部を示す回路図である。

図３Ａに基づくと、光検出器１６０は第１ＴＥ信号を生成するための第１算出部１６６を更に含む。第１算出部１６６はＤＰＰ方式により第１ＴＥ信号を生成する。生成された第１ＴＥ信号は光ディスク１００ａがＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷのいずれか１つである場合、光ピックアップ１００のトラッキングサボに使用される。

このため、第１算出部１６６は第１加算器１６６ａ、第２加算器１６６ｂ、第３加算器１６６ｃ、第１減算器１６６ｄ、第２減算器１６６ｅ、第３減算器１６６ｆ、増幅器１６６ｇ、および第４減算器１６６ｈを含む。

第１加算器１６６ａは、０次ビームの各信号Ａ、Ｂ、Ｃ，ＤのうちＢおよびＣを加算（Ｂ＋Ｃ）し、第２加算器１６６ｂはＡおよびＤを加算（Ａ＋Ｄ）する。第１減算器１６６ｄは（Ｂ＋Ｃ）から（Ａ＋Ｄ）を減算（（Ｂ＋Ｃ）−（Ａ＋Ｄ））する。これは（Ｂ＋Ｃ）および（Ａ＋Ｄ）の位相差が異なるからである。

第２減算器１６６ｅは＋１次ビームの信号Ｅ、Ｆを適応的に減算（Ｆ−Ｅ）し、第３減算器１６６ｆは−１次ビームの信号Ｇ、Ｈを適応的に減算（Ｈ−Ｇ）する。第３減算器１６６ｃは（Ｆ−Ｅ）と（Ｈ−Ｇ）を加算（（Ｈ−Ｇ）＋（Ｆ−Ｅ））する。これは（Ｆ−Ｅ）と（Ｈ−Ｇ）の位相差が同一であるからである。

増幅器１６６ｇは第３加算器１６６ｃから出力された信号を所定の倍数（Ｋ）増幅（Ｋ｛（Ｈ−Ｇ）＋（Ｆ−Ｅ）｝）する。なお、Ｋは０次ビームと−１次ビームの光量比に対応する利得値であって、所定のルックアップテーブル（図示せず）状として設定されている。

第４減算器１６６ｈは、（Ｂ＋Ｃ）―（Ａ＋Ｄ）からＫ｛（Ｈ−Ｇ）＋（Ｆ−Ｅ）｝を減算して第１ＴＥ信号「｛（Ｂ＋Ｃ）−（Ａ＋Ｄ）｝−Ｋ｛（Ｈ−Ｇ）＋（Ｆ−Ｅ）｝」を出力する。これによって、ＤＰＰ方式により光ディスク１００ａの第１ＴＥ信号が算出される。

図３Ｂは図１の光ディスクがＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷのいずれか１つである場合第１ＦＥ信号の検出方法、およびＤＶＤ−ＲＯＭである場合第２ＴＥ信号の検出方法を説明するため図３に図示された光検出器の一部を図示した回路図である。

図３Ｂに基づくと、光検出器１６０は第２算出部１６７を更に含む。第２算出部１６７は非点収差法により光ディスク１００ａの第１ＦＥ信号を生成する。更に、第２算出部１６７はＤＰＤ方式により光ディスク１００ａの第２ＴＥ信号を生成する。なお、生成された第１ＦＥ信号は光ディスク１００ａがＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭのうち１つである場合に光ピックアップ１００のフォーカシングサボに使用され、第２ＴＥ信号は光ディスク１００ａがＤＶＤ−ＲＯＭである場合に光ピックアップ１００のトラッキングサボに使用される。

このため、第２算出部１６７は第４加算器１６７ａ、第５加算器１６７ｂ、および第５減算器１６７ｃを含む。第４加算器１６７ａは、０次ビームの各信号Ａ、Ｂ、Ｃ，ＤのうちＢおよびＤを加算（Ｂ＋Ｄ）し、第５加算器１６７ｂはＡおよびＣを加算（Ａ＋Ｃ）する。第５減算器１６７ｃは（Ａ＋Ｃ）から（Ｂ＋Ｄ）を減算（（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ））する。即ち、最終出力された「（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）」は光ディスク１００ａの種類により第１ＦＥ信号および第２ＴＥ信号として使用される。

図３Ｃは、図１の光ディスクがＣＤである場合、第２ＦＥ信号および第３ＴＥ信号の検出方法を説明するため図３に図示された光検出器の一部を図示した回路図である。

図３Ｃに基づくと、光検出器１６０は第３算出部１６８を更に含む。第３算出部１６８は非点収差法に基づいて第２ＦＥ信号を生成し、ＤＰＤ方式により第３ＴＥ信号を生成する。生成された第２ＦＥ信号および第３ＴＥ信号は光ディスク１００ａがＣＤである場合、光ピックアップ１００のフォーカシングサボおよびトラッキングサボに使用される。

このため、第３算出部１６８は、第６加算器１６８ａ、第７加算器１６８ｂ、第６減算器１６８ｃを含む。第６加算器１６８ａは、ＣＤセンサー１６４から検出された信号Ｉ、Ｊ、Ｋ、ＬのうちＪおとびＬを加算（Ｊ＋Ｌ）し、第７加算器１６８ｂはＩおよびＫを加算（Ｉ＋Ｋ）する。第６減算器１６８ｃは（Ｉ＋Ｋ）から（Ｊ＋Ｌ）を減算（（Ｉ＋Ｋ）−（Ｊ＋Ｌ））する。 最終に出力された「（Ｉ＋Ｋ）−（Ｊ＋Ｌ）」は第２ＦＥ信号および第３ＴＥ信号である。

前述した光ディスク１００ａの種類によるＦＥ信号およびＴＥ信号の生成方式を簡略ながら整理すると次の通りである。

表１に基づくと、２波長レーザＬＤ１１０を使用する場合、光ディスク１００ａにデータを記録および記録されたデータを再生する時の演算は光ディスク１００ａの種類別設定された方式に基づいて算出される。

一方、図４は図３Ａないし図３Ｃに図示された光検出器の回路図を概略的に示す図である。

同図に示すように、光検出器１６０にはスイッチング部１７０が更に設けられる。スイッチング部１７０はＤＰＰ方式により生成された第１ＴＥ信号およびＤＰＤ方式により生成された第２ＴＥ信号のうち１つを光ディスク１００ａの種類に応じて適応的に選択出力する。例えば、光ディスク１００ａがＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷのいずれかである場合、スイッチング部１７０は第１算出部１６６から算出された第１ＴＥ信号を選択出力し、このときに第１ＦＥ信号が共に出力される。

また、光ディスク１００ａがＤＶＤ−ＲＯＭである場合、スイッチング部１７０は第２算出部１６７から算出された第２ＴＥ信号を選択出力し、このとき第１ＦＥ信号が共に出力される。なお、スイッチング部１７０の選択は光ピックアップ１００の全般的な動作を制御する制御部（図示せず）の制御によりなされる。

一方、第３算出部１６８から算出された第３ＴＥ信号はＤＰＤ方式のみならず３−ビーム方式によっても算出できる。３−ビーム方式は、ＤＶＤとＣＤのトラックピッチの最小公倍数トラックに３−ビームが結晶されるべく回折角度を調整することにより使用可能となる。これはＤＶＤとＣＤのトラックピッチが異なるからである。

一方、前述の本発明に係る光検出器１６０を２波長レーザビームを放出する光ピックアップ１００に適用すると、図１に示すように単純な光学系を使用しＦＥ信号およびＴＥ信号を検出できる。

今まで説明したように、本発明に係る光検出器によると、光検出器を２波長レーザビームを使用する光ピックアップに適用することが可能である。特に、本発明に係る光検出器により必要な光学素子の個数が減ることにつれ、光ピックアップの小型化、単純化、組立性、低コスト、部品の最小化などの改善効果が発生し、これによる信頼性の構成により光ピックアップの生産性も向上される。

以上、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を図示および説明してきたが本発明の保護範囲は、前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。

本発明は光ディスクの種類に応じて２波長レーザダイオードから相違に照射されるレーザビームを検出し電気的な信号に変換する光ピックアップの１２分割光検出器に関する。

本発明の好適な実施形態に係る光ピックアップを概略的に示す図である。 図１に図示された光検出器をなす各センサーの配置関係を概略的に示す図である。 図２に図示された光検出器の回路図をより詳細に示す図である。 図２に図示された光検出器の回路図をより詳細に示す図である。 図２に図示された光検出器の回路図をより詳細に示す図である。 図３ＡないしＣに図示された光検出器の回路図を概略的に示す図である。

Claims (6)

1. ２波長光源から出射された光が少なくとも３つの光に分割された後光記録媒体で反射されれば、反射された前記光を検出する光検出器において、
   ８分割されており、前記光記録媒体で反射された前記３つの光を検出し電気的な信号に変換する第１検出器と、
   前記第１検出器で変換された電気的な信号から差動プッシュプル法に基づいて第１トラッキングエラー信号を算出する第１算出部と、
   前記第１検出器で変換された電気的な信号から非点収差法に基づいて第１フォーカシングエラー信号を算出し、位相差検出法に基づいて第２トラッキングエラー信号を算出する第２算出部と、
   ４分割されており、前記光記録媒体で反射された前記３つの光を検出し電気的な信号に変換する第２検出器と、
   前記第２検出器で変換された電気的な信号から前記非点収差法に基づいて第２フォーカシングエラー信号および前記位相差検出法に基づいて第３トラッキングエラー信号を算出する第３算出部とを含むことを特徴とする光検出器。
2. 前記第１検出器は、
   上下左右２つずつ分割された４分割領域を有し、前記光記録媒体で反射された前記少なくとも３つの光のうち中心光を検出し電気的な信号に変換する第１中心センサーと、
   上下および左右のうちいずれかに分割された２分割領域を有し、前記光記録媒体で反射された前記少なくとも３つの光のうち第１周辺光を検出して電気的な信号に変換する第１周辺センサーと、
   前記上下および左右のうちいずれかに分割された前記２分割領域を有し、前記光記録媒体で反射された前記少なくとも３つの光のうち第２周辺光を検出する第２周辺センサーとを含むことを特徴とする請求項１に記載の光検出器。
3. 前記記録媒体は、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷ、およびＣＤのいずれか１つであることを特徴とする請求項１に記載の光検出器。
4. 前記光記録媒体の種類に応じて前記第１および第２トラッキングエラー信号のいずれか１つを選択出力するスイッチング部を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の光検出器。
5. 前記光記録媒体がＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷのいずれか１つである場合、前記スイッチング部は前記第１算出部から算出された前記第１トラッキングエラー信号を選択出力し、前記光記録媒体がＤＶＤ−ＲＯＭである場合、前記スイッチング部は前記第２算出部から算出された前記第２トラッキングエラー信号を選択出力することを特徴とする請求項４に記載の光検出器。
6. 前記第３算出部は前期候記録媒体が前記ＣＤである場合、前記第２フォーカシングエラー信号および第３トラッキングエラー信号を算出することを特徴とする請求項３に記載の光検出器。

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