JP2008090979A - 光ピックアップ及び光ディスク装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡易な構成で、同一波長の光ビームを用いる複数種類の光ディスクに対応した光ピックアップを実現する。
【解決手段】使用する光ディスク100の種別に応じて、アクティブ回折素子42を非回折状態又は回折状態とすることにより、光ビームを当該光ディスク100の種別に応じた第1の対物レンズ28A又は第2の対物レンズ28Bに選択的に導光することができる。
【選択図】 図3

Description

本発明は光ピックアップ及び光ディスク装置に関し、例えば複数種類の光ディスクに対応した光ピックアップに適用して好適なものである。
近年、波長が405[nm]の青色レーザを用いたブルーレイディスク(登録商標、以下BDとも呼ぶ)が実用化されている。ブルーレイディスクは従来の光ディスクに比べて格段に短い波長のレーザを用いていることから、同じディスク径でなるDVDの数倍の記録容量を有している。そして、従来のCD(Compact Disk)やDVD(Digital Versatile Disk)と共にこのブルーレイディスクも使用できるようになされた3波長対応の光ディスクドライブも提案されている(例えば、特許文献1参照)。
上述したようにブルーレイディスク用のレーザ光は波長が405[nm]であり、CD用やDVD用のレーザ光とはその波長が大きく異なるため、これら3波長共用の対物レンズを設計することは困難である。
図1は3波長対応の光ピックアップ1を示し、CD/DVD用レーザダイオード2及びBD用レーザダイオード3の2つのレーザ光源を有しているとともに、CD/DVD用対物レンズ4及びBD用対物レンズ5の2つの対物レンズを有している。
装着された光ディスク100がCD又はDVDである場合、光ピックアップ1はCD/DVD用レーザダイオード2から、CD対応の波長780[nm]の赤外レーザ光又はDVD対応の波長650[nm]の赤色レーザ光でなる第1の光ビームを出射し、これを光路合成ビームスプリッタ6に入射する。光路合成ビームスプリッタ6の反射面6Aは、CD/DVD用レーザダイオード2からの第1の光ビームをその波長若しくは偏光方向に基づいて透過し、光路分離ビームスプリッタ7に入射する。
光路分離ビームスプリッタ7の偏光反射面7Aは、CD/DVD用レーザダイオード2からの第1の光ビームをその偏光方向に基づいて透過しコリメータレンズ8に入射する。コリメータレンズ8は第1の光ビームを平行光線に変換し、1/4波長板9によって直線偏光から円偏光へと変換してCD/DVD用対物レンズ4に入射する。
CD/DVD用対物レンズ4は、第1の光ビームを集光して光ディスク100の記録面に照射するとともに、当該記録面で反射された第1の反射光ビームを受光し、1/4波長板9によって往路とは90°異なる偏光方向を有する直線偏光へと変換した後、コリメータレンズ8を介して光路分離ビームスプリッタ7に再入射する。
光路分離ビームスプリッタ7の偏光反射面7Aは、第1の反射光ビームをその偏光方向に基づいて反射し、集光レンズ10を介して光検出器11に照射する。そして光検出器11は、第1の反射光ビームの光量に応じて再生信号やエラー信号等の各種検出信号を生成し、光ディスク装置の信号処理回路に出力する。
一方、装着された光ディスク100がブルーレイディスクである場合、光ピックアップ1はBD用レーザダイオード3から、BD対応の波長405[nm]の青色レーザ光でなる第2の光ビームを出射し、これを光路合成ビームスプリッタ6に入射する。光路合成ビームスプリッタ6の反射面6Aは、BD用レーザダイオード3からの第2の光ビームをその波長若しくは偏光方向に基づいて反射し、上述した第1の光ビームと同一の光路を介して光路分離ビームスプリッタ7に入射する。
光路分離ビームスプリッタ7の偏光反射面7Aは、BD用レーザダイオード3からの第2の光ビームをその偏光方向に基づいて反射し、反射面7Bを介してコリメータレンズ12に入射する。コリメータレンズ12は第2の光ビームを平行光線に変換し、1/4波長板13によって直線偏光から円偏光へと変換してBD用対物レンズ5に入射する。
BD用対物レンズ5は、第2の光ビームを集光して光ディスク100の記録面に照射するとともに、当該記録面で反射された第2の反射光ビームを受光し、1/4波長板13によって往路とは90°異なる偏光方向を有する直線偏光へと変換した後、コリメータレンズ12を介して光路分離ビームスプリッタ7に再入射する。
光路分離ビームスプリッタ7の偏光反射面7Aは、反射面7Bを介して入射する第2の反射光ビームをその偏光方向に基づいて透過し、上述した第1の反射光ビームと同一の光路を介して光検出器11に照射する。そして光検出器11は、第2の反射光ビームの光量に応じて各種検出信号を生成し、光ディスク装置の信号処理回路に出力する。
特開2006−134474公報
ところで、青色レーザを用いる大容量の光ディスクとしては、上述したブルーレイディスクの他にもHD−DVDと呼ばれる規格が実用化されている。このHD−DVDは、ブルーレイディスクと同じ波長(405[nm])のレーザ光を用いるものの、ディスクのカバー層の厚さや対物レンズの開口数に相違があるため、ブルーレイディスク及びHD−DVD共用の対物レンズを設計することは困難である。
従って、ブルーレイディスク及びHD−DVDの双方に対応する光ピックアップには、ブルーレイディスク専用の対物レンズ及びHD−DVD専用の対物レンズを設ける必要がある。一方、上述したようにブルーレイディスク用のレーザ光及びHD−DVD用のレーザ光はどちらも波長405[nm]の青色レーザ光であるから、これら2つのレーザ光を共通のレーザ光源から出射するようにすれば、光ピックアップを簡素化及び小型化でき、さらには低コスト化できると考えられる。
ところが、このような構成の光ピックアップでは、単一のレーザ光源から出射される同波長のレーザ光を、用途に応じてブルーレイディスク専用の対物レンズ又はHD−DVD専用の対物レンズに切り替えて入射させる必要がある。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、簡易な構成で、同一波長の光ビームを用いる複数種類の光ディスクに対応した光ピックアップ及び光ディスクドライブを提案しようとするものである。
かかる課題を解決するため本発明においては、光ビームを出射する光源と、回折格子とカバー板との間に液晶が封入され、当該液晶に対する印加電圧に応じて、光ビームを回折させる回折状態と、光ビームを回折せずに透過する非回折状態とを切り替えるアクティブ回折素子と、アクティブ回折素子を透過した光ビームを集光して第1の光ディスクに照射する第1の対物レンズと、アクティブ回折素子で回折された光ビームを集光して第2の光ディスクに照射する第2の対物レンズと、第1又は第2の光ディスクによって反射された上記光ビームを受光する受光部とを光ピックアップに設けた。
使用する光ディスクの種別に応じてアクティブ回折素子を非回折状態又は回折状態とすることにより、光ビームを当該光ディスクの種別に応じた第1又は第2の対物レンズに選択的に導光することができる。
本発明によれば、使用する光ディスクの種別に応じてアクティブ回折素子を非回折状態又は回折状態とすることにより、光ビームを当該光ディスクの種別に応じた第1又は第2の対物レンズに選択的に導光することができ、かくして、簡易な構成で同一波長の光ビームを用いる複数種類の光ディスクに対応した光ピックアップ及び光ディスクドライブを実現することができる。
以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
(1)光ディスク装置の全体構成
図2において、20は本発明を適用した光ディスク装置を示し、ブルーレイディスク及びHD−DVDの2方式の光ディスク100を再生し得るようになされている。
この光ディスク装置20は、制御部21によって全体を統括制御するようになされており、光ディスク100が装填された状態で、図示しない外部機器からの再生指示等を受け付けると、当該制御部21から駆動部22及び信号処理部23を制御することにより、当該光ディスク100に記録された情報を読み出すようになされている。
実際上、駆動部22は制御部21の制御に基づき、スピンドルモータ24により光ディスク100を所望の回転速度で回転させ、スレッドモータ25により光ピックアップ26を光ディスク100の径方向であるトラッキング方向へ大きく移動させ、さらに2軸アクチュエータ27により対物レンズユニット28を光ディスク100に対して近接又は離隔させる方向であるフォーカス方向及びトラッキング方向の2方向へそれぞれ細かく移動させる。
これと並行して信号処理部23は、光ピックアップ26により対物レンズユニット28から光ビームを光ディスク100の所望トラックに対して照射させ、その反射光の検出結果を基に再生信号を生成し、制御部21を介してこの再生信号を図示しない外部機器へ送出させる。
このとき光ピックアップ26は、装着された光ディスク100の種別に応じた対物レンズ28A又は28B(図3)を用いて出射光ビームを集光し、当該光ディスク100の記録層に焦点を合致させて照射するとともに、当該合焦記録層で反射された反射光ビームを対物レンズで受光して光電変換し、各種検出信号を生成して信号処理部23に供給する。
駆動部22は、信号処理部23から供給されるフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号に基づいて2軸アクチュエータ27を駆動する。また信号処理部23は、光ピックアップ26から供給される再生信号に対して所定の信号処理を施した後、制御部21を介して外部に出力する。
(2)光ピックアップの構成
図3に示すように光ピックアップ26は、光ビームの光源として、ブルーレイディスク用及びHD−DVD用に共通の波長405[nm]でなるレーザ光を出射するレーザダイオード30を有している。
ビームスプリッタ31は、レーザダイオード30から出射された光ビームをその偏光方向に応じて偏光反射面31Aで反射し、コリメータレンズ32に入射する。コリメータレンズ32はビームスプリッタ31からの光ビームを平行光に変換し、1/4波長板33に入射する。1/4波長板33は、コリメータレンズ32からの光ビームを直線偏光から円偏光へと変換し、本発明の特徴である光路切替素子40に入射する。
この光路切替素子40は、略正方形状のプリズム41における1側面に、アクティブ回折素子42が2枚重ねられた状態で貼り付けられているとともに、これと隣接する底面には、導光手段としての反射型回折素子43が貼り付けられて構成されている。
図4(A)はアクティブ回折素子42の構成を示しており、ブレーズ型の回折格子42Aと、カバー板42Bとの間に液晶42Cを封入して構成されている。そして、回折格子42A及びカバー板42Bにおける液晶42C側の面には図示しない透明電極が設けられており、これら2つの透明電極間に電圧を加えることにより液晶42Cに電圧を印加して、液晶分子の配列方向を制御し得るようになされている。そして、光ディスク装置20の駆動部22は制御部21の制御に応じて、2枚のアクティブ回折素子42に対し独立して印加電圧を加えるようになされている。
液晶42Cは屈折率異方性を有しており、光が液晶分子に入射する向きに応じて屈折率が異なる。図4(B)に示すように、液晶分子の屈折率楕円体の長軸方向の屈折率をn0とし、短軸方向の屈折率をn1とするととともに、回折格子42Aの屈折率をn1とする。
図5(A)に示すように、2枚のアクティブ回折素子42双方について、液晶分子の屈折率楕円体の長軸が当該アクティブ回折素子42の面方向(すなわち光ビームの入射方向)に対して垂直に配列するように電圧を印加した場合、液晶42Cの屈折率は、いかなる偏光方向の入射光に対してもn1となる。この状態においては、液晶42Cの屈折率と回折格子42Aの屈折率は共にn1で等しくなり、これによりアクティブ回折素子42は、入射光に対して回折格子42Aが作用せず、回折を生じることなく入射光をそのまま透過する非回折状態となる。
これに対して図5(B)に示すように、2枚のアクティブ回折素子42の一方について、液晶分子の屈折率楕円体の長軸が回折格子42Aの溝方向と平行に配列するよう電圧を印加するとともに、他方については、液晶分子の屈折率楕円体の長軸が回折格子42Aの溝方向と直角に配列するよう電圧を印加した場合、液晶42Cの屈折率は入射光の偏光に対して異方的になり、液晶42Cの屈折率と回折格子42Aの屈折率が異なる方向の偏光に対して当該回折格子42Aが作用して回折を生じる。そして、2枚のアクティブ回折素子42双方の液晶分子が直交するように配列することにより、いかなる偏光方向の入射光に対しても回折を生じさせることができる。
装着された光ディスク100がブルーレイディスクである場合、制御部21は、2枚のアクティブ回折素子42の液晶分子配列が図5(A)に示した状態になるよう制御する。この状態においては、上述したようにあらゆる偏光方向の入射光に対して回折格子42Aは作用せず、これによりレーザダイオードからの光ビームは当該回折格子42Aで回折されることなく直進し、立上ミラー34によって上方へ反射されて対物レンズユニット28のBD用対物レンズ28Aに入射する。
BD用対物レンズ28Aは、ブルーレイディスクに適応した焦点距離及び開口数を有しており、入射した光ビームを集光してブルーレイディスクでなる光ディスク100の記録面に合焦させるとともに、当該記録面で反射された反射光ビームを受光し、立上ミラー34を介して光路切替素子40に再入射させる。
光路切替素子40のアクティブ回折素子42は、その液晶分子配列が図5(A)に示した非回折状態にあることから反射光ビームを透過し、1/4波長板33に入射する。1/4波長板33は、光路切替素子40からの反射光ビームを円偏光から往路とは直交する直線偏光へと変換し、ビームスプリッタ31に入射する。ビームスプリッタ31の偏光反射面31は、反射光ビームをその偏光方向に応じて透過して光検出器35に照射する。そして光検出器35は、ブルーレイディスクからの反射光ビームの光量に応じて再生信号やエラー信号等の各種検出信号を生成し、光ディスク装置20の信号処理部23(図2)に出力する。
これに対して、装着された光ディスク100がHD−DVDである場合、制御部21は、2枚のアクティブ回折素子42の液晶分子配列が図5(B)に示した状態になるよう制御する。この状態においては、上述したようにあらゆる偏光方向の入射光に対して回折格子42Aが作用し、これによりレーザダイオードからの光ビームは当該回折格子42Aで回折されて、光路切替素子40の下面に設けられた反射型回折素子43に入射する。
反射型回折素子43は、アクティブ回折素子42で回折された光ビームをさらに回折してその光路を上方へと曲げ、対物レンズユニット28のHD−DVD用対物レンズ28Bに入射する。
HD−DVD用対物レンズ28Bは、HD−DVDに適応した焦点距離及び開口数を有しており、入射した光ビームを集光してHD−DVDでなる光ディスク100の記録面に合焦させるとともに、当該記録面で反射された反射光ビームを受光し、立上ミラー34を介して光路切替素子40に再入射させる。
光路切替素子40の反射型回折素子43は、HD−DVD用対物レンズ28Bからの反射光ビームを回折してアクティブ回折素子42に入射させる。アクティブ回折素子42は、その液晶分子配列が図5(B)に示した回折状態にあることから反射光ビームを回折し、1/4波長板33に入射する。1/4波長板33は、光路分離素子40からの反射光ビームを円偏光から往路とは直交する直線偏光へと変換し、ビームスプリッタ31に入射する。ビームスプリッタ31の偏光反射面31は、反射光ビームをその偏光方向に応じて透過して光検出器35に照射する。そして光検出器35は、HD−DVDからの反射光ビームの光量に応じて再生信号やエラー信号等の各種検出信号を生成し、光ディスク装置20の信号処理部23(図2)に出力する。
(3)動作及び効果
以上の構成において光ディスク装置20は、装着された光ディスク100の種別に応じて、光路切替素子40に設けられたアクティブ回折素子42の液晶分子配列を制御して、当該アクティブ回折素子42を非回折状態又は回折状態とすることにより、光ディスク100への光ビーム及び当該光ディスク100からの反射光ビームの光路を、当該装着された光ディスク100の種別に応じたBD用対物レンズ28A側又はHD−DVD用対物レンズ28B側に切り替える。
ここで、上述したように光路切替素子40は、そのアクティブ回折素子42を非回折状態又は回折状態にして光路の切り替えを行うことにより、同一波長の光ビームを、装着された光ディスク100の種別に応じてBD用対物レンズ28A又はHD−DVD用対物レンズ28Bに導くことができる。
そしてこの光ディスク装置20は、光路の切り替えに際してアクティブ回折素子42による回折現象を用いていることにより、出射光及び反射光を分離するための1/4波長板33以外の波長板が不要となり、これにより光ピックアップ26及び光ディスク装置20の簡素化及び小型化を実現できる。
以上の構成によれば、光路切替素子40のアクティブ回折素子42を非回折状態又は回折状態に切り替えることにより、同一波長の光ビームを光ディスク100の種別に応じてBD用対物レンズ28A又はHD−DVD用対物レンズ28Bに選択的に導くことができ、かくして、簡易な構成で、同一波長の光ビームを用いる複数種類の光ディスクに対応した光ピックアップ及び光ディスクドライブを実現することができる。
(4)他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、装着された光ディスク100がブルーレイディスクである場合は、アクティブ回折素子42を非回折状態にして光ビームをBD用対物レンズ28Aに導くとともに、装着された光ディスク100がHD−DVDである場合は、アクティブ回折素子42を回折状態にして光ビームをHD−DVD用対物レンズ28Bに導くようにしたが、本発明はこれに限らず、装着された光ディスク100がブルーレイディスクである場合はアクティブ回折素子42を回折状態にして光ビームをBD用対物レンズ28Aに導くとともに、装着された光ディスク100がHD−DVDである場合は、アクティブ回折素子42を非回折状態にして光ビームをHD−DVD用対物レンズ28Bに導くようにしてもよい。
また上述の実施の形態においては、回折状態にあるアクティブ回折素子42で回折された光ビームを更に反射型回折素子43で回折させることにより、当該光ビームの光路を90°曲げてHD−DVD用対物レンズ28Bに導くようにしたが、本発明はこれに限らず、アクティブ回折素子42で回折された光ビームを反射してHD−DVD用対物レンズ28Bに導くようにしてもよい。
図3との対応部分に同一符号を付して示す図6は、このような構成による光ピックアップ50を示し、光路切替素子51の構成が異なる以外は、図3に示した光ピックアップ2
6と同様である。光路切替素子51のプリズム52は、光路切替素子40(図3)と同様に光ビームの入射面側にアクティブ回折素子42が2枚重ねられた状態で貼り付けられているが、これと隣接する底面は、当該アクティブ回折素子42に向かって傾斜した導光手段としての反射面53を形成している。
アクティブ回折素子42が回折状態にある場合、当該アクティブ回折素子42で回折された光ビームは反射面53で反射され、かくして光路切替素子51は光ビームの光路を90°曲げてHD−DVD用対物レンズ28Bに導く。また光路切替素子51は、HD−DVD用対物レンズ28Bからの反射光ビームを反射面53で反射してアクティブ回折素子42に導き、さらに当該アクティブ回折素子42で回折することで当該反射光ビームの光路を90°曲げて光検出器35へと導く。このような構成でも、上述した光ピックアップ26と同様な効果を得ることができる。
さらには、図7に示す光ピックアップ55の光路切替素子56のように、直方体状のプリズム57における光ビームの入射面にアクティブ回折素子42を2枚重ねた状態で設けるとともに、当該プリズム57の出射面における、アクティブ回折素子42による光ビームの回折方向に導光手段としての透過型回折素子58を設け、回折状態にあるアクティブ回折素子42で回折された光ビームを、更に透過型回折素子58で回折することにより、光路切替素子56に入射した光ビームを横方向にシフトしてHD−DVD用対物レンズ28Bに導くようにしてもよい。
また上述の実施の形態においては、アクティブ回折素子42としてブレーズ形状の回折格子42Aを用いる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、複数段の階段状でなる回折格子を用いてもよく、さらには、高い光ビームの利用効率を求められない再生専用の光ディスク装置などでは、バイナリ型の回折格子を用いることもできる。
さらに上述の実施の形態においては、同一波長のレーザ光を用いるブルーレイディスク及びHD−DVDの2方式に対応した光ディスク装置20に本発明を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の同一波長のレーザ光を用いる複数種類の光ディスクに対応した光ディスク装置や、さらには、それぞれ異なる波長のレーザ光を用いる複数種類の光ディスクに対応した光ディスク装置にも本発明を適用することができる。
本発明は、複数種類の光ディスクに対応した光ディスク装置に適用できる。
従来の光ピックアップの構成を示す略線図である。 光ディスク装置の全体構成を示すブロック図である。 本発明による光ピックアップの構成を示す略線図である。 アクティブ回折素子の説明に供する略線図である。 アクティブ回折素子の説明に供する略線図である。 他の実施の形態の光ピックアップの構成を示す略線図である。 他の実施の形態の光ピックアップの構成を示す略線図である。
符号の説明
1、20……光ディスク装置、7、26、50、55……光ピックアップ、21……制御部、22……駆動部、23……信号処理部、24……スピンドルモータ、25……スレッドモータ、27……2軸アクチュエータ、28……対物レンズユニット、28A……BD用対物レンズ、28B……HD−DVD用対物レンズ、30……レーザダイオード、31……ビームスプリッタ、32……コリメータレンズ、33……1/4波長板33、34……立上ミラー34、40、51、56……光路切替素子、41、52、57……プリズム、42……アクティブ回折素子、43……反射型回折素子、53……反射面、58……透過型回折素子、100……光ディスク。

Claims (5)

  1. 光ビームを出射する光源と、
    回折格子とカバー板との間に液晶が封入され、当該液晶に対する印加電圧に応じて、上記光ビームを回折させる回折状態と、上記光ビームを回折せずに透過する非回折状態とを切り替えるアクティブ回折素子と、
    上記アクティブ回折素子を透過した上記光ビームを集光して第1の光ディスクに照射する第1の対物レンズと、
    上記アクティブ回折素子で回折された上記光ビームを集光して第2の光ディスクに照射する第2の対物レンズと、
    上記第1又は第2の光ディスクによって反射された上記光ビームを受光する受光部と
    を具えることを特徴とする光ピックアップ。
  2. 上記アクティブ回折素子が2枚重ねて設けられ、上記回折状態において当該2枚のアクティブ回折素子それぞれにおける上記液晶の配列方向を異ならせることにより、いかなる方向の偏光を有する上記光ビームに対しても当該光ビームを回折する
    ことを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ。
  3. 上記アクティブ回折素子で回折された上記光ビームをさらに回折させることにより、当該光ビームを上記第2の光ディスクに導く導光手段
    を具えることを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ。
  4. 上記アクティブ回折素子で回折された上記光ビームを反射することにより、当該光ビームを上記第2の光ディスクに導く導光手段
    を具えることを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ。
  5. 光ビームを出射する光源と、
    回折格子とカバー板との間に液晶が封入され、当該液晶に対する印加電圧に応じて、上記光ビームを回折させる回折状態と、上記光ビームを回折せずに透過する非回折状態とを切り替えるアクティブ回折素子と、
    上記アクティブ回折素子を透過した上記光ビームを集光して第1の光ディスクに照射する第1の対物レンズと、
    上記アクティブ回折素子で回折された上記光ビームを集光して第2の光ディスクに照射する第2の対物レンズと、
    上記第1又は第2の光ディスクによって反射された上記光ビームを受光する受光部と
    を具えることを特徴とする光ディスク装置。
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