JP2009080882A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光ディスクに設けられている信号記録層に記録されている信号の再生動作を行うことが出来る薄型の光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】 レーザーダイオード１２から放射されたレーザー光を反射面１９Ａが凹面にて構成された反射ミラー１９に対して発散光として入射させるとともに該反射面１９Ａにて対物レンズ２０方向へ反射されるレーザー光を該対物レンズ２０による集光動作にて光ディスクＤの信号記録面に集光させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ディスクに記録されている信号の読み出し動作や光ディスクに信号の記録動作を行う光ピックアップ装置に関する。

光ピックアップ装置から照射されるレーザー光を光ディスクの信号記録層に照射することによって信号の読み出し動作や信号の記録動作を行うことが出来る光ディスク装置が普及している。

図３は光ディスク装置に使用されている一般的な光ピックアップ装置を示す概略図である。同図において、１は例えば波長が６５０ｎｍの赤色光であるレーザー光を放射するレーザーダイオード、２は前記レーザーダイオード１から放射されるレーザー光が入射される回折格子であり、レーザー光を０次光、＋１次光及び−１次光に分離する回折格子部２ａと入射されるレーザー光をＳ方向の直線偏光光に変換する１／２波長板２ｂとより構成されている。

３は前記回折格子２を透過したレーザー光が入射される偏光ビームスプリッタであり、Ｓ偏光されたレーザー光を反射し、Ｐ方向に偏光されたレーザー光を透過させる制御膜３ａが設けられている。４は前記レーザーダイオード１から放射されたレーザー光の中の前記偏光ビームスプリッタ３に設けられている制御膜３ａを透過したレーザー光が照射される位置に設けられているモニター用光検出器であり、その検出出力は前記レーザーダイオード１から放射されるレーザー光の出力を制御するために使用される。

５は前記偏光ビームスプリッタ３の制御膜３ａにて反射されたレーザー光が入射される位置に設けられている１／４波長板であり、入射されるレーザー光を直線偏光光から円偏光光に変換する作用を成すものである。６は前記１／４波長板５を透過した発散光であるレーザー光が入射されるコリメートレンズであり、入射されたレーザー光を平行光にする作用を成すとともに光ディスクＤの保護層による球面収差を補正するために設けられている。

７は前記コリメートレンズ６にて平行光に変換されたレーザー光が入射されるとともに該レーザー光を光ディスクＤの信号面方向へ反射させる反射ミラーであり、後述するように光ディスクＤの信号記録層から反射された戻り光が入射されるとともに該戻り光を前記偏光ビームスプリッタ３の方向へ反射させる作用を成すように設けられている。

８は前記偏光ビームスプリッタ３に設けられている制御膜３ａを透過した戻り光が入射されるセンサーレンズであり、シリンドリカル面、平面、凹曲面または凸曲面等が入射面側及び出射面側に形成されている。斯かるセンサーレンズ８は戻り光に非点収差を発生させることによってフォーカス制御動作に使用されるフォーカスエラー信号を生成させるために設けられている。

９は前記センサーレンズ８を通過した戻り光が集光されて照射される位置に設けられている光検出器であり、フォトダイオードが配列された４分割センサー等にて構成されている。斯かる光検出器９の構成及び非点収差法によるフォーカスエラー信号の生成動作等は周知であり、その説明は省略する。

１０は前記反射ミラー７にて反射されたレーザー光が入射されるとともに入射されたレ
ーザー光を光ディスクＤに設けられている信号記録層に集光させる対物レンズであり、該対物レンズ１０は、例えば４本の支持ワイヤーによって光ディスクＤの信号面に対して垂直方向、即ちフォーカス方向への変位動作及び光ディスクの径方向、即ちトラッキング方向への変位動作を可能に設けられているレンズホルダーに固定されている。斯かるレンズホルダーの支持機構等の構成は周知であり、その説明は省略する。

斯かる構成の光ピックアップ装置を使用して光ディスクＤに記録されている信号の再生動作を行う場合には、レーザーダイオード１に駆動電流が供給され、該レーザーダイオード１から波長が６５０ｎｍのレーザー光が放射される。前記レーザーダイオード１から放射されたレーザー光は、回折格子２に入射され、該回折格子２を構成する回折格子部２ａによって０次光、＋１次光及び−１次光に分離されるとともに１／２波長板２ｂによってＳ方向の直線偏光光に変換される。前記回折格子２を透過したレーザー光は、偏光ビームスプリッタ３に入射され、該偏光ビームスプリッタ３に設けられている制御膜３ａにて反射されるとともに一部のレーザー光は該制御膜３ａを透過してモニター用光検出器４に照射される。

前記制御膜３ａにて反射されたレーザー光は、１／４波長板５を通してコリメートレンズ６に入射され該コリメートレンズ６の働きによって平行光に変換される。前記コリメートレンズ６によって平行光に変換されたレーザー光は、反射ミラー７にて反射された後対物レンズ１０に入射される。前記対物レンズ１０に入射されたレーザー光は該対物レンズ１０の集光動作によって光ディスクＤの信号記録層にスポットとして照射されることになる。このようにして、レーザーダイオード１から放射されるレーザー光は、光ディスクＤの信号記録層に所望のスポットとして照射されるが、この場合における対物レンズ１０の開口数は０．６になるように設定されている。

また、前述した対物レンズ１０によるレーザー光の集光動作が行われるとき、信号記録層と光ディスクＤの信号入射面との間にある保護層の厚みの相違によって球面収差が発生するが、本実施例に示したコリメートレンズ６を光路方向へ変位させることによってこの球面収差が最も少なくなるように調整することが出来る。斯かる調整動作は一般的に行われており、その説明は省略する。

前述した動作によってレーザー光の光ディスクＤに設けられている信号記録層への照射動作が行われるが、斯かる照射動作が行われるとき、該信号記録層から反射される戻り光が対物レンズ１０に対して光ディスクＤ側から入射される。前記対物レンズ１０に入射された戻り光は、反射ミラー７、コリメートレンズ６及び１／４波長板５を通して偏光ビームスプリッタ３に入射される。前記偏光ビームスプリッタ３に入射される戻り光は、前記１／４波長板５によってＰ方向の直線偏光光に変換されているので、該偏光ビームスプリッタ３に設けられている制御膜３ａを透過することになる。

前記制御膜３ａを透過したレーザー光の戻り光は、センサーレンズ８に入射され、該センサーレンズ８の働きによって非点収差が発生せしめられる。前記センサーレンズ８によって非点収差が発生せしめられた戻り光は、該センサーレンズ８の集光動作によって光検出器９に設けられている４分割センサー等のセンサー部に照射される。このようにして戻り光が光検出器９に照射される結果、該光検出器９に組み込まれているセンサー部に照射されるスポット形状の変化を利用して周知のようにフォーカスエラー信号の生成動作が行われる。斯かるフォーカスエラー信号を利用して対物レンズ１０を光ディスクＤの信号面方向へ変位させることによってフォーカス制御動作を行うことが出来る。

また、本実施例では説明しないが、回折格子２によって生成される＋1次光と−1次光を利用した周知のトラッキング制御動作を行うことが出来るように構成されており、斯かる
トラッキング制御動作によって対物レンズ１０をトラッキング方向へ変位させることによって光ディスクＤに記録されている信号の読み取り動作を行うことが出来る。

前述したように光ディスクＤに記録されている信号の読み取り動作は行われるが、斯かる読み取り動作が行われているとき、モニター用光検出器４にレーザー光の一部が照射されているので、該モニター用光検出器４から得られるモニター信号のレベル変化を利用してレーザーダイオード１に供給される駆動電流値を制御することが出来る。

レーザーダイオード１に供給される駆動電流値を制御することによってレーザー光の出力を制御することが出来るので、光ディスクＤに記録されている信号の再生動作だけでなく該光ディスクＤに信号を記録する場合に要求されるレーザー出力の調整動作も行うことが出来る。

一般的な光ピックアップ装置は、図３に示したように構成されており、同図より明らかなようにコリメートレンズ６にて平行光に変換されたレーザー光は、反射ミラー７によって対物レンズ１０の方向に反射され、その反射方向は平行光に対して直角になるように構成されている。

そして、対物レンズ１０の光軸は、光ディスクＤの信号面に対して垂直になるように配置されるとともにコリメートレンズ６にて平行光に変換されたレーザー光は、前記対物レンズ１０の光軸に対して直角になるように構成されている。その結果、反射ミラー７の基台１１に対する取り付け角度は、図示したように４５度になるように構成されている。

尚、図３において、偏向ビームスプリッタ３及びコリメートレンズ６等の光学素子の寸法や配置は、説明のために実際とは異なるように描いている。即ち、実際の光ピックアップ装置では、全ての光学素子は、基台１１と光ディスクＤとの間の空間部に配置されるように構成されている。

光ピックアップ装置の厚さ、即ち基台１１とディスクＤとの間の距離は、反射ミラー７の高さ、該反射ミラー７と対物レンズ１０との間の距離、対物レンズ１０の厚さ及び対物レンズ１０と光ディスクＤとの間の距離によって決定される。

同一の対物レンズを使用する光ピックアップ装置では、光ピックアップ装置の厚さを決定する要素の中の反射ミラー７と対物レンズ１０との間の距離及び対物レンズ１０と光ディスクＤとの間の距離を短くすることは出来ないので、反射ミラー７の高さを低くすることが要求されている。

前記反射ミラー７の基台１１に対する取り付け角度を４５度にした場合、反射ミラー７の高さは、レーザー光のビーム径より大きくする必要があるので、該反射ミラー７の高さを低くすることが出来なかった。

また、前記反射ミラー７に入射される平行光であるレーザー光は、対物レンズ１０方向へ反射されるレーザー光に対して直角になるように設定されているので、図３より明らかなように対物レンズ１０の下方への変位位置を規制する関係にある。即ち、対物レンズ１０はフォーカス制御動作に伴って下方へ変位せしめられるが、このとき対物レンズ１０や該対物レンズ１０が固定されているレンズホルダーの下端部がレーザー光の光路内に進入しないようにする必要がある。その結果、前記反射ミラー７と対物レンズ１０との間の距離を短くすることが出来ないので、光ピックアップ装置の薄型化を阻害する要因の一つになっている。

斯かる問題を解決し、光ピックアップ装置の薄型化を行う方法としてプリズムを使用した技術が提案されている。（特許文献１参照。）
特開２０００−１１３４９２号公報

前述した特許文献には、コリメートレンズにて平行光に変換されたレーザー光を対物レンズ方向へ導くべく光路を変更する手段としてプリズムをした光ピックアップ装置が記載されている。

斯かる技術によれば光ピックアップ装置を薄型にすることは出来るもののプリズムを使用しているので、該プリズムの設計及び製造組み立てが難しいだけでなく高価になるという問題がある。

本発明は、斯かる問題を解決することが出来る光ピックアップ装置を提供しようとするものである。

本発明は、レーザーダイオードから放射されたレーザー光を対物レンズ方向へ反射させる反射ミラーの反射面を凹面にするとともに該反射面に発散光を入射させるようにしたことを特徴とするものである。

また、本発明は、反射ミラーの反射面に形成される凹面を放物面にしたことを特徴とするものである。

そして、本発明は、反射ミラーの反射面に発散光を入射させるとともに該反射面にて反射されるレーザー光が平行光になるようにしたことを特徴とするものである。

更に、本発明は、反射ミラーの反射面に発散光を入射させる集光レンズを設けたことを特徴とするものである。

また、本発明は、反射ミラーの反射面に発散光を入射させる集光レンズに平行光を入射させるコリメートレンズを設けたことを特徴とするものである。

そして、本発明は、コリメートレンズから出射される平行光の光軸が光ピックアップ装置を構成する基台と平行になるようにしたことを特徴とするものである。

本発明の光ピックアップ装置は、レーザーダイオードから放射されたレーザー光を対物レンズ方向へ反射させるために設けられている反射ミラーの反射面を凹面にするとともに該反射面に発散光を入射させるようにしたので、従来の平面にて構成された反射ミラーを使用する場合と比較して対物レンズと反射ミラーとの間の距離を短くすることが出来る。従って、本発明は、光ピックアップ装置の薄型化に対して非常に大きな効果を奏するものである。

また、本発明の光ピックアップ装置は、反射面の凹面を放物面にて構成したので、対物レンズ方向へ反射させるレーザー光を正確に平行光に変換することが出来る。

そして、本発明の光ピックアップ装置は、反射面に発散光を入射させる集光レンズを設けるとともに該集光レンズに平行光を入射させるコリメートレンズを設けたので、集光レ
ンズの固定位置等の光学設計を容易に行うことが出来る。

更に、本発明の光ピックアップ装置は、コリメートレンズから出射される平行光の光軸が光ピックアップ装置を構成する基台と平行になるようにしたので、基台と光ディスクとの間の空間部に光学部品を配置させる場合に該空間部を効率良く利用することが出来るという利点を有している。従って、本発明は、光ピックアップ装置の薄型化に対して大きな効果を奏するものである。

図１は本発明の光ピックアップ装置を示す概略図、図２は本発明の異なる状態を示す概略図である。

図１において、１２は例えば波長が６５０ｎｍの赤色光であるレーザー光を放射するレーザーダイオード、１３は前記レーザーダイオード１２から放射されるレーザー光が入射される回折格子であり、レーザー光を０次光、＋１次光及び−１次光に分離する回折格子部１３ａと入射されるレーザー光をＳ方向の直線偏光光に変換する１／２波長板１３ｂとより構成されている。

１４は前記回折格子１３を透過したレーザー光が入射される偏光ビームスプリッタであり、Ｓ偏光されたレーザー光を反射し、Ｐ方向に偏光されたレーザー光を透過させる制御膜１４ａが設けられている。１５は前記レーザーダイオード１２から放射されたレーザー光の中の前記偏光ビームスプリッタ１４に設けられている制御膜１４ａを透過したレーザー光が照射される位置に設けられているモニター用光検出器であり、その検出出力は前記レーザーダイオード１２から放射されるレーザー光の出力を制御するために使用される。

１６は前記偏光ビームスプリッタ１４の制御膜１４ａにて反射されたレーザー光が入射される位置に設けられている１／４波長板であり、入射されるレーザー光を直線偏光光から円偏光光に変換する作用を成すものである。１７は前記１／４波長板１６を透過した発散光であるレーザー光が入射されるコリメートレンズであり、入射されたレーザー光を平行光に変換する作用を成すとともに光ディスクＤの保護層による球面収差を補正するために設けられている。

１８は前記コリメートレンズ１７にて平行光に変換されたレーザー光が入射されるとともに入射されたレーザー光を集光点Ｐに集光させる集光レンズであり、該集光点Ｐに集光されたレーザー光は図示したように発散光として進むように構成されている。

１９は前記集光レンズ１８にて集光点Ｐに集光された後に発散される発散光が入射されるとともに該レーザー光を対物レンズ２０方向へ反射させる反射ミラーであり、その反射面１９Ａは凹面、例えば放物面にて構成されている。そして、前記反射ミラー１９の反射面１９Ａにて反射されるレーザー光は、平行光に変換されるとともにその反射方向は対物レンズ２０の光軸と一致するように構成されている。

また、前記反射ミラー１９は、光ディスクＤの信号記録層から反射されるレーザー光、即ち戻り光が前記対物レンズ２０を通して入射されるとともに該戻り光を前記偏光ビームスプリッタ１４方向へ反射させる作用を成すように構成されている。

２１は前記偏光ビームスプリッタ１４に設けられている制御膜１４ａを透過した戻り光が入射されるセンサーレンズであり、シリンドリカル面、平面、凹曲面または凸曲面等が入射面側及び出射面側に形成されている。斯かるセンサーレンズ２１は戻り光に非点収差を発生させることによってフォーカス制御動作に使用されるフォーカスエラー信号を生成
させるために設けられている。

２２は前記センサーレンズ２１を透過した戻り光が集光されて照射される位置に設けられている光検出器であり、フォトダイオードが配列された４分割センサー等にて構成されている。斯かる光検出器２２の構成及び非点収差法によるフォーカスエラー信号の生成動作等は周知であり、その説明は省略する。

前記対物レンズ２０は、周知のように例えば４本の支持ワイヤーによって光ディスクＤの信号面に対して垂直方向、即ちフォーカス方向への変位動作及び光ディスクＤの径方向、即ちトラッキング方向への変位動作を可能に設けられているレンズホルダーに固定されている。また、前記レンズホルダーに固定されている対物レンズ２０の光軸は、光ディスクＤの信号面に対して垂直方向になるように構成されている。

斯かる構成の光ピックアップ装置を使用して光ディスクＤに記録されている信号の再生動作を行う場合には、レーザーダイオード１２に駆動電流が供給され、該レーザーダイオード１２から波長が６５０ｎｍのレーザー光が放射される。前記レーザーダイオード１２から放射されたレーザー光は、回折格子１３に入射され、該回折格子１３を構成する回折格子部１３ａによって０次光、＋１次光及び−１次光に分離されるとともに１／２波長板１３ｂによってＳ方向の直線偏光光に変換される。前記回折格子１３を透過したレーザー光は、偏光ビームスプリッタ１４に入射され、該偏光ビームスプリッタ１４に設けられている制御膜１４ａにて反射されるとともに一部のレーザー光は該制御膜１４ａを透過してモニター用光検出器１５に照射される。

前記制御膜１４ａにて反射されたレーザー光は、１／４波長板１６を通してコリメートレンズ１７に入射され該コリメートレンズ１７の働きによって平行光に変換される。前記コリメートレンズ１７にて平行光に変換されたレーザー光は、集光レンズ１８に入射され、該集光レンズ１８にて集光点Ｐに集光された後に発散光として反射ミラー１９の反射面１９Ａに照射されることになる。

レーザーダイオード１２から放射されたレーザー光は、前述したようにして前記反射ミラー１９の反射面１９Ａに発散光として照射されるが、斯かるレーザー光は、前記反射面１９Ａによって発散光から平行光に変換されて前記対物レンズ２０に入射されることになる。このようにして前記対物レンズ２０に入射されたレーザー光は該対物レンズ２０の集光動作によって光ディスクＤの信号記録層にスポットとして照射されることになる。以上に説明したように前記レーザーダイオード１２から放射されるレーザー光は、光ディスクＤの信号記録層に所望のスポットとして照射されるが、この場合における対物レンズ２０の開口数は０．６になるように設定されている。

前述した動作によってレーザー光の光ディスクＤに設けられている信号記録層への照射動作が行われるが、斯かる照射動作が行われるとき、該信号記録層から反射される戻り光が対物レンズ２０に対して光ディスクＤ側から入射される。前記対物レンズ２０に入射された戻り光は、反射ミラー１９、集光レンズ１８、コリメートレンズ１７及び１／４波長板１６を通して偏光ビームスプリッタ１４に入射される。前記偏光ビームスプリッタ１４に入射される戻り光は、前記１／４波長板１６によってＰ方向の直線偏光光に変換されているので、該偏光ビームスプリッタ１４に設けられている制御膜１４ａを透過することになる。

前記制御膜１４ａを透過したレーザー光の戻り光は、センサーレンズ２１に入射され、該センサーレンズ２１の働きによって非点収差が発生せしめられる。前記センサーレンズ２１によって非点収差が発生せしめられた戻り光は、該センサーレンズ２１の集光動作に
よって光検出器２２に設けられている４分割センサー等のセンサー部に照射される。このようにして戻り光が光検出器２２に照射される結果、該光検出器２２に組み込まれているセンサー部に照射されるスポット形状の変化を利用して周知のようにフォーカスエラー信号の生成動作が行われる。それ故、斯かるフォーカスエラー信号を利用して対物レンズ２０を光ディスクＤの信号面に対して垂直方向へ変位させることによってフォーカス制御動作を行うことが出来る。

また、本実施例では説明しないが、前記回折格子１３によって生成される＋1次光と−1次光を利用した周知のトラッキング制御動作を行うことが出来るように構成されており、斯かるトラッキング制御動作によって対物レンズ２０をトラッキング方向へ変位させることによって光ディスクＤに記録されている信号の読み取り動作を行うことが出来る。

前述したように光ディスクＤに記録されている信号の読み取り動作は行われるが、斯かる読み取り動作が行われているとき、モニター用光検出器１５にレーザー光の一部が照射されているので、該モニター用光検出器１５から得られるモニター信号のレベル変化を利用してレーザーダイオード１２に供給される駆動電流値を制御することが出来る。

レーザーダイオード１２に供給される駆動電流値を制御することによってレーザー光の出力を制御することが出来るので、光ディスクＤに記録されている信号の再生動作だけでなく該光ディスクＤに信号を記録する場合に要求されるレーザー出力の調整動作も行うことが出来る。

図１に示したように本発明に係る光ピックアップ装置は、構成されているが、同図において、偏向ビームスプリッタ１４、１／４波長板１６、コリメートレンズ１７及び集光レンズ１８等の光学素子の寸法や配置は、説明のために実際とは異なるように描いている。即ち、実際の光ピックアップ装置では、全ての光学素子は、光ピックアップ装置を構成する基台２３と光ディスクＤとの間の空間部に配置されるように構成されている。

図２は対物レンズ２０の位置を光ディスクＤの表面から最も遠ざけた状態、即ち図において最も下げた状態に変位させた状態を示すものであり、前記反射ミラー１９の反射面１９Ａに入射されるレーザー光が発散光であるため、平行光と比較して対物レンズ２０の位置を下げることが可能となる。従って、反射ミラー１９と対物レンズ２０との間の距離を短くすることが出来、光ピックアップ装置の薄型化を行うことが出来る。

前述したように前記反射ミラー１９の反射面１９Ａに入射されるレーザー光が発散光であるため、対物レンズ２０の入射面側の曲率形状をレーザー光の発散角度に合わせて設計することによって反射ミラー１９と対物レンズ２０との間の距離を極限まで短くすることが出来る。

また、本実施例において、前記反射ミラー１９の反射面１９Ａに形成される凹面を放物面としたが、このようにするとメリジオナル像面、即ちメリジオナル光線束によって生じる像面の光線及びサジタル像面、即ちサジタル光線束によって生じる像面の光線は共に１点に集光する。即ち、放物面によって３次元空間座標で見て１点に集光させることが出来る。従って、集光レンズ１８によって集光点Ｐに集光されたレーザー光を発散光として反射ミラー１９の反射面１９Ａに入射させると、該反射面１９Ａにてレーザー光を平行光として対物レンズ２０方向へ反射させることが出来る。

尚、本実施例では、レーザーダイオード１２として、波長が６５０ｎｍのレーザー光を放射させるレーザーダイオードを使用したが、他の波長のレーザー光を放射させるレーザーダイオードを使用する光ピックアップ装置に実施することは勿論可能である。また、本
実施例では、反射ミラー１９の反射面１９Ａに形成される凹面を放物面としたが、種々変更可能である。

そして、本実施例では、コリメートレンズ１７によって平行光に変換されたレーザー光の光軸を基台２３と平行になるようにしたが、必ずしも平行にする必要はない。更に、本実施例では、コリメートレンズ１７によって平行光に変換されたレーザー光を集光レンズ１８に入射させるようにしたが、該集光レンズ１８に入射されるレーザー光としては発散光や収束光であっても良いことは勿論である。

本発明の光ピックアップ装置を示す概略図である。 本発明の光ピックアップ装置の異なる状態を示す概略図である。 従来の光ピックアップ装置を示す概略図である。

符号の説明

１２ レーザーダイオード
１４ 偏光ビームスプリッタ
１７ コリメートレンズ
１８ 集光レンズ
１９ 反射ミラー
２０ 対物レンズ
Ｄ 光ディスク

Claims (6)

1. レーザーダイオードから放射されたレーザー光を反射ミラーにて対物レンズ方向へ反射させるとともに該対物レンズによる集光動作にてレーザー光を光ディスクの信号記録面に集光させるように構成された光ピックアップ装置であり、前記反射ミラーの反射面を凹面にするとともに該反射面に発散光を入射させるようにしたことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 反射ミラーの反射面に形成される凹面を放物面にて構成したことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
3. 反射ミラーの反射面にて反射されるレーザー光が平行光になるようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ピックアップ装置。
4. 反射ミラーの反射面に発散光を入射させる集光レンズを設けたことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
5. 反射ミラーの反射面に発散光を入射させる集光レンズに平行光を入射させるコリメートレンズを設けたことを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ装置。
6. コリメートレンズから出射される平行光の光軸が光ピックアップ装置を構成する基台と平行になるようにしたことを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ装置。

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