JP2009176391A - Optical pickup and optical disk device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、異なる3種類の光ディスクに対して情報信号の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ及びこれを用いた光ディスク装置に関する。 The present invention relates to an optical pickup for recording and / or reproducing information signals on three different types of optical discs and an optical disc apparatus using the same.
近年、次世代光ディスクフォーマットとして、青紫色半導体レーザによる波長405nm程度の光ビームを用いて信号の記録再生を行う高密度記録が可能な光ディスク(以下、「高密度記録光ディスク」という。)が提案されている。この高密度記録光ディスクは、信号記録層を保護する保護層(カバー層)の厚さを薄く、例えば0.1mmとした構造のものが提案されている。 In recent years, as a next-generation optical disc format, an optical disc capable of high-density recording (hereinafter referred to as a “high-density recording optical disc”) in which signals are recorded and reproduced using a light beam having a wavelength of about 405 nm by a blue-violet semiconductor laser has been proposed. ing. As this high-density recording optical disk, a structure in which the thickness of the protective layer (cover layer) for protecting the signal recording layer is thin, for example, 0.1 mm has been proposed.
これらの高密度記録光ディスクに対応する光ピックアップを提供するに際して、従来の使用波長が785nm付近であるCD(Compact Disc)、使用波長が655nm付近であるDVD(Digital Versatile Disc)等のフォーマットの異なる光ディスクとの互換性を有するものが望まれる。このように、ディスク構造及びこれに伴うレーザ仕様が異なるフォーマットの光ディスク間の互換性を有する光ピックアップ及び光ディスク装置が必要とされる。 In providing optical pickups corresponding to these high-density recording optical disks, conventional optical disks having different formats such as a CD (Compact Disc) having a used wavelength of about 785 nm and a DVD (Digital Versatile Disc) having a used wavelength of about 655 nm. Those that are compatible with are desired. Thus, there is a need for an optical pickup and an optical disk apparatus that have compatibility between optical disks of different formats that have different disk structures and accompanying laser specifications.
ところで、上述したような高密度記録光ディスク並びにDVD,CD等の光ディスクには、それぞれ、普及するメディアやこれを記録再生する装置の統一性・互換性を守るための規格(フォーマット)が存在する。これらの規格書(フォーマットブック)には、製品技術に関して、さまざまな要求事項が記載されているが、上述したような異なる3種類の光ディスクに対して、情報信号の記録又は再生を実現する所謂3波長互換を実現するためには、特にその記載事項の一つであるフォーカスサーボ等のためのサーボ信号に対する要求事項を満足することが重要となってくる。 By the way, the above-described high-density recording optical discs and optical discs such as DVDs and CDs each have standards (formats) for preserving the uniformity and compatibility of popular media and devices for recording and reproducing them. These standards (format books) describe various requirements regarding the product technology, but the so-called 3 for recording or reproducing information signals on the three different types of optical disks as described above. In order to realize wavelength compatibility, it is particularly important to satisfy the requirements for servo signals for focus servo, which is one of the description items.
上述したような3波長互換を行う場合には、DVD、CD等の光ディスクに対する従来のシステムに加えて、高密度記録光ディスクに対するシステムを実現可能とする必要があり、そのためには、複数種類のフォーマットに対応したフォーカスサーボに適したフォーカスエラー信号の要求仕様を満たす必要がある。そして、このような複数種類のフォーマットで決められた光ディスクの仕様の違いにより、それぞれの光ディスクのフォーマットに対応したフォーカスサーボに適したフォーカスエラー信号の要求仕様が、異なっている。 In the case of performing the three-wavelength compatibility as described above, it is necessary to make it possible to realize a system for a high-density recording optical disk in addition to the conventional system for optical disks such as DVD and CD. It is necessary to satisfy the required specification of the focus error signal suitable for the focus servo corresponding to the. The required specification of the focus error signal suitable for the focus servo corresponding to the format of each optical disc varies depending on the difference in the specifications of the optical disc determined by such a plurality of types of formats.
特に、フォーカスエラー信号の波形は、光ピックアップの光学系及び電気系と関わり合いが深く、光学系の復路系の倍率(以下、「復路倍率」ともいう。)でS字波形の引き込み範囲(以下、「フォーカス引き込み範囲」ともいう。)という指標が制約されることとなる。 In particular, the waveform of the focus error signal is deeply related to the optical system and the electrical system of the optical pickup, and the S-shaped waveform pull-in range (hereinafter referred to as “return magnification”) is referred to as the optical path return magnification (hereinafter also referred to as “return magnification”). , Also referred to as “focus pull-in range”).
例えば、従来のシステムを考慮すると、高密度記録光ディスクであるBD(Blu-ray Disc(登録商標))に適したフォーカス引き込み範囲は、1.5μm〜3.5μm程度であり、DVD及びCDに適したフォーカス引き込み範囲は、4.0μm〜12.0μm程度であった。 For example, considering a conventional system, the focus pull-in range suitable for BD (Blu-ray Disc (registered trademark)), which is a high-density recording optical disc, is about 1.5 μm to 3.5 μm, which is suitable for DVD and CD. The focus pull-in range was about 4.0 μm to 12.0 μm.
そして、このフォーカス引き込み範囲が各光ディスクのフォーマットに適合しない場合には、フォーカスサーボの感度が低下したり、フォーカス外れが発生し適切なフォーカスサーボを行うことができず、これにより、記録・再生を良好に行うことができないといった問題が発生するおそれがあった。使用波長としての3波長それぞれにおいて適切なフォーカス引き込み範囲を与えるためには、それぞれ最適な復路倍率に設定する必要がある。復路倍率は、主に対物レンズの焦点距離、対物レンズへの入射倍率、その他の復路光学系に配置される光学部品の焦点距離により決まる。以上のようなことに鑑みて、従来は、例えば、図17に示すように、受光素子を2つ以上用い、復路系の共通光路以外の光路に曲率の異なるカップリングレンズとしてのマルチレンズを個別に配置する方法等が用いられ、又は検討されてきた。ここで、図17に示す従来検討されてきた光ピックアップの構成について説明する。 If this focus pull-in range does not match the format of each optical disc, the sensitivity of the focus servo is reduced, or defocus occurs and appropriate focus servo cannot be performed. There was a risk that problems such as failure to perform well could occur. In order to provide an appropriate focus pull-in range for each of the three wavelengths used, it is necessary to set an optimum return magnification. The return magnification is mainly determined by the focal length of the objective lens, the incident magnification to the objective lens, and the focal length of other optical components arranged in the return optical system. In view of the above, conventionally, for example, as shown in FIG. 17, two or more light receiving elements are used, and multiple lenses as coupling lenses having different curvatures are separately provided in optical paths other than the common optical path of the return path system. A method of placing the device on the surface has been used or studied. Here, the configuration of the optical pickup that has been conventionally studied shown in FIG. 17 will be described.
図17に示す光ピックアップ160は、3波長の光ビームに対応する共通の対物レンズを有するものであり、従来の2つの対物レンズを有する光ピックアップの問題点を解消する。すなわち、光ピックアップ160は、2つの対物レンズ駆動用のアクチュエータに搭載する必要があるため、アクチュエータの重量が増大し、感度が低下する等の問題を解消するものである。
The
この光ピックアップ160は、具体的に、CD等の光ディスクに対して波長785nm程度の光ビームを出射する出射部を有するレーザダイオード等の光源部163と、DVD等の光ディスクに対して波長655nm程度の光ビームを出射する出射部を有するレーザダイオード等の光源部162と、高密度記録光ディスクに対して波長405nm程度の光ビームを出射する出射部を有するレーザダイオード等の光源部161と、高密度記録光ディスク、DVD、CD用の共通の対物レンズ164と、収差補正用の回折光学素子165とを備える。
Specifically, the
また、この光ピックアップ160は、可動コリメータレンズ167、1/4波長板175、立ち上げミラー176、ビームスプリッタ168A,168B,169A、グレーティング173A,173B,173C等を備える。
The
さらに、この光ピックアップ160は、復路の光路中に、DVD、CD等の光ディスク用の戻り光検出系としてマルチレンズ172B及び光検出器171Bと、高密度記録光ディスク用の戻り光検出系としてマルチレンズ172A及び光検出器171Aと、それぞれの戻り光検出系に所定の光ビームを導くビームスプリッタ169Bとを備える。
Further, the
光源部163より出射された波長785nm程度の光ビームは、ビームスプリッタ168Bで反射され、ビームスプリッタ169Aを透過して対物レンズ164へと入射する。この対物レンズ164によって厚さ1.1mm程度の保護層を有する光ディスクの信号記録面に集光される。
The light beam having a wavelength of about 785 nm emitted from the
光源部162より出射された波長655nm程度の光ビームは、ビームスプリッタ168Aで反射され、ビームスプリッタ168B,169Aを透過して対物レンズ164へと入射する。この対物レンズ164によって厚さ0.6mmの保護層を有する光ディスクの信号記録面に集光される。光ディスクの信号記録面で反射された波長785nm及び波長655nmの戻り光は、ビームスプリッタ169Aを経て、ビームスプリッタ169Bで反射されて、マルチレンズ172Bによりフォトディテクタ等を有する光検出器171Bで検出される。
The light beam having a wavelength of about 655 nm emitted from the
光源部161より出射された波長405nm程度の光ビームは、ビームスプリッタ168A,168B,169Aを透過され、対物レンズ164へと入射する。この対物レンズ164によって厚さ約0.1mmの保護層を有する光ディスクの信号記録面に集光される。光ディスクの信号記録面で反射された波長405nmの戻り光は、ビームスプリッタ169Aを経て、ビームスプリッタ169Bを透過されて、マルチレンズ172Aによりフォトディテクタ等を有する光検出器171Aで検出される。
The light beam having a wavelength of about 405 nm emitted from the
この光ピックアップ160の復路光学系において、DVD/CD用のマルチレンズ172Bと、高密度記録光ディスク用のマルチレンズ172Aとの焦点距離及び配置を適宜調整することにより、DVD及びCD等の光ディスク用の波長785nm及び波長655nmの光ビームの復路倍率と、高密度記録光ディスク用の波長405nmの光ビームの復路倍率とを設定して、各波長それぞれにおいて適切なフォーカス引き込み範囲を与えることができる。
In the return optical system of the
以上のような図17に示す光ピックアップ160は、3波長の光ビームに対応する対物レンズ164と、収差補正用の回折光学素子165とを設けることにより、異なる3種類の光ディスクの記録及び/又は再生を実現するとともに、各光ディスクに対して適切なフォーカス引き込み範囲を設定し、すなわち、複数種類の光ディスク間の互換を実現する。
The
しかし、図17に示す光ピックアップ160は、受光素子を有する光検出器を2個設ける必要により部品点数が多くなり、低コスト化と小型化の面から問題がある。すなわち、かかる光ピックアップ160は、例えば、2つの光検出器が必要であるためにコストがかかるのみならず、これらの光検出器に対応する光ビームを分離して入射させるビームスプリッタ等の素子も必要となり、また、それぞれの光検出器の受光素子上に集光させる倍率変換レンズとしてのマルチレンズ等の部品も複数個必要となり、さらに配線も二箇所から引き回すために構成が複雑となり、これにより、全体としての構成が複雑になるとともに装置の小型化を妨げる等の問題があった。
However, the
このように、上述の図17に示す光ピックアップでは、部品点数が多くなり、光学系が複雑になるという問題があった。また、複数のマルチレンズや受光素子を設けることで、それを調整する工程も増え、光ピックアップを作製するのに多大な時間を要し、装置の構成が複雑となったり、小型化の妨げとなるという問題があった。 As described above, the optical pickup shown in FIG. 17 has a problem that the number of parts increases and the optical system becomes complicated. In addition, by providing a plurality of multi-lenses and light receiving elements, the number of steps for adjusting them increases, and it takes a lot of time to manufacture an optical pickup, which complicates the configuration of the apparatus and prevents miniaturization. There was a problem of becoming.
そこで、さらなる小型化、構成の簡素化、調整工程の簡素化等を実現するために、1つの受光部と1つの光検出器よりなる光学系を有する光ピックアップを構成することが望まれるが、単に1つの対物レンズと1つの受光部を有する光検出器とから光ピックアップを構成した場合には、3種類の使用波長に対する復路倍率に差を設定することができず、フォーカスサーボ信号波形を適切にすることができず、すなわち、上述したように、所望のフォーカス引き込み範囲を得ることができないという問題があった。 Therefore, in order to realize further miniaturization, simplification of the configuration, simplification of the adjustment process, and the like, it is desired to configure an optical pickup having an optical system including one light receiving unit and one photodetector. When an optical pickup is composed of only one objective lens and a photodetector having one light receiving section, it is not possible to set a difference in the return magnification for the three types of wavelengths used, and the focus servo signal waveform is appropriate. That is, there is a problem that a desired focus pull-in range cannot be obtained as described above.
さらに、上述した高密度記録光ディスクとして、信号記録面を複数有する多層光ディスクとして例えば二層光ディスク等に対して再生を行う場合には、信号の再生を行う記録面とは異なる記録面からの迷光が受光面に入射するということを考慮する必要があり、十分に大きな復路倍率を有さない光学系においては、干渉による問題が大きくなり、再生特性に悪影響を及ぼすこともあり、この点に鑑みてもある程度以上の復路倍率(戻り倍率)を有することが望ましい。 Further, when reproducing a multi-layer optical disk having a plurality of signal recording surfaces as the above-described high-density recording optical disk, for example, a double-layer optical disk, stray light from a recording surface different from the recording surface on which the signal is reproduced is generated. It is necessary to consider that the light is incident on the light receiving surface. In an optical system that does not have a sufficiently large return magnification, the problem due to interference increases, and the reproduction characteristics may be adversely affected. It is desirable to have a return magnification (return magnification) of a certain level or more.
このように、フォーカス引き込み範囲を適正なものとするという観点から各フォーマットに対応させた復路倍率を最適なものにすることと、各光ディスクに対応した各使用波長に対して対物レンズと受光素子とを共通化することにより、3波長互換と装置の小型化及び構成の簡素化とを可能にすることを両立させることは非常に困難であった。 Thus, from the viewpoint of making the focus pull-in range appropriate, the return magnification corresponding to each format is optimized, and the objective lens and the light receiving element for each wavelength used corresponding to each optical disc. It has been very difficult to achieve both compatibility with three wavelengths and the miniaturization of the apparatus and the simplification of the configuration by making the common use.
本発明の目的は、異なる3種類の波長を用いて複数種類の光ディスクに対して記録及び/又は再生を行う光ピックアップであって、構成部品を共通化して構成の簡素化、装置の小型化を可能とするとともに、それぞれの光ディスクのフォーマットに対応する適切なフォーカス引き込み範囲とすることを可能として、構成の小型化と良好なサーボ信号を得て3波長互換を両立させることを可能とする光ピックアップ及びこれを用いた光ディスク装置を提供することにある。 An object of the present invention is an optical pickup that performs recording and / or reproduction with respect to a plurality of types of optical discs using three different types of wavelengths, and simplifies the configuration and reduces the size of the apparatus by using common components. An optical pickup capable of achieving an appropriate focus pull-in range corresponding to the format of each optical disc, and achieving compatibility between three-wavelength compatibility by obtaining a compact configuration and a good servo signal. And providing an optical disk apparatus using the same.
本発明に係る光ピックアップは、複数種類の光ディスクから任意に選択された光ディスクに対し波長を異にする複数の光ビームを選択的に照射することにより情報信号の記録及び/又は再生を行う光ピックアップにおいて、第1の波長の光ビームを出射する第1の出射部と、上記第1の波長よりも長い第2の波長の光ビームを出射する第2の出射部と、上記第2の波長よりも長い第3の波長の光ビームを出射する第3の出射部と、上記第1乃至第3の波長の光ビームをそれぞれ対応する光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスと、上記第1乃至第3の出射部と、上記集光光学デバイスとの間の光路上に配置され且つ光軸方向に移動可能とされ、移動された光軸方向の位置に応じて第1乃至第3の波長の光ビームの発散角を所定の発散角となるように変換する発散角変換素子と、上記光ディスクで反射された戻りの第1乃至第3の波長の光ビームを受光する共通の受光部を有する光検出器と、上記集光光学デバイスと上記受光部との間に設けられ、上記第1乃至第3の波長の光ビームに対して、それぞれ位相差を付与し、少なくとも一の光ビームに対して他の光ビームとは異なる屈折力を付与するのと略同等の状態に波面の位相状態を変換する位相変換部とを備える。 An optical pickup according to the present invention records and / or reproduces an information signal by selectively irradiating a plurality of light beams having different wavelengths to an optical disc arbitrarily selected from a plurality of types of optical discs. In the above, the first emission part that emits the light beam of the first wavelength, the second emission part that emits the light beam of the second wavelength longer than the first wavelength, and the second wavelength A third emitting section for emitting a light beam having a longer third wavelength, a condensing optical device for condensing the light beams having the first to third wavelengths on the signal recording surface of the corresponding optical disc, It is arranged on the optical path between the first to third emission parts and the condensing optical device and is movable in the optical axis direction. Predetermined divergence angle of light beam with wavelength 3 A divergence angle conversion element that converts the divergence angle, a photodetector having a common light receiving unit that receives the first to third return light beams reflected by the optical disc, and the condensing optics A refraction provided between the device and the light receiving unit, imparts a phase difference to each of the light beams having the first to third wavelengths, and differs from the other light beams for at least one light beam. A phase conversion unit that converts the phase state of the wavefront into a state substantially equivalent to the application of force.
また、本発明に係る光ディスク装置は、複数種類の光ディスクから任意に選択される光ディスクを保持して回転駆動する駆動手段と、上記駆動手段によって回転駆動される光ディスクに対し波長を異にする複数の光ビームを選択的に照射することにより情報信号の記録及び/又は再生を行う光ピックアップとを有する光ディスク装置であり、この光ディスク装置に用いる光ピックアップとして、上述したようなものを用いたものである。 An optical disc apparatus according to the present invention includes a driving unit that holds and rotates an optical disc arbitrarily selected from a plurality of types of optical discs, and a plurality of optical discs that have different wavelengths with respect to the optical disc that is rotationally driven by the driving unit. An optical disc apparatus having an optical pickup that records and / or reproduces an information signal by selectively irradiating a light beam. The optical pickup used in the optical disc apparatus uses the above-described optical pickup. .
本発明は、3種類の使用波長に対応する共通の対物レンズと共通の受光素子を有する共通の光学系を用いて、各光ディスクに対して対応する波長の光ビームを集光するとともに、光ディスクからの反射光を検出して、複数種類の光ディスクに情報信号の記録及び/又は再生を行う光ピックアップの光学系において、互いに異なる波長とされた第1乃至第3の波長の光ビームのうち少なくとも一の光ビームに対して他の光ビームとは異なる屈折力を付与するのと略同等の状態に波面の位相状態を変換する位相変換部により各光ビームの位相状態を変換することで、使用波長に応じて復路系の倍率を最適なものとすることができ、これにより、それぞれの各光ディスクのフォーマットに対応する適切なフォーカス引き込み範囲を設定することを可能とし、構成の簡素化及び装置の小型化を実現するとともに各光ディスクに対して良好な記録及び/又は再生を実現する。 The present invention uses a common optical system having a common objective lens corresponding to three types of wavelengths used and a common light receiving element to collect a light beam having a wavelength corresponding to each optical disk, and from the optical disk. In an optical system of an optical pickup that detects and reflects information signals and records and / or reproduces information signals on a plurality of types of optical discs, at least one of light beams having first to third wavelengths that are different from each other. By converting the phase state of each light beam by a phase conversion unit that converts the phase state of the wavefront into a state almost equivalent to giving a different refractive power to the other light beam to the light beam of Depending on the situation, the return path magnification can be optimized, so that it is possible to set an appropriate focus pull-in range corresponding to each optical disc format. And then, to realize good recording and / or reproducing for each optical disc while realizing miniaturization of simplification and device configurations.
以下、本発明を適用した光ピックアップを用いた光ディスク装置について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an optical disk apparatus using an optical pickup to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
本発明が適用された光ディスク装置1は、図1に示すように、光ディスク2から情報記録再生を行う光ピックアップ3と、光ディスク2を回転操作する駆動手段としてのスピンドルモータ4と、光ピックアップ3を光ディスク2の径方向に移動させる送りモータ5とを備えている。この光ディスク装置1は、フォーマットの異なる3種類の光ディスク及び記録層が積層化された光ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行うことができる3規格間互換性を実現した光ディスク装置である。
As shown in FIG. 1, an
ここで用いられる光ディスクは、例えば、発光波長が785nm程度の半導体レーザを用いたCD(Compact Disc)、CD−R(Recordable)、CD−RW(ReWritable)等の光ディスクや、発光波長を655nm程度の半導体レーザを用いたDVD(Digital Versatile Disc)、DVD−R(Recordable)、DVD−RW(ReWritable)、DVD+RW(ReWritable)等の光ディスクや、さらに発光波長が短い405nm程度(青紫色)の半導体レーザを用いた高密度記録が可能なBD(Blu-ray Disc(登録商標))等の高密度記録光ディスクである。 The optical disk used here is, for example, an optical disk such as CD (Compact Disc), CD-R (Recordable), CD-RW (ReWritable) using a semiconductor laser having an emission wavelength of about 785 nm, or an emission wavelength of about 655 nm. Optical discs such as DVD (Digital Versatile Disc), DVD-R (Recordable), DVD-RW (ReWritable), DVD + RW (ReWritable) using semiconductor lasers, and semiconductor lasers with a shorter emission wavelength of about 405 nm (blue-violet) It is a high-density recording optical disk such as a BD (Blu-ray Disc (registered trademark)) that can be used for high-density recording.
特に、以下で光ディスク装置1により情報の再生又は記録を行う3種類の光ディスク2として、0.1mm程度の第1の厚さで形成された保護層を有し波長405nm程度の光ビームを記録再生光として使用する高密度記録が可能な上述したBD等の第1の光ディスク11と、0.6mm程度の第2の厚さで形成された保護層を有し波長655nm程度の光ビームを記録再生光として使用するDVD等の第2の光ディスク12と、1.1mm程度の第3の厚さで形成された保護層を有し波長785nm程度の光ビームを記録再生光として使用するCD等の第3の光ディスク13とを用いるものとして説明する。
In particular, the following three types of
光ディスク装置1において、スピンドルモータ4及び送りモータ5は、ディスク種類判別手段ともなるシステムコントローラ7からの指令に基づいて制御されるサーボ制御部9によりディスク種類に応じて駆動制御されており、例えば、第1の光ディスク11、第2の光ディスク12、第3の光ディスク13に応じて所定の回転数で駆動される。
In the
光ピックアップ3は、3波長互換光学系を有する光ピックアップであり、規格の異なる光ディスクの記録層に対して異なる波長の光ビームを保護層側から照射するとともに、この光ビームの記録層における反射光を検出する。光ピックアップ3は、検出した反射光から各光ビームに対応する信号を出力する。 The optical pickup 3 is an optical pickup having a three-wavelength compatible optical system. The optical pickup 3 irradiates a recording layer of an optical disc having a different standard with a light beam having a different wavelength from the protective layer side, and reflects the light beam reflected on the recording layer. Is detected. The optical pickup 3 outputs a signal corresponding to each light beam from the detected reflected light.
光ディスク装置1は、光ピックアップ3から出力された信号に基づいてフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、RF信号等を生成するプリアンプ14と、プリアンプ14からの信号を復調し又は外部コンピュータ17等からの信号を変調するための信号変復調器及びエラー訂正符号ブロック(以下、信号変復調器&ECCブロックと記す。)15と、インターフェース16と、D/A,A/D変換器18と、オーディオ・ビジュアル処理部19と、オーディオ・ビジュアル信号入出力部20とを備える。
The
このプリアンプ14は、光検出器からの出力に基づいて、非点収差法等によってフォーカスエラー信号を生成し、また、3ビーム法、DPD法、DPP法等によってトラッキングエラー信号を生成し、更にRF信号を生成し、RF信号を、信号変調&ECCブロック15に出力する。また、プリアンプ14は、フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号とをサーボ制御部9に出力する。
The
信号変調&ECCブロック15は、第1の光ディスクに対して、データの記録を行うとき、インターフェース16又はD/A,A/D変換器18から入力されたディジタル信号に対して、LDC−ECC及びBIS等のエラー訂正方式によってエラー訂正処理を行い、次いで、1−7PP方式等の変調処理を行う。また、信号変調&ECCブロック15は、第2の光ディスクに対してデータを記録するとき、PC(Product Code)等のエラー訂正方式に従ってエラー訂正処理を行い、次いで、8−16変調等の変調処理を行う。更に、信号変調&ECCブロック15は、第3の光ディスクに対してデータを記録するとき、CIRC等のエラー訂正方式によってエラー訂正処理を行い、次いで、8−14変調処理等の変調処理を行う。そして、信号変調&ECCブロック15は、変調されたデータをレーザ制御部21に出力する。更に、信号変調&ECCブロック15は、各光ディスクの再生を行うとき、プリアンプ14から入力されたRF信号に基づいて復調処理を行い、更に、エラー訂正処理を行って、インターフェース16又はデータをD/A,A/D変換器18に出力する。
The signal modulation &
なお、データ圧縮してデータ記録するときには、圧縮伸長部を変調&ECCブロック15とインターフェース16又はD/A,A/D変換器18との間に設けても良い。この場合、データは、MPEG2やMPEG4といった方式でデータが圧縮される。
When data is compressed and recorded, a compression / decompression unit may be provided between the modulation &
サーボ制御部9は、プリアンプ14からフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号が入力される。サーボ制御部9は、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号が0となるようなフォーカスサーボ信号やトラッキングサーボ信号を生成し、これらのサーボ信号に基づいて、対物レンズを駆動する2軸アクチュエータ等の対物レンズ駆動部を駆動制御する。また、プリアンプ14からの出力より、同期信号等を検出して、CLV(Constant Linear Velocity)やCAV(Constant Angular Velocity)、更にはこれらの組み合わせの方式等で、スピンドルモータをサーボ制御する。
The
レーザ制御部21は、光ピックアップ3のレーザ光源を制御する。特に、この具体例では、レーザ制御部21は、記録モード時と再生モード時とでレーザ光源の出力パワーを異ならせる制御を行っている。また、光ディスク2の種類に応じてもレーザ光源の出力パワーを異ならせる制御を行っている。レーザ制御部21は、ディスク種類判別部22によって検出された光ディスク2の種類に応じて光ピックアップ3のレーザ光源を切り換えている。
The
ディスク種類判別部22は、第1〜第3の光ディスク11,12,13の間の表面反射率、形状的及び外形的な違い等から反射光量の変化を検出し光ディスク2の異なるフォーマットを検出することができる。
The disc
光ディスク装置1を構成する各ブロックは、ディスク種類判別部22における検出結果に応じて、装着される光ディスク2の仕様に基づく信号処理ができるように構成されている。
Each block constituting the
システムコントローラ7は、ディスク種類判別部22で判別された光ディスクの種類に応じて装置全体を制御する。また、システムコントローラ7は、ユーザからの操作入力に応じて、光ディスク最内周にあるプリマスタードピットやグルーブ等に記録されたアドレス情報や目録情報(Table Of Contents;TOC)に基づいて、記録再生を行う光ディスクの記録位置や再生位置を特定し、特定した位置に基づいて、各部を制御する。
The system controller 7 controls the entire apparatus according to the type of the optical disk determined by the disk
以上のように構成された光ディスク装置1は、スピンドルモータ4によって、光ディスク2を回転操作し、サーボ制御部9からの制御信号に応じて送りモータ5を駆動制御し、光ピックアップ3を光ディスク2の所望の記録トラックに対応する位置に移動することで、光ディスク2に対して情報の記録再生を行う。
The
具体的には、光ディスク装置1により記録再生するときには、サーボ制御部9は、CAVやCLVやこれらの組み合わせで光ディスク2を回転する。光ピックアップ3は、光源から光ビームを照射して光検出器により光ディスク2からの戻りの光ビームを検出し、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を生成し、これら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対物レンズ駆動機構により対物レンズを駆動してフォーカスサーボ及びトラッキングサーボを行う。
Specifically, when recording / reproducing is performed by the
また、光ディスク装置1により記録する際には、外部コンピュータ17からの信号がインターフェース16を介して信号変復調&ECCブロック15に入力される。信号変復調&ECCブロック15は、インターフェース16又はA/D変換器18から入力されたディジタルデータに対して上述したような所定のエラー訂正符号を付加し、更に所定の変調処理を行った後に記録信号を生成する。レーザ制御部21は、信号変復調&ECCブロック15で生成された記録信号に基づいて、光ピックアップ3のレーザ光源を制御して、所定の光ディスクに記録する。
When recording is performed by the
また、光ディスク2に記録された情報を光ディスク装置1により再生する際には、光検出器で検出された信号に対して、信号変復調&ECCブロック15が復調処理を行う。信号変復調&ECCブロック15により復調された記録信号がコンピュータのデータストレージ用であれば、インターフェース16を介して外部コンピュータ17に出力される。これにより、外部コンピュータ17は、光ディスク2に記録された信号に基づいて動作することができる。また、信号変復調&ECCブロック15により復調された記録信号がオーディオビジュアル用であれば、D/A変換器18でデジタルアナログ変換され、オーディオ・ビジュアル処理部19に供給される。そしてオーディオ・ビジュアル処理部19でオーディオビジュアル処理が行われ、オーディオ・ビジュアル信号入出力部20を介して、図示しない外部のスピーカやモニターに出力される。
Further, when the information recorded on the
ここで、上述した記録再生用光ピックアップ3について詳しく説明する。この光ピックアップ3は、上述したように、保護層の厚さ等のフォーマットが異なる3種類の第1乃至第3の光ディスク11,12,13から任意に選択された光ディスクに対し波長を異にする複数の光ビームを選択的に照射することにより情報信号の記録及び/又は再生を行う光ピックアップである。
Here, the recording / reproducing optical pickup 3 described above will be described in detail. As described above, the optical pickup 3 has a wavelength different from that of an optical disc arbitrarily selected from the three types of first to third
本発明を適用した光ピックアップ3は、図2に示すように、第1の波長の光ビームを出射する第1の出射部を有する第1の光源部31と、第1の波長より長い第2の波長の光ビームを出射する第2の出射部と、第2の波長より長い第3の波長の光ビームを出射する第3の出射部とを有する第2の光源部32と、この第1乃至第3の出射部から出射された光ビームを光ディスク2の信号記録面上に集光する集光光学デバイス36を構成する対物レンズ34及び回折光学素子35と、第1乃至第3の出射部と、集光光学デバイス36との間の光路上に配置され且つ光軸方向に移動可能とされ、第1乃至第3の波長の光ビームの発散角を変換して略平行光の状態又は所定の発散角を有する状態となるように調整して出射させる発散角変換素子としてのコリメータレンズ37とを備える。
As shown in FIG. 2, the optical pickup 3 to which the present invention is applied includes a first
また、光ピックアップ3は、対物レンズ34により光ディスク2の信号記録面に集光されてこの信号記録面で反射された戻りの第1乃至第3の波長の光ビーム(以下、「復路の光ビーム」ともいう。)の光路を第1乃至第3の出射部から出射された往路の各光ビームの光路とを分離する光路分離手段として機能する第1及び第2のビームスプリッタ38,39と、この第1及び第2のビームスプリッタ38,39により分離された復路(戻り)の第1乃至第3の波長の光ビームを受光する共通の受光部40を有する光検出器41と、第1のビームスプリッタ38と受光部40との間に設けられ、第1のビームスプリッタ38からの復路の第1乃至第3の波長の光ビームを受光部40の受光面に集光させる倍率変換レンズ(カップリングレンズ)として機能するマルチレンズ42と、マルチレンズ42と第1のビームスプリッタ38との間に設けられ、第1乃至第3の波長の光ビームに対してそれぞれ位相差を付与することにより、所望の波長の光ビームに対して所定の屈折力を付与するのと略同等の状態に波面の位相状態を変換する位相変換部43を有する位相変換素子44とを備える。
In addition, the optical pickup 3 is focused on the signal recording surface of the
また、光ピックアップ3は、第1の光源部31の第1の出射部と第1のビームスプリッタ38との間に設けられ、第1の出射部から出射された第1の波長の光ビームをトラッキングエラー信号等の検出のために3ビームに回折する第1のグレーティング45と、第2の光源部32の第2及び第3の出射部と第2のビームスプリッタ39との間に設けられ、第2及び第3の出射部から出射された第2及び第3の波長の光ビームをそれぞれトラッキングエラー信号等の検出のために3ビームに回折する第2のグレーティング46とを備える。
The optical pickup 3 is provided between the first emission part of the first
さらに、光ピックアップ3は、コリメータレンズ37と対物レンズ34との間に設けられ、入射した第1乃至第3の波長の光ビームに1/4波長の位相差を与える1/4波長板47と、対物レンズ34と1/4波長板47との間に設けられ、対物レンズ34及び回折光学素子35の光軸に直交する平面内で上述した光学部品を経由された光ビームを反射して立ち上げることにより対物レンズ34及び回折光学素子35の光軸方向に光ビームを出射させる立ち上げミラー48とを有する。
Further, the optical pickup 3 is provided between the
第1の光源部31は、第1の光ディスク11に対して405nm程度の第1の波長の光ビームを出射する第1の出射部を有する。第2の光源部32は、第2の光ディスク12に対して655nm程度の第2の波長の光ビームを出射する第2の出射部と、785nm程度の第3の光ディスクに対して第3の波長の光ビームを出射する第3の出射部とを有する。この第2の光源部32において、第2及び第3の出射部は、この第2及び第3の出射部から出射される第2及び第3の波長の光ビームの光軸に直交する同一平面内に各発光点が位置するように配置されている。尚、ここでは、第1の出射部を第1の光源部31に配置し、第2及び第3の出射部を第2の光源部32に配置するように構成したが、これに限られるものではなく、第1乃至第3の出射部をそれぞれ別々の光源部に配置するように構成してもよいが、上述のように第2及び第3の出射部を共通の光源部に配置するように構成した方が構成の簡素化、装置の小型化に有利である。
The first
第1のグレーティング45は、第1の光源部31と第1のビームスプリッタ38との間に設けられ、第1の光源部31の第1の出射部から出射された第1の波長の光ビームをトラッキングエラー信号等の検出のために3ビームに回折して第1のビームスプリッタ38側に出射させる。
The
第2のグレーティング46は、第2の光源部32と第2のビームスプリッタ39との間に設けられ、第2の光源部32の第2及び第3の出射部から出射された第2及び第3の波長の光ビームをトラッキングエラー信号等の検出のためにそれぞれ3ビームに回折して第2のビームスプリッタ39側に出射させる。この第2のグレーティング46は、波長依存性を有する所謂2波長グレーティングであり、第2及び第3の波長の光ビームに対して所定の3ビームに回折する機能を有している。
The
第1のビームスプリッタ38は、第1のグレーティング45で回折され入射された第1の波長の光ビームを反射させて第2のビームスプリッタ39側に出射させるとともに、復路の第1乃至第3の波長の光ビームを透過させてマルチレンズ42側に出射させる分離面38aを有している。この分離面38aは、波長依存性、偏光依存性等を有して形成されることにより上述のような機能を発揮する。そして、第1のビームスプリッタ38は、この分離面38aにより、復路の第1の波長の光ビームの光路と、第1の出射部から出射された往路の第1の波長の光ビームの光路とを分離する光路分離手段として機能する。
The
第2のビームスプリッタ39は、第1のビームスプリッタ38からの往路の第1の波長の光ビームを透過させてコリメータレンズ37側に出射させ、第2のグレーティング46からの往路の第2及び第3の波長の光ビームを反射させてコリメータレンズ37側に出射させて導くとともに、復路の第1乃至第3の波長の光ビームを透過させて第1のビームスプリッタ38側に出射させる合成分離面39aを有している。この合成分離面39aは、波長依存性、偏光依存性等を有して形成されることにより上述のような機能を発揮する。そして、第2のビームスプリッタ39は、この合成分離面39aにより、往路の第1の波長の光ビームの光路と、往路の第2及び第3の波長の光ビームの光路とを合成してコリメータレンズ37側に導く光路合成手段として機能する。また、第2のビームスプリッタ39は、この合成分離面39aにより、復路の第2及び第3の波長の光ビームの光路と、第2及び第3の出射部から出射された往路の第2及び第3の波長の光ビームの光路とを分離する光路分離手段として機能する。
The
尚、この光ピックアップ3では、第1及び第2のビームスプリッタ38,39に光路分離手段としての機能を持たせるとともに、第2のビームスプリッタ39に光路合成手段としての機能を持たせるように構成したが、これに限られるものではなく、往路における第1乃至第3の波長の光ビームの光路を合成する光路合成手段と、復路における第1乃至第3の波長の光ビームの光路を、この各第1乃至第3の波長の光ビームの往路の光路から分離して受光部40側に導くようにする光路分離手段とを設けるように構成すればよい。
The optical pickup 3 is configured such that the first and
コリメータレンズ37は、第2のビームスプリッタ39と、1/4波長板47との間に設けられるとともに光軸方向に移動可能とされ、移動された光軸方向の位置に応じて第1乃至第3の波長の光ビームの発散角を所定の発散角となるように変換する発散角変換素子として機能する。また、光ピックアップ3には、このコリメータレンズ37を光軸方向に駆動して移動させるコリメータレンズ駆動手段49が設けられている。
The
光ピックアップ3におけるコリメータレンズ37は、後述のように、位相変換素子44により各波長毎に異なる屈折力を付与されてマルチレンズ42により共通の受光部40に導かれる戻りの各波長の光ビームが、同一平面上、すなわち受光部40の受光面上に適切に集光されるように、入射される光ビームの種類に応じて、光軸方向の所定の位置P1,P2,P3(図7参照)に移動される。また、例えば第1及び第2の光源部31,32等のその他の光学部品は、この各波長毎に異なる位置に移動されるコリメータレンズ37を経由した各波長の光ビームが集光光学デバイス36で適切に集光されるように構成されている。すなわち、コリメータレンズ37は、出射される光ビームの種類毎に、所定の位置P1,P2,P3に移動され、移動された位置に応じて第1乃至第3の波長の光ビームの状態を変えることで、各波長毎に異なる屈折力を付与する位相変換素子44を介して各波長の光ビームを受光部40の同一の受光面上に集光させることができる。
As will be described later, the
また、このとき、コリメータレンズ駆動手段49は、ディスク種類判別部22で検出された光ディスク2の種類に応じて、システムコントローラ7に制御されることにより、コリメータレンズ37を駆動して上述の第1乃至第3の位置P1,P2,P3に移動させる。
At this time, the collimator lens driving means 49 is controlled by the system controller 7 in accordance with the type of the
1/4波長板47は、コリメータレンズ37により発散角を変換された往路の第1乃至第3の波長の光ビームに、1/4波長の位相を付与することにより、直線偏光状態から円偏光状態として立ち上げミラー48に出射させ、立ち上げミラー48から導かれた復路の第1乃至第3の波長の光ビームに、1/4波長の位相を付与することにより、円偏光状態から直線偏光状態としてコリメータレンズ37側に出射させる。
The quarter-
立ち上げミラー48は、1/4波長板47により1/4波長の位相差を付与された光ビームを反射して、対物レンズ34の光軸にその光軸を合わせた状態で回折光学素子35側に出射させる。
The rising mirror 48 reflects the light beam given the phase difference of ¼ wavelength by the ¼
対物レンズ34は、入射した第1乃至第3の波長の光ビームを光ディスク2の信号記録面上に集光させる。この対物レンズ34は、図示しない2軸アクチュエータ等の対物レンズ駆動機構によって移動自在に保持されている。そして、この対物レンズ34は、光検出器41で検出された光ディスク2からの戻り光により生成されたトラッキングエラー信号及びフォーカスエラー信号に基づいて、2軸アクチュエータ等により移動操作されることにより、光ディスク2に近接離間する方向及び光ディスク2の径方向の2軸方向へ移動される。対物レンズ34は、第1乃至第3の出射部からの光ビームが光ディスク2の信号記録面上で常に焦点が合うように、この光ビームを集束するとともに、この集束された光ビームを光ディスク2の信号記録面上に形成された記録トラックに追従させる。尚、対物レンズ34が保持される対物レンズ駆動機構のレンズホルダに、この対物レンズ34と一体になるように後述の回折光学素子35を保持するように構成されており、対物レンズ34のトラッキング方向への移動等の視野振りの際にも回折光学素子35に設けた回折部50の後述の作用効果を適切に発揮することができる。
The
回折光学素子35は、その一方の面として例えば、入射側の面に複数の回折領域からなる回折部50が設けられており、この回折部50により、複数の回折領域毎に通過する第1乃至第3の波長の光ビームのそれぞれを所定の次数となるように回折して対物レンズ34に入射させ、すなわち、所定の発散角を有する拡散状態又は収束状態の光ビームとして対物レンズ34に入射させることで、この単一の対物レンズ34を用いて第1乃至第3の波長の光ビームをそれぞれに対応する3種類の光ディスクの信号記録面に球面収差を発生しないように適切に集光することを可能とする。
The diffractive
具体的に、図3(a)及び図3(b)に示すように、回折光学素子35の入射側の面に設けられた回折部50は、最内周部に設けられ略円形状の第1の回折領域(以下、「内輪帯」ともいう。)51と、第1の回折領域51の外側に設けられ輪帯状の第2の回折領域(以下、「中輪帯」ともいう。)52と、第2の回折領域52の外側に設けられ輪帯状の第3の回折領域(以下、「外輪帯」ともいう。)53とを有する。
Specifically, as shown in FIGS. 3A and 3B, the
内輪帯である第1の回折領域51は、輪帯状で且つ所定の深さを有する第1の回折構造が形成され、通過する第1の波長の光ビームの対物レンズ34を介して第1の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。
The first
また、第1の回折領域51は、第1の回折構造により、通過する第2の波長の光ビームの対物レンズ34を介して第2の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。
In addition, the
また、第1の回折領域51は、第1の回折構造により、通過する第3の波長の光ビームの対物レンズ34を介して第3の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。
In addition, the
このように、第1の回折領域51は、上述の各波長の光ビームに対して上述の所定の次数の回折光が支配的となるのに適するような回折構造が形成されているため、第1の回折領域51を通過して所定の次数の回折光とされた各波長の光ビームが対物レンズ34によりそれぞれの光ディスクの信号記録面に集光される際の球面収差を補正して低減することを可能とする。
Thus, the
中輪帯である第2の回折領域52は、輪帯状で且つ所定の深さを有し第1の回折構造とは異なる構造とされた第2の回折構造が形成され、通過する第1の波長の光ビームの対物レンズ34を介して第1の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。
The second
また、第2の回折領域52は、第2の回折構造により、通過する第2の波長の光ビームの対物レンズ34を介して第2の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。
The second
また、第2の回折領域52は、第2の回折構造により、通過する第3の波長の光ビームの対物レンズ34を介して第3の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。尚、第2の回折領域52は、第2の回折構造により、通過する第3の波長の光ビームの対物レンズ34を介して第3の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する次数の回折光の回折効率を十分に低減することができる。
The second
このように、第2の回折領域52は、上述の各波長の光ビームに対して上述の所定の次数の回折光が支配的となるのに適するような回折構造が形成されているため、第2の回折領域52を通過して所定の次数の回折光とされた第1及び第2の波長の光ビームが対物レンズ34によりそれぞれの光ディスクの信号記録面に集光される際の球面収差を補正して低減することを可能とする。
Thus, the
外輪帯である第3の回折領域53は、輪帯状で且つ所定の深さを有し第1及び第2の回折構造とは異なる構造とされた第3の回折構造が形成され、通過する第1の波長の光ビームの対物レンズ34を介して第1の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。
The third
また、第3の回折領域53は、第3の回折構造により、通過する第2の波長の光ビームの対物レンズ34を介して第2の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。尚、第3の回折領域53は、第3の回折構造により、通過する第2の波長の光ビームの対物レンズ34を介して第2の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する次数の回折光の回折効率を十分に低減することができる。
The third
また、第3の回折領域53は、第3の回折構造により、通過する第3の波長の光ビームの対物レンズ34を介して第3の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。尚、第3の回折領域53は、第3の回折構造により、通過する第3の波長の光ビームの対物レンズ34を介して第3の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する次数の回折光の回折効率を十分に低減することができる。
The third
このように、第3の回折領域53は、上述の各波長の光ビームに対して上述の所定の次数の回折光が支配的となるのに適するような回折構造が形成されているため、第3の回折領域53を通過して所定の次数の回折光とされた第1の波長の光ビームが対物レンズ34により光ディスクの信号記録面に集光される際の球面収差を補正して低減することを可能とする。
Thus, the
ここで、上述の第1乃至第3の回折領域51,52,53には、例えば、光軸を中心とした輪帯状でこの輪帯の断面形状が、所定の深さのブレーズ形状又は階段形状となるように形成されている。各回折領域51,52,53の各回折構造において、溝深さ及び溝幅は、上述したように光ディスクの信号記録面で集光されるスポットが最適となるような所定の次数の回折光の回折角度、及びこの次数の回折光の回折効率が所定の範囲となるように形成されている。
Here, in the first to
また、第1乃至第3の回折領域51,52,53は、通過する各波長の光ビームに対して開口制限を行うよう機能している。すなわち、第1の回折領域51は、例えばNA=0.45程度に対応する大きさに形成されており、第2の回折領域52は、例えばNA=0.6程度に対応する大きさに形成されており、第3の回折領域53は、例えばNA=0.85程度に対応する大きさに形成されている。この第1乃至第3の回折領域51,52,53は、通過する第1の波長の光ビームについて例えば0.85程度のNAとなるように開口制限を行うことを可能とし、通過する第2の波長の光ビームについて例えば0.60程度のNAとなるように開口制限を行うことを可能とし、通過する第3の波長の光ビームについて例えば0.45程度のNAとなるように開口制限を行うことを可能とする。このように、第1乃至第3の回折領域51,52,53からなる回折部50は、3種類の光ディスク及び3種類の波長の光ビームに対応した開口数で開口制限を行うことができ、これにより従来光ピックアップに必要であった開口制限フィルター等を設けることや、これを配置させる際の調整を不要とし、光ピックアップの構成の簡素化、小型化、及び低コスト化を可能とする。
The first to
また、上述では、図4(a)に示すように、対物レンズ34とは別体に設けた回折光学素子35の入射側の面に、3つの回折領域51,52,53からなる回折部50を設けるように構成したが、これに限られるものではなく、回折光学素子35の出射側の面に設けてもよい。さらに、第1乃至第3の回折領域51,52,53を有する回折部50は、対物レンズ34の入射側又は出射側の面に一体に設けるように構成してもよく、例えば図4(b)に示すように、その入射側の面に回折部50を有する対物レンズ34Bを設けるように構成してもよい。例えば、対物レンズ34Bの入射側の面に回折部50が設けられる場合には、対物レンズとしての機能として要求される入射側の面の面形状を基準として、これに上述のような回折構造の面形状を合わせたような面形状が形成されることとなる。このように構成される対物レンズ34Bは、上述した回折光学素子35及び対物レンズ34が2つの素子により集光光学デバイス36として機能していたのに対して、1つの素子のみで、3つの異なる波長の光ビームをそれぞれに対応する光ディスクの信号記録面に球面収差を発生しないように適切に集光する集光光学デバイスとして機能する。回折部50を対物レンズ34Bに一体に設け、これを本発明を適用した光ピックアップを構成する集光光学デバイスとすることにより、さらなる光学部品の削減、及び構成の小型化を可能とする。回折部50と同様の機能を有する回折部を入射側又は出射側の面に一体に設けられた対物レンズ34Bは、光ピックアップに用いられることにより収差等を低減して光ピックアップの3波長互換を実現するとともに、部品点数を削減して、構成の簡素化及び小型化を可能とし、高生産性、低コスト化を実現する。
In the above description, as shown in FIG. 4A, the
以上のように、対物レンズ34及び回折光学素子35からなる集光光学デバイス36、並びに対物レンズ34Bからなる集光光学デバイスは、上述したように、コリメータレンズ37により発散角を変換され略平行光とされた第1の波長の光ビームを第1の光ディスクの信号記録面に良好に集光させ、コリメータレンズ37により発散角を変換され所定の発散角の拡散光とされた第2の波長の光ビームを第2の光ディスクの信号記録面に良好に集光させ、コリメータレンズ37により発散角を変換され所定の発散角の拡散光とされた第3の波長の光ビームを第3の光ディスクの信号記録面に良好に集光させるように形成されている。
As described above, the condensing optical device 36 composed of the
位相変換素子44は、第1のビームスプリッタ38とマルチレンズ42との間の光路上に配置され、その一方の面に、所定の位相構造を有し、入射した第1乃至第3の波長の光ビームに対して、それぞれ位相差を付与し、少なくとも一の光ビームに対して他の光ビームとは異なる屈折力を付与するのと略同等の状態に波面の位相状態を変換する位相変換部43を備える。
The
尚、以下の説明において、所定の屈折力(「パワー」ともいう。)を付与するのと略同等の状態に波面の位相状態を変換するための位相差のことを「パワー位相差」ともいう。すなわち、この位相変換素子44の位相変換部43は、所定の波長の光ビームに、所定のパワー位相差を付与することにより、その光ビームに屈折力を付与するのと同様の機能を有する。以下の説明においては、この位相変換部43により、所定の波長の光ビームにパワー位相差が付与されることにより変換された所定の波面の位相状態と、略同等とみなされる屈折力を、当該所定の波長の光ビームに対する位相変換部43の屈折力ということとする。また、同様に、この位相変換部43の屈折力と同じ屈折力を有する薄肉レンズの焦点距離を、当該所定の波長の光ビームに対する位相変換部43の焦点距離ということとする。さらに、ここで、入射した光ビームに対して光軸方向に屈折させる、すなわち入射方向に対して収束する方向に屈折させる屈折力を正の屈折力とし、入射した光ビームに対して光軸から離間させる方向に屈折させる、すなわち入射方向に対して発散させる方向に屈折させる屈折力を負の屈折力という。
In the following description, the phase difference for converting the phase state of the wavefront to a state substantially equivalent to applying a predetermined refractive power (also referred to as “power”) is also referred to as “power phase difference”. . In other words, the
そして、位相変換素子44は、この位相変換部43により、各光ディスクの信号記録面で反射され、対物レンズ34、回折光学素子35、立ち上げミラー48、1/4波長板47、及びコリメータレンズ37を経由して、第2及び第1のビームスプリッタ39,38を透過されて往路の光ビームより分離されて入射された戻りの第1乃至第3の波長の光ビームに対してそれぞれ位相差を付与することにより、少なくとも2種類の光ビームに対して異なる屈折力を付与するのと略同等の状態に各波長の光ビームの波面の位相状態を変換して出射させる。
Then, the
例えば、位相変換素子44は、入射した第1の波長の光ビームに対しては、ほとんど屈折力を付与しないのと略同等の状態に波面の位相状態を変換し、入射した第2の波長の光ビームに対しては、所定の正の屈折力を付与するのと略同等の状態に波面の位相状態を変換し、入射した第3の波長の光ビームに対しては、所定の正の屈折力を付与するのと略同様の状態に波面の位相状態を変換する。このように、位相変換素子44は、所定の位相差を付与して波面を所定の位相状態にすることにより、レンズ等により屈折力を付与したのと同様の状態にすることができ、すなわち、レンズ効果を有することとなる。
For example, the
このとき、この位相変換素子44の位相変換部43は、第1の波長の光ビームに対して付与する屈折力Pλ1より第2の波長の光ビームに対して付与する屈折力Pλ2が大きく(Pλ1<Pλ2)なるのと略同等の状態に第1及び第2の波長の光ビームの波面の位相状態を変換するとともに、第1の波長の光ビームに対して付与する屈折力Pλ1より第3の波長の光ビームに対して付与する屈折力Pλ3が大きく(Pλ1<Pλ3)なるのと略同等の状態に第1及び第3の波長の光ビームの波面の位相状態を変換する。そして、第2及び第3の波長の光ビームに対してそれぞれ付与する屈折力Pλ2,Pλ3は、後述のように所定の差を有するようにしてもよいが、ここでは、略同程度の屈折力であるものとして説明する。これにより、位相変換素子44は、第1の波長の光ビームと、第2及び第3の波長の光ビームとの2種類の光ビームに対して異なる屈折力を付与するのと略同様の状態に各光ビームの波面の位相状態を変換して出射させる。
At this time, the
このことを上述した焦点距離に置き換えて説明すると、位相変換部43を有する位相変換素子44は、第1の波長の光ビームに対する焦点距離fpλ1より第2の波長の光ビームに対する焦点距離fpλ2が小さく(fpλ1>fpλ2)なるように構成されており、第1の波長の光ビームに対する焦点距離fpλ1より第3の波長の光ビームに対する焦点距離fpλ3が小さく(fpλ1>fpλ3)なるように構成されている。ここで、正の焦点距離は、当該素子から光の進行方向に向けた集光点までの距離のことをいい、素子が作用しない場合には、無限大であるものとする。
By way replace this to the focal length as described above, the
具体的に、位相変換部43は、図5(a)及び図5(b)に示すように、光軸を中心とした輪帯状の位相構造からなり、この位相構造の半径方向と光軸方向を含む断面形状が、図5(b)及び図5(c)に示すように、所定の高さ(深さ)と所定の幅で形成された複数の段部を有する段形状の位相構造が設けられている。尚、図5(c)は、位相構造の断面の段形状を模式的に示したものであり、この断面形状が基準となる平面を示す水平線に対して平行な直線と、この水平線に対して直交する垂直線により示される直線とから形成されているように示されているが、実際には、後述のように、目標となる獲得目標位相(図11参照)に基づいた位相構造(図12参照)が形成されている。すなわち、この位相構造は、所定の波長の光ビームに対して所定の位相差を付与することができるように決定された形状に形成されるものであり、断面形状が基準となる平面を示す水平線に対して平行な直線と、垂直線とからのみ形成されるものではなく、この直線に対して傾斜した直線(傾斜面)や、曲線(曲面)等を有した形状となるように形成されている。
Specifically, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the
換言すると、位相変換部43の位相構造は、第1乃至第3の波長の光ビームのうち少なくとも一の光ビームとして第2及び第3の波長の光ビームと、他の光ビームとして第1の波長の光ビームとの2種類の光ビームに対してそれぞれ異なる屈折力を付与するのと略同等の位相状態の波面にするための位相差を付与するような形状に形成され、このような位相構造を有する位相変換部43は、これら2種類の光ビームに対してそれぞれ所定の位相差を付与することにより波面の位相状態を変換する。
In other words, the phase structure of the
所定の輪帯状の位相構造が形成された位相変換部43は、入射した光ビームの各光線が入射した半径方向の位置におけるその深さに応じて所定の位相差を各波長の光ビームに付与することにより、通過する光ビームの波面の位相状態を変換する。
The
この位相変換部43を有する位相変換素子44は、その全面に亘って第1の波長の光ビームに対してほとんど位相差を付与せずに、すなわち入射した光ビームに当該位相変換素子44の影響を与えず出射させる。一方、この位相変換部43を有する位相変換素子44は、第2及び第3の波長の光ビームに対しては半径方向の位置に応じて所定の位相差を付与することにより、第2及び第3の波長の光ビームの波面の位相状態を変換して、すなわち入射した第2及び第3の波長の光ビームに所定の屈折力(パワー)を付与するのと同等の効果を与えて出射させる。
The
すなわち、位相変換素子44は、位相変換部43が第1の波長の光ビームの波面の位相状態をほとんど変換させないので、図6(a)に示すように、入射した第1の波長の光ビームBλ1iに対して屈折力を付与しないで、この入射光ビームBλ1iと略同じ発散角の状態(収束状態)とされた第1の波長の光ビームBλ1oを出射させる。これに対し、位相変換素子44は、位相変換部43が第2及び第3の波長の光ビームの波面の位相状態を所望の状態に変換させることにより、図6(b)に示すように、入射した第2の波長の光ビームBλ2i,Bλ3iに対して正の屈折力を付与して、この入射光ビームBλ2i,Bλ3iに対してより光軸方向に屈折された発散角の状態(より収束された状態)とされた第2及び第3の波長の光ビームBλ2o,Bλ3oを出射させる。このとき、図6(a)及び図6(b)では、第1の波長の光ビームの集光点Pfλ1と、第2及び第3の波長の光ビームの集光点Pfλ2,Pfλ3とが異なるような図となっているが、これはあくまで、位相変換部43の機能を示すため、同様な状態で入射した場合の集光点を示したものであり、実際には、上述したように、及び図7(a)及び図7(b)に示すように、コリメータレンズ37を光軸方向の前後に移動させることにより、各集光点Pfλ1、Pfλ2’,Pfλ3’を同一平面上に位置するようにでき、すなわち各波長に共通の受光部40の受光面上に適切に集光させることができる。具体的に、コリメータレンズ37は、第1の波長の光ビームが入射される場合の位置P1に比べて、第2及び第3の波長の光ビームが集光される場合の位置P2,P3が、位相変換素子44側となるように駆動制御されることにより、各波長の光ビームの位相変換素子44への入射状態を変化させて、上述したような位相変換部43により屈折力に影響を受けることの問題を解消し、すなわち、各光ビームを共通の受光部40の受光面上に適切に集光させることができる。尚、図7(b)では、便宜的に位置P2,P3が同じ位置に位置するものとして図示しているが、実際には、異なる位置となる場合もあり、同じ位置となる場合もある。
That is, in the
位相変換部43を有する位相変換素子44は、復路の光ビームのみが通過する光路上に配置され、第1の波長λ1の光ビームに対しては屈折力を与えずに、第2及び第3の波長λ2,λ3の光ビームに対してのみ所定の屈折力を付与することにより、使用波長に応じて復路系の光学倍率を最適なものとすることができ、すなわち、第1の光ディスクの使用波長である第1の波長における復路倍率Mλ1に対して、第2及び第3の光ディスクそれぞれの使用波長である第2、第3の波長における復路倍率Mλ2,Mλ3を小さくすることを可能にする。
The
以上のような位相変換部43を有する光ピックアップ3は、この位相変換部43が、受光部40と第1のビームスプリッタ38との間、すなわち復路の光ビームのみが通過する光路上に設けられ、第1乃至第3の波長の光ビームに対して、それぞれ位相差を付与し、所定の状態に波面の位相状態を変換することで、少なくとも一の光ビームに対して他の光ビームとは異なる屈折力を付与するのと略同等の状態にすることで、共通の対物レンズ34と共通の受光部40を用いて、複数種類の光ディスクに対して記録・再生を行う光ピックアップの光学系における、各波長の戻り光学系(復路光学系)の倍率(「復路倍率」ともいう。)を所定の倍率にすることができ、これによりフォーカス引き込み範囲を各フォーマットに適合した所望の値とすることを可能とする。
In the optical pickup 3 having the
ここで、所定の倍率とは、フォーカス引き込み範囲を第1乃至第3の光ディスクの各フォーマットに適合させることができる程度の倍率をいう。また、フォーカス引き込み範囲とは、制御信号に応じてアクチュエータが駆動してフォーカス動作を実行しうる範囲をいい、具体的には、図8に示すように横軸に対物レンズのデフォーカス量をとり、縦軸に後述のように算出されるフォーカスエラー信号FEをとったときに、現れるS字波形のピーク間(以下、「S字p−p」ともいう。)、すなわち、上限ピーク位置と下限ピーク位置との横軸方向の距離である。尚、一般的に、第1乃至第3の光ディスクの各フォーマットに適したフォーカス引き込み範囲Sjiλ1,Sjiλ2,Sjiλ3は、第1の波長に対するSjiλ1が、1.5μm<Sjiλ1<3.5μmであり、第2及び第3の波長に対するSjiλ2,Sjiλ3が、4.0μm<Sjiλ2,Sjiλ3<12.0μmである。 Here, the predetermined magnification refers to a magnification that allows the focus pull-in range to be adapted to each format of the first to third optical disks. The focus pull-in range is a range in which the actuator can be driven according to the control signal to perform the focus operation. Specifically, as shown in FIG. 8, the horizontal axis represents the defocus amount of the objective lens. When the focus error signal FE calculated as will be described later is taken on the vertical axis, peaks between S-shaped waveforms appearing (hereinafter also referred to as “S-shaped pp”), that is, an upper limit peak position and a lower limit The distance in the horizontal axis direction from the peak position. In general, the focus pull-in ranges Sji λ1 , Sji λ2 , and Sji λ3 suitable for the formats of the first to third optical discs are such that Sji λ1 with respect to the first wavelength is 1.5 μm <Sji λ1 <3. Sji λ2 and Sji λ3 for the second and third wavelengths are 4.0 μm <Sji λ2 and Sji λ3 <12.0 μm.
ここで、戻りの光学系の倍率を所定の倍率とすることで、フォーカス引き込み範囲を適合させることができることについて説明する。 Here, it will be described that the focus pull-in range can be adapted by setting the magnification of the returning optical system to a predetermined magnification.
上述のような第1乃至第3の光ディスクのフォーカス引き込み範囲の目安はフォーマットにより規定されているが、一般的に実際に設定される、第1の光ディスクのフォーカス引き込み範囲は、第2及び第3の光ディスクのフォーカス引き込み範囲より短く設定することが好ましい。また、その一方で、上述したフォーカス引き込み範囲を示すS字p−p(Sji)は、非点隔差をΔとし、光学系の復路倍率をMとしたときに、Sji=Δ/(2×M2)の関係を満たす。ここで、非点隔差Δは、マルチレンズ42等により発生する非点収差により形成される前焦線と後焦線との焦線間の距離を意味する。また、復路倍率Mは、復路光学系に配置される光学部品の焦点距離等により算出される値であり、この点については後述する。ここで、Sjiを各波長毎に所望の値とするために、Δ、Mの一方又は両方を変更して波長選択性を持たせる必要がある。一般的に、受光部及び非点収差付与機能を有するマルチレンズを共通とする場合の非点隔差Δ、及び光ディスクから受光部までの光路が共通な場合の復路倍率Mは、共に波長選択性がほとんどなく、これらに波長選択性を持たせることが困難であったが、本発明を適用した光ピックアップ3においては、位相変換部43を設けることにより復路倍率Mに波長選択性を持たせたものである。そして、上述のようにフォーカス引き込み範囲を所望の値に設定するためには、少なくとも第1の光ディスクに対する第1の波長の光ビームの復路倍率Mλ1を、第2及び第3の光ディスクに対する第2及び第3の波長の光ビームの復路倍率Mλ2,Mλ3より大きくする必要がある。
The standard of the focus pull-in range of the first to third optical discs as described above is defined by the format. Generally, the focus pull-in ranges of the first optical disc that are actually set are second and third. It is preferable to set it shorter than the focus pull-in range of the optical disc. On the other hand, the S-shaped pp (Sji) indicating the focus pull-in range described above, when the astigmatic difference is Δ and the return magnification of the optical system is M, Sji = Δ / (2 × M 2 ) the relationship is satisfied. Here, the astigmatic difference Δ means the distance between the focal lines of the front focal line and the rear focal line formed by astigmatism generated by the multi-lens 42 or the like. The return path magnification M is a value calculated based on the focal length of an optical component arranged in the return path optical system, which will be described later. Here, in order to set Sji to a desired value for each wavelength, it is necessary to change one or both of Δ and M to provide wavelength selectivity. In general, both the astigmatism difference Δ when the light receiving unit and the multi-lens having the astigmatism providing function are common, and the return path magnification M when the optical path from the optical disk to the light receiving unit is common, are both wavelength selective. However, in the optical pickup 3 to which the present invention is applied, the return magnification M is provided with wavelength selectivity by providing the
すなわち、上述したように、各波長の光ビームの復路倍率Mλ1,Mλ2,Mλ3を所定の値となるように設定することにより、各光ディスクに対応して各波長の光ビーム毎に所望のフォーカス引き込み範囲Sjiλ1,Sjiλ2,Sjiλ3を得ることができる。 That is, as described above, the return magnifications M λ1 , M λ2 , and M λ3 of the light beams of the respective wavelengths are set to predetermined values, so that the desired light beams of the respective wavelengths can be obtained for each optical disc. Focus pull-in ranges Sji λ1 , Sji λ2 , and Sji λ3 can be obtained.
例えば、光ディスクで反射された各光ビームを受光部40まで導く、対物レンズ34、コリメータレンズ37、位相変換素子44及びマルチレンズ42からなる復路光学系による第1の波長の光ビームに対する復路倍率をMλ1とし、この復路光学系による第2の波長の光ビームに対する復路倍率をMλ2とし、この復路光学系による第3の波長の光ビームに対する復路倍率をMλ3としたとき、後述のような観点から15.75≦Mλ1≦25.00の関係、12.50≦Mλ2≦18.00の関係、及び11.50≦Mλ3≦16.25の関係を満たすようにされることにより、各波長の光ビーム毎に所望のフォーカス引き込み範囲を得ることができる。
For example, the return magnification for the light beam of the first wavelength by the return optical system including the
尚、ここでは、光ピックアップ3を構成する位相変換部として、位相変換素子44の一方の面に設けられ、第1の波長の光ビームに対して屈折力を付与せず、第2及び第3の波長の光ビームに対して正の屈折力を付与する位相変換部43を設けるものとして説明したが、本発明を適用する光ピックアップを構成する位相変換部は、これに限られるものではなく、少なくとも一の光ビームに対して他の光ビームとは異なる屈折力を付与するのと略同等の状態に波面の位相状態を変換するものであればよく、例えば、第2及び第3の波長の光ビームに対して屈折力をほとんど付与せず、第1の波長の光ビームに対して負の屈折力を付与する位相変換部を設けるように構成してもよい。
Here, as the phase conversion unit constituting the optical pickup 3, it is provided on one surface of the
ここで、光ピックアップ3を構成する位相変換素子の他の例として、位相変換素子44Bと、この一方の面に設けられた位相変換部43Bについて説明する。 Here, as another example of the phase conversion element constituting the optical pickup 3, a phase conversion element 44B and a phase conversion unit 43B provided on one surface thereof will be described.
位相変換素子44Bは、第1のビームスプリッタ38とマルチレンズ42との間の光路上に配置され、その一方の面に、所定の位相構造を有し、入射した第1乃至第3の波長の光ビームに対して、それぞれ位相差を付与し、少なくとも一の光ビームに対して他の光ビームとは異なる屈折力を付与するのと略同等の状態に波面の位相状態を変換する位相変換部43Bを備える。
The phase conversion element 44B is disposed on the optical path between the
位相変換素子44Bは、入射した第1の波長の光ビームに対しては、所定の負の屈折力を付与するのと略同等の状態に波面の位相状態を変換し、入射した第2及び第3の波長の光ビームに対しては、ほとんど屈折力を付与しないのと略同等の状態に波面の位相状態を変換する。このように、位相変換素子44Bは、所定の位相差を付与して波面を所定の位相状態にすることにより、レンズ等により屈折力を付与したのと同様の状態にすることができ、すなわち、レンズ効果を有することとなる。 The phase conversion element 44B converts the phase state of the wavefront into a state substantially equivalent to applying a predetermined negative refractive power to the incident light beam of the first wavelength, and enters the incident second and second light beams. For the light beam having the wavelength of 3, the phase state of the wavefront is converted into a state substantially equivalent to the case where almost no refractive power is applied. In this manner, the phase conversion element 44B can be brought into a state similar to that in which a refractive power is given by a lens or the like by giving a predetermined phase difference and setting the wavefront to a predetermined phase state, that is, It will have a lens effect.
このとき、位相変換素子44Bの位相変換部43Bは、上述した位相変換部43と同様に、第1の波長の光ビームに対して付与する屈折力Pλ1’より第2の波長の光ビームに対して付与する屈折力Pλ2’が大きく(Pλ1’<Pλ2’)なるのと略同等の状態に第1及び第2の波長の光ビームの波面の位相状態を変換するとともに、第1の波長の光ビームに対して付与する屈折力Pλ1’より第3の波長の光ビームに対して付与する屈折力Pλ3’が大きく(Pλ1’<Pλ3’)なるのと略同等の状態に第1及び第3の波長の光ビームの波面の位相状態を変換する。
At this time, similarly to the
具体的に、位相変換部43Bは、上述した位相変換部43と同様に、光軸を中心とした輪帯状の位相構造からなり、この位相構造の半径方向と光軸方向を含む断面形状が、上述した各波長に対する付与する位相差に基づいた形状となるように形成されている。
Specifically, the phase conversion unit 43B is composed of a ring-shaped phase structure centered on the optical axis in the same manner as the
この位相変換部43Bを有する位相変換素子44Bは、第1の波長の光ビームに対して半径方向の位置に応じて所定の位相差を付与することにより、第1の波長の光ビームの波面の位相状態を変換して、すなわち入射した第1の波長の光ビームに所定の負の屈折力を付与するのと同等の効果を与えて出射させる。一方、この位相変換部43Bを有する位相変換素子44Bは、その全面に亘って第2及び第3の波長の光ビームに対してほとんど位相差を付与せずに、すなわち入射した光ビームに当該位相変換素子44の影響を与えず出射させる。
The phase conversion element 44B having the phase conversion unit 43B gives a predetermined phase difference to the light beam of the first wavelength according to the position in the radial direction, so that the wavefront of the light beam of the first wavelength is increased. The phase state is converted, that is, the light beam having the same wavelength as the incident light beam having the first wavelength is emitted with the same effect. On the other hand, the phase conversion element 44B having the phase conversion unit 43B gives almost no phase difference to the light beams of the second and third wavelengths over the entire surface, that is, the phase of the phase of the incident light beam. The light is emitted without being affected by the
位相変換部43Bを有する位相変換素子44Bは、復路の光ビームのみが通過する光路上に配置され、第1の波長λ1の光ビームに対してのみ所定の負の屈折力を付与し、第2及び第3の波長λ2,λ3の光ビームに対しては屈折力を与えないことにより、使用波長に応じて復路系の光学倍率を最適なものとすることができ、すなわち、第1の光ディスクの使用波長である第1の波長における復路倍率Mλ1に対して、第2及び第3の光ディスクそれぞれの使用波長である第2,第3の波長における復路倍率Mλ2,Mλ3を小さくすることを可能にする。 The phase conversion element 44B having the phase conversion unit 43B is disposed on the optical path through which only the return light beam passes, and applies a predetermined negative refractive power only to the light beam having the first wavelength λ1, and the second In addition, by not giving refractive power to the light beams of the third wavelengths λ2 and λ3, the optical magnification of the return path system can be optimized according to the wavelength used, that is, the first optical disc The return magnifications M λ2 and M λ3 at the second and third wavelengths, which are used wavelengths of the second and third optical disks, are made smaller than the return magnification M λ1 at the first wavelength that is the use wavelength. enable.
以上のような位相変換部43Bを上述した位相変換部43に換えて設けた光ピックアップは、この位相変換部43Bが、受光部40と第1のビームスプリッタ38との間、すなわち復路の光ビームのみが通過する光路上に設けられ、第1乃至第3の波長の光ビームに対して、それぞれ位相差を付与し、所定の状態に波面の位相状態を変換することで、少なくとも一の光ビームに対して他の光ビームとは異なる屈折力を付与するのと略同等の状態にすることで、共通の対物レンズ34と共通の受光部40を用いて、複数種類の光ディスクに対して記録・再生を行う光ピックアップの光学系における復路倍率を所定の倍率にすることができ、これによりフォーカス引き込み範囲を各フォーマットに適合した所望の値とすることを可能とする。
In the optical pickup provided with the phase conversion unit 43B as described above in place of the
ところで、マルチレンズ42は、第1のビームスプリッタ38と受光部40との間の光路上に配置され、例えば屈折面を有することにより、位相変換素子44から出射されて入射された光ビームに対して、所定の倍率及び屈折力を付与して光検出器41のフォトディテクタ等の受光部40の受光面に適切に集光する。また、マルチレンズ42は、例えばシリンドリカル面を有することにより、フォーカスエラー信号等の検出のための非点収差を戻りの光ビームに付与する。このように、マルチレンズ42は、非点収差を付与する素子として機能することで非点収差付与機能を発揮するとともに入射した復路の各波長の光ビームを共通の受光部40上に集光させるために発散角を変換する素子として機能することで発散角変換機能を発揮する。尚、ここでは、マルチレンズ42は、屈折面を有することにより発散角変換機能を有するとともに、シリンドリカルレンズ面を有することにより非点収差付与機能を有するものとして説明するが、発散角変換機能又は非点収差付与機能のいずれか一方のみ備えるように構成して、他の光学部品や光学系の配置によりこれと同様の機能を持たせるようにしてもよい。
By the way, the multi-lens 42 is disposed on the optical path between the
また、上述した位相変換素子44の位相変換部43は、このマルチレンズ42の一方の面に一体に形成されるように構成してもよい。この場合には、位相変換部43として機能する位相構造は、例えばマルチレンズの屈折面やシリンドリカル面といった曲面を基準面として、この基準面に対して、所定の付与する位相差量に基づく半径方向の位置毎の高さ(深さ)に基づく形状に形成される。このように、位相変換部43を、マルチレンズ42に一体に形成するように構成することで、光ピックアップとしてのさらなる構成の簡素化及び小型化を可能とし、実用上の利便性も高くなる。
Further, the
光検出器41は、フォトディテクタ等の受光素子からなる受光部40を有し、マルチレンズ42で集光された戻りの第1乃至第3の波長の光ビームをこの共通の受光部40で受光して、情報信号とともに、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号等の各種検出信号を検出する。
The photodetector 41 includes a
以上のように構成された光ピックアップ3は、光検出器41によって得られたフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号に基づいて、対物レンズ34を駆動変位させることによって、光ディスク2の信号記録面に対して対物レンズ34が合焦位置に移動されて、光ビームが光ディスク2の信号記録面に合焦されて、光ディスク2に対して情報の記録又は再生が行われる。
The optical pickup 3 configured as described above moves the
光ピックアップ3は、第1乃至第3の波長の光ビームを出射する第1乃至第3の出射部と、第1乃至第3の出射部から出射された第1乃至第3の波長の光ビームを光ディスクの信号記録面に集光する集光光学デバイス36を構成する対物レンズ34と、第1乃至第3の波長の光ビームの往路の光路上に配置される回折光学素子35の一方の面に設けられる回折部50とを備え、回折部50が、第1乃至第3の回折領域51,52,53を有し、第1乃至第3の回折領域51,52,53が、輪帯状で且つ所定の深さを有するそれぞれ異なる回折構造とされるとともに、各波長の光ビームに対して上述のような所定の回折次数の回折光が支配的となるように発生させる第1乃至第3の回折構造を有するように構成されていることにより、それぞれ使用波長を異にする3種類の光ディスクに対して、共通の一の対物レンズ34を用いてそれぞれ対応する光ビームを信号記録面に適切に集光することを可能として、構成を複雑にすることなく、対物レンズ34を共通とした3波長互換を実現してそれぞれの光ディスクに対して良好な情報信号の記録及び/又は再生を実現する。
The optical pickup 3 includes first to third emission units that emit light beams having first to third wavelengths, and first to third wavelength light beams that are emitted from the first to third emission units. One surface of the
尚、ここで、対物レンズ34と、対物レンズ34で光ディスクに集光される光ビームの入射側の位置に設けられ、対物レンズ34により光ディスクに集光される各波長の光ビームの収差を低減する回折部50を有する回折光学素子35とから光ピックアップ3を構成する集光光学デバイス36を構成して対物レンズを共通とした3波長互換を実現するようにしたが、光ピックアップ3を構成する集光光学デバイス36は、これに限られるものではなく、上述したような少なくとも一方の面に回折部50として各波長の光ビームの収差を低減する回折構造を有する対物レンズ34Bにより構成されるようにしてもよく、その場合には、さらなる構成の簡素化及び小型化を可能とする。また、ここでは、第1乃至第3の回折領域51,52,53からなる所謂一面に3輪体を備えた回折部50により収差低減を実現したが、これに限られるものではなく例えば光学素子の両面に設けた回折構造によりこの回折部50と同様の機能を持たせるようにしてもよいが、上述した回折部50を設ける構成とした場合の方が、装置の小型化や構成の簡素化、さらには光利用効率の向上や調整工程の省略化等に有利である。
Here, the
以上のように、光ピックアップ3は、集光光学デバイス36を構成する回折光学素子35の一方の面に設けられ、第1乃至第3の回折領域51,52,53を有する回折部50により、各波長の光ビームに対して領域毎に最適な回折効率及び回折角を与えることができ、保護層の厚さ等のフォーマットが異なる3種類の第1乃至第3の光ディスク11,12,13の信号記録面における球面収差を十分に低減でき、対物レンズ34等の光学部品を共通化することにより、装置の小型化及び構成の簡素化を可能とするとともに、異なる3波長の光ビームを用いて、複数種類の光ディスク11,12,13に対して信号の読み取り及び書き込みを可能とする。
As described above, the optical pickup 3 is provided on one surface of the diffractive
さらに、この光ピックアップ3は、復路の光ビームのみが通過する光路上に設けられ、第1乃至第3の波長の光ビームに対して、位相差を付与して、波面の位相状態を変換することで、少なくとも一の光ビームに対して他の光ビームとは異なる屈折力を付与するのと略同等の状態に波面の位相状態を変換する位相変換部43を有することにより、使用波長毎に復路光学系の光学倍率(復路倍率)をそれぞれ所定の倍率にすることができ、これによりフォーカス引き込み範囲を各フォーマットに適合させることができる。
Further, the optical pickup 3 is provided on an optical path through which only the return light beam passes, and converts the phase state of the wavefront by giving a phase difference to the light beams of the first to third wavelengths. By having a
ここで、上述したように、受光部40の手前に位相変換素子44を設けることによって、所望の波長に対してだけ、レンズ効果を与えることができ、これにより所望の復路倍率(戻り倍率)M及び引き込み範囲Sjiを得ることができることについて詳細に説明する。
Here, as described above, by providing the
まず、光ピックアップ3を構成する、復路光学系の光路にのみ設けられ、第1乃至第3の波長の光ビームに対して、それぞれ位相差を付与し、少なくとも一の光ビームに対して他の光ビームとは異なる屈折力を付与するのと略同等の状態に波面の位相状態を変換する位相変換部として、上述した第2及び第3の波長の光ビームに正の屈折力を付与し、第1の波長の光ビームに屈折力をほとんど付与しないのと略同等の状態に各波長の光ビームの波面の位相状態を変換する位相変換部43を設けた場合について、その具体的数値を実施例1として挙げるとともに説明する。
First, it is provided only in the optical path of the return optical system that constitutes the optical pickup 3, and gives a phase difference to each of the light beams of the first to third wavelengths, and the other of the at least one light beam. As a phase converter that converts the phase state of the wavefront to a state substantially equivalent to applying a refractive power different from that of the light beam, a positive refractive power is applied to the light beams of the second and third wavelengths described above, When the
<実施例1>
上述した光ピックアップ3において、対物レンズ34、回折光学素子35、立ち上げミラー48、1/4波長板47、コリメータレンズ37、第2のビームスプリッタ39、第1のビームスプリッタ38、位相変換素子44及びマルチレンズ42は、復路光学系を構成し、このうち、対物レンズ34、コリメータレンズ37、位相変換部43及びマルチレンズ42が復路倍率(戻り倍率)に寄与する。
<Example 1>
In the optical pickup 3 described above, the
そして、マルチレンズ42、コリメータレンズ37及び対物レンズ34は、例えばこの実施例1において、位相変換素子44が設けられていない状態では、第1の波長λ1(=405nm)の光ビームに対して復路倍率が18.0となるように構成されており、このとき、第2及び第3の波長λ2(=655nm)、λ3(=785nm)の光ビームに対しても略同一倍率となるような系として構成されている。
The multi-lens 42, the
このような系に対して、本発明を適用した光ピックアップ3のように、位相変換素子44を追加して設けることにより、第2及び第3の波長λ2,λ3の光ビームに対してだけレンズ作用を与えることで、共通の対物レンズ34と共通の受光部40とからなる光学系における第1の波長の光ビームの復路倍率Mλ1と、第2及び第3の波長の光ビームの復路倍率Mλ2,Mλ3とに差を設けることを可能とする。
In such a system, as in the optical pickup 3 to which the present invention is applied, a
この位相変換素子44の機能及び作用について説明する。図6(a)を用いて上述したように、この位相変換素子44の位相変換部43は、第1の波長λ1の光ビームには屈折力を付与せず復路倍率を変化させる機能としては作用しないので、第1の波長λ1に対する復路倍率Mλ1が18.0倍で、位相変換素子44を設けない場合に比べて不変である。
The function and action of the
一方で、第2及び第3の波長λ2,λ3の光ビームに対しては、図6(b)を用いて上述したように、位相変換素子44の位相変換部43である位相変換面が上述したようにレンズと同様の作用をして集光パワー、すなわち屈折力を付与し、第2及び第3の波長λ2、λ3に対する復路倍率Mλ2,Mλ3は、第2の波長においては13.2倍(=Mλ2)、第3の波長においては12.5倍(=Mλ3)となる。
On the other hand, for the light beams of the second and third wavelengths λ2 and λ3, as described above with reference to FIG. 6B, the phase conversion surface which is the
ここで、上述したように、図6(a)及び図6(b)の状態では、集光点が異なるため、実際には受光部40の受光面上に集光点を一致させるために、図7(a)及び図7(b)に示すようにコリメータレンズ37を移動する必要があり、コリメータレンズ37を移動させた状態では、Mλ1=約17.7倍、Mλ2=約14.2倍、Mλ3=約13.5倍となる。
Here, as described above, since the condensing points are different in the states of FIGS. 6A and 6B, in order to actually match the condensing points on the light receiving surface of the
また、このときに必要なコリメータレンズ37のレンズストローク量は、約2.9mmであり、十分有用な大きさである。上述のように位相変換素子44等の各光学部品を構成した構成例としての実施例1の「往路倍率」、「復路倍率」、「コリメータレンズの位置」、「コリメータレンズのレンズストローク量」及び「位相変換素子の位相差係数C1」について「表1」に示す。
Also, the lens stroke amount of the
そして、表1及び上述した各波長に対する復路倍率の倍率差は、所望の目標フォーカス引き込み範囲Sjiλ1,Sjiλ2,Sjiλ3を満たすこととなる。尚、最も望ましいフォーカス引き込み範囲は、BD等の第1の光ディスクに対して2μm程度(=Sjiλ1)で、DVD等の第2の光ディスクに対して5μm程度(=Sjiλ2)で、CD等の第3の光ディスクに対して6μm程度(=Sjiλ3)である。ここで、フォーカス引き込み範囲Sjiは、上述したように、復路倍率をMとすれば、式(1)で示すような関係で表される。ここで、Δは、非点隔差であり、この光ピックアップ3においては、図9に示すように、マルチレンズ42によって発生するx方向の焦線(前焦線)とy方向の焦線(後焦線)との光軸方向の位置間隔を示す。ここで、上述したように、位相変換部43により復路倍率Mに波長選択性を持たせることによりフォーカス引き込み範囲Sjiを所望のものとしている。尚、図9は、マルチレンズ42により付与された非点収差によりx方向の集光位置Pxと、y方向の集光位置Pyとが異なり、すなわち、非点隔差Δが発生することを模式的に示す図である。ここで、x方向及びy方向は、マルチレンズ42の配置により決定される方向であり、所謂非点収差の方向である。
Then, the magnification difference of the return magnification with respect to each wavelength described in Table 1 satisfies the desired target focus pull-in ranges Sji λ1 , Sji λ2 , and Sji λ3 . The most desirable focus pull-in range is about 2 μm (= Sji λ1 ) for a first optical disk such as a BD, and about 5 μm (= Sji λ2 ) for a second optical disk such as a DVD. It is about 6 μm (= Sji λ3 ) with respect to the third optical disk. Here, as described above, the focus pull-in range Sji is represented by the relationship represented by Expression (1), where M is the return path magnification. Here, Δ is an astigmatic difference. In this optical pickup 3, as shown in FIG. 9, the focal line in the x direction (front focal line) and the focal line in the y direction (rearward) generated by the
その一方で、非点隔差Δ及び復路倍率Mは、図10に示すように、フォトダイオード等の受光部40上のスポット半径Rpdと、以下の式(2)で示すような関係がある。尚、この式(2)においては、前焦線への倍率をMとしている。尚、図10中LTは、復路の光学系における集光作用を有する素子、すなわち、対物レンズ34、コリメータレンズ37、位相変換素子44及びマルチレンズ42を合成した合成レンズを示すものとする。
On the other hand, the astigmatic difference Δ and the return path magnification M have a relationship as shown by the following equation (2) with the spot radius R pd on the
式(2)及び図10中NAは、対物レンズ34の開口数を示し、folは、対物レンズ34の焦点距離を示すものである。また、xは、前焦線からスポットが円形となる位置までの光軸方向の距離を示すものである。そして、この式(2)を変形すると、次式(3)が得られる。
In Expression (2) and FIG. 10, NA represents the numerical aperture of the
式(2)及び式(3)に用いられる受光部40上のスポット半径Rpdの大きさとしては、BD等の第1の光ディスクで反射された第1の波長の光ビームの受光部40上のスポット半径Rpd1は、Rpd1=42.5〜50μm程度が望ましく、DVD等の第2の光ディスクで反射された第2の波長の光ビームの受光部40上のスポット半径Rpd2は、Rpd2=37.4〜47.5μm程度が望ましく、CD等の第3の光ディスクで反射された第3の波長の光ビームの受光部40上のスポット半径Rpd3は、Rpd3=32.5〜42.5μm程度が望ましい。また、式(1)と式(3)より、次式(4)が得られる。
The size of the spot radius R pd on the
よって、この式(4)を満たすように、Mを求める必要があり、後述のようにMの範囲が決定される。表1に示すような復路倍率の場合の「Rpd」、「Sji」及び「Δ」を算出した結果と、この算出に用いた、「NA」及び「fol」を表2に示す。表2に示すように、BD:17.7倍、DVD:14.2倍、CD:13.5倍程度となる今回の解は、妥当であり、引き込み範囲BD:3.2μm、DVD:5.1μm、CD:5.8μm程度と、所望の範囲とすることを実現できる。 Therefore, it is necessary to obtain M so as to satisfy this equation (4), and the range of M is determined as described later. The results of calculating “R pd ”, “Sji”, and “Δ” in the case of the return magnification as shown in Table 1, and “NA” and “f ol ” used for the calculation are shown in Table 2. As shown in Table 2, the present solution of BD: 17.7 times, DVD: 14.2 times, CD: about 13.5 times is reasonable, and the pull-in range BD: 3.2 μm, DVD: 5 0.1 μm, CD: about 5.8 μm, and a desired range can be realized.
表2に示すフォーカス引き込み範囲Sjiは、Sjiλ1=3.2μm、Sjiλ2=5.1μm、Sjiλ3=5.8μmであり、上述した理想よりは僅かに外れているが、光ピックアップとして十分適切な性能を発揮できる値となる。これに対し、かかる位相変換素子44を設けない場合には、復路倍率は、第1乃至第3の波長に対して略一様に18倍で固定されてしまい、フォーカス引き込み範囲は、いずれのフォーマットに対しても3μm程度となり、実用が極めて難しくなる。以上のように、位相変換素子44を復路光学系に配置することにより、所望の波長に対してだけ、レンズ効果を与えることができ、これにより所望の倍率M及び所望の引き込み範囲Sjiを得ることができる。
The focus pull-in range Sji shown in Table 2 is Sji λ1 = 3.2 μm, Sji λ2 = 5.1 μm, and Sji λ3 = 5.8 μm. It will be a value that can demonstrate the performance. On the other hand, when the
また、表2における非点隔差Δが略同一となっている。これは、非点隔差Δには、上述したようにあまり波長依存性がないことを示すものである。そして、この非点隔差Δに波長依存性がないことに着目して、各波長におけるΔを等しいとすると、式(1)より、式(5)の関係が成立する必要があることとなる。 Further, the astigmatic difference Δ in Table 2 is substantially the same. This indicates that the astigmatic difference Δ does not have much wavelength dependency as described above. Then, paying attention to the fact that this astigmatic difference Δ has no wavelength dependence, if Δ at each wavelength is equal, the relationship of equation (5) needs to be established from equation (1).
この式(5)を用いて、例えば第1の光ディスクに対するフォーカス引き込み範囲Sjiλ1をSjiλ1=3μm程度、第2の光ディスクに対するフォーカス引き込み範囲Sjiλ2をSjiλ2=5μm程度、第3の光ディスクに対するフォーカス引き込み範囲Sjiλ3をSjiλ3=6μm程度の関係を成り立たせるには、各波長に対する復路倍率Mλ1,Mλ2,Mλ3は、Mλ1:Mλ2:Mλ3=1/((3)1/2):1/((5)1/2):1/((6)1/2)≒1.00:0.77:0.71程度の関係に調整する必要がある。尚、表1及び表2で示した各復路倍率Mλ1,Mλ2,Mλ3は、略この関係を満たしている。 Using this equation (5), for example, the focus pull-in range Sji λ1 for the first optical disc is about Sji λ1 = 3 μm, the focus pull-in range Sji λ2 for the second optical disc is about Sji λ2 = 5 μm, and the focus is on the third optical disc. In order to make the pull-in range Sji λ3 have a relationship of about Sji λ3 = 6 μm, the return magnifications M λ1 , M λ2 , and M λ3 for each wavelength are M λ1 : M λ2 : M λ3 = 1 / ((3) 1 / 2 ): 1 / ((5) 1/2 ): 1 / ((6) 1/2 ) ≈1.00: 0.77: 0.71 It is necessary to adjust the relationship. The return magnifications M λ1 , M λ2 , and M λ3 shown in Tables 1 and 2 substantially satisfy this relationship.
また、この各復路倍率Mλ1,Mλ2,Mλ3の関係から、各波長における位相変換素子44の第1乃至第3の波長の光ビームに対する各焦点距離fpλ1,fpλ2,fpλ3が、fpλ1>fpλ2の関係、及びfpλ1>fpλ3の関係を満たす必要がある。換言すると、上述したように位相変換素子44が第1乃至第3の波長の光ビームに付与する各屈折力Pλ1,Pλ2,Pλ3が、Pλ1<Pλ2の関係、及びPλ1<Pλ3の関係を満たす必要がある。
Further, from the relationship between the return magnifications M λ1 , M λ2 , and M λ3 , the focal lengths f pλ1 , f pλ2 , and f pλ3 for the light beams of the first to third wavelengths of the
また、上述の式(4)の関係、受光部上のスポット半径Rpd1,Rpd2,Rpd3の範囲の制約、非点隔差Δが略同一である必要があることの制約、及び所望のSjiの範囲の制約から、光ピックアップ3の復路倍率Mλ1,Mλ2,Mλ3として適した範囲について説明する。 Further, the relationship of the above-mentioned formula (4), the restrictions on the ranges of the spot radii R pd1 , R pd2 , R pd3 on the light receiving part, the restriction that the astigmatic difference Δ needs to be substantially the same, and the desired Sji From the limitation of the range, a range suitable as the return magnifications M λ1 , M λ2 , and M λ3 of the optical pickup 3 will be described.
具体的に、上述したフォーカス引き込み範囲のうち1.5≦Sjiλ1≦3.5を得ることを目的とし、この範囲で0.1毎のSijλ1の値と、復路倍率Mλ1が10.00〜25.00の範囲で0.25毎のMλ1の値と、式(4)とからRpd1が42.5〜50μmに当てはまる際の式(3)により得られるΔを表3に示し、また、Rpd1がこの範囲に当てはまらない場合には、「0」と示す。尚、この表3〜表5において、横方向に各Sji値を示し、縦方向に各復路倍率M値を示すものとする。 Specifically, in order to obtain 1.5 ≦ Sji λ1 ≦ 3.5 in the focus pull-in range described above, the value of Sij λ1 every 0.1 and the return path magnification M λ1 are 10.00 in this range. Table 3 shows Δ obtained by Equation (3) when R pd1 is applied to 42.5 to 50 μm from the value of M λ1 every 0.25 in the range of ˜25.00 and Equation (4). When R pd1 does not fall within this range, “0” is indicated. In Tables 3 to 5, each Sji value is shown in the horizontal direction, and each return magnification M value is shown in the vertical direction.
同様に、上述したフォーカス引き込み範囲のうち4.5≦Sjiλ2≦5.5を得ることを目的とし、4〜6μmの範囲で0.1毎のSjiλ2の値と、復路倍率Mλ2が10.00〜25.00の範囲で0.25毎のMλ2の値と、式(4)とからRpd2が37.4〜47.5μmに当てはまる際の式(3)により得られるΔを表4に示し、また、Rpd2がこの範囲に当てはまらない場合には、「0」と示す。 Similarly, in order to obtain 4.5 ≦ Sji λ2 ≦ 5.5 in the focus pull-in range described above, the value of Sji λ2 every 0.1 and the return path magnification M λ2 are 10 in the range of 4 to 6 μm. A value obtained by the equation (3) when R pd2 is 37.4 to 47.5 μm based on the value of M λ2 every 0.25 in the range of .00 to 25.00 and the equation (4). When R pd2 does not fall within this range, “0” is indicated.
さらに、上述したフォーカス引き込み範囲のうち5.5≦Sjiλ3≦6.0を得ることを目的とし、5〜7μmの範囲で0.1毎のSjiλ3の値と、復路倍率Mλ3が10.00〜25.00の範囲で0.25毎のMλ3の値と、式(4)とからRpd3が32.5〜42.5μmに当てはまる際の式(3)により得られるΔを表5に示し、また、Rpd3がこの範囲に当てはまらない場合には、「0」と示す。 Further, in order to obtain 5.5 ≦ Sji λ3 ≦ 6.0 in the above-described focus pull-in range, the value of Sji λ3 and the return magnification M λ3 every 0.1 in the range of 5 to 7 μm are 10. Table 5 shows Δ obtained by the equation (3) when R pd3 is applied to 32.5 to 42.5 μm from the value of M λ3 every 0.25 in the range of 00 to 25.00 and the equation (4). When R pd3 does not fall within this range, “0” is indicated.
この表3からMλ1の適切な範囲として15.75≦Mλ1≦25.00が得られ、また、表4からMλ2の適切な範囲として12.50≦Mλ2≦18.00が得られ、さらに、表5からMλ3の適切な範囲として11.50≦Mλ3≦16.25が得られる。 The Table 3 15.75 ≦ M λ1 ≦ Suitable range M .lambda.1 from 25.00 is obtained, is 12.50 ≦ M λ2 ≦ 18.00 Suitable ranges of M .lambda.2 obtained from Table 4 further, 11.50 ≦ M λ3 ≦ 16.25 is obtained from Table 5 as appropriate range of M [lambda] 3.
また、表3〜表5に示すように、Δの範囲も第1乃至第3の波長において、略近い範囲が得られ、上述の範囲が優れたものであることを示している。尚、ここで、Δの値が近いものを選択して戻り倍率を決定することで、さらに、光学系の特性として優れたものとすることができる。また、上述のSjiλ1、Sjiλ2、Sjiλ3の範囲は、上述で説明したような対物レンズ34及び受光部40を3波長に共通とし、位相変換部43により復路倍率を調整する光ピックアップ3において適正なフォーカス引き込み範囲を得るための適正な範囲である。
Further, as shown in Tables 3 to 5, a range of Δ is also obtained in a substantially close range at the first to third wavelengths, indicating that the above range is excellent. Here, it is possible to further improve the characteristics of the optical system by selecting a value with a close Δ value and determining the return magnification. The range of Sji λ1 , Sji λ2 , and Sji λ3 described above is the same for the optical pickup 3 in which the
ここで、このSjiλ1,Sjiλ2,Sjiλ3の範囲を用いて、上述とは異なる観点から光ピックアップ3の復路倍率として適した範囲となる各復路倍率Mλ1,Mλ2,Mλ3の関係があることについて説明する。 Here, using the ranges of Sji λ1 , Sji λ2 , and Sji λ3 , the relationship between the return path magnifications M λ1 , M λ2 , and M λ3 that are ranges suitable as the return path magnification of the optical pickup 3 from a different viewpoint from the above. Explain that there is.
すなわち、ここでは、Sjiλ1が2.5〜3.5であること、Sjiλ2が4.5〜5.5であること、及びSjiλ3が5.5〜6.5であること、並びに式(5)に基づいて各関係を導きだすものである。すなわち、(4.5/3.5)1/2≦Mλ1/Mλ2≦(5.5/2.5)1/2であることから、復路倍率Mλ1,Mλ2において、1.13≦Mλ1/Mλ2≦1.48の関係が適正な範囲として得られる。また、(5.5/3.5)1/2≦Mλ1/Mλ3≦(6.5/2.5)1/2であることから、復路倍率Mλ1,Mλ3において、1.25≦Mλ1/Mλ3≦1.61の関係が適正な範囲として得られる。 That is, here, Sji λ1 is 2.5 to 3.5, Sji λ2 is 4.5 to 5.5, Sji λ3 is 5.5 to 6.5, and the formula Each relationship is derived based on (5). That is, since (4.5 / 3.5) 1/2 ≦ M λ1 / M λ2 ≦ (5.5 / 2.5) 1/2 , 1.13 in the return magnifications M λ1 and M λ2 A relationship of ≦ M λ1 / M λ2 ≦ 1.48 is obtained as an appropriate range. In addition, since (5.5 / 3.5) 1/2 ≦ M λ1 / M λ3 ≦ (6.5 / 2.5) 1/2, at the return magnifications M λ1 and M λ3 1.25 The relationship of ≦ M λ1 / M λ3 ≦ 1.61 is obtained as an appropriate range.
そして、上述のような所望の復路倍率Mλ1,Mλ2,Mλ3は、位相変換部43の各波長の光ビームに対する焦点距離fpλ1,fpλ2,fpλ3と、位相変換部43とコリメータレンズ37との間隔tp1,tp2,tp3を調整することにより実現できる。
The desired return magnifications M λ1 , M λ2 , and M λ3 as described above are the focal lengths f pλ1 , f pλ2 , and f pλ3 for the light beams of the respective wavelengths of the
ここで、各波長に対する位相変換部43の焦点距離fpλ1,fpλ2,fpλ3と、この位相変換部43とコリメータレンズ37との間隔tp1,tp2,tp3を調整することにより、所望の復路倍率Mλ1,Mλ2,Mλ3が得られる点について説明する。
Here, by adjusting the focal lengths f pλ1 , f pλ2 , and f pλ3 of the
まず、一般的な複数のレンズからなる光学系の倍率計算法について説明する。複数のレンズからなる光学系の倍率Mは、式(6)に示すような各レンズの像点Sin及び物点Sonの除算(Son/Sin)の積からなることが知られている。ここで、nは、n番目(n=1,2,・・・N)のレンズの像点又は物点であることを示し、Nは、レンズの個数を示す。これを、光ピックアップ3に当てはめると、位相変換素子44の位相変換部43もレンズとして含めることができ、n=1が対物レンズ34であり、n=2がコリメータレンズ37であり、n=3が位相変換部43であり、n=4(=N)がマルチレンズ42を示すものである。
First, a magnification calculation method for a general optical system composed of a plurality of lenses will be described. The magnification M of an optical system composed of a plurality of lenses is known to be the product of the division (S on / S in ) of the image point S in and the object point S on of each lens as shown in equation (6). Yes. Here, n indicates an image point or an object point of the nth lens (n = 1, 2,... N), and N indicates the number of lenses. When this is applied to the optical pickup 3, the
また、あるn番目のレンズの像点Sinと、n番目のレンズと(n+1)番目のレンズとのレンズ間の距離tnとから、式(7)に示すような関係式により(n+1)番目のレンズの物点So(n+1)が得られ、また、n番目のレンズの像点Sinと、物点Sonと、焦点距離fnとには式(8)に示すような関係式が成立することが知られている。 Further, from the image point S in of a certain nth lens and the distance t n between the nth lens and the (n + 1) th lens, (n + 1) The object point S o (n + 1) of the n th lens is obtained, and the relationship as shown in the equation (8) is established between the image point S in of the n th lens, the object point S on and the focal length f n. It is known that the formula holds.
これらの式(6)〜式(8)から、位相変換素子44の焦点距離fpλ1,fpλ2,fpλ3と、位相変換素子44とコリメータレンズ37との間隔tp1,tp2,tp3とによって、復路倍率Mλ1,Mλ2,Mλ3を変化させて調整することができることが示されている。すなわち、上述のように位相変換素子44が設けられない場合に復路倍率が18倍である系に対して、上述のような第2及び第3の波長に対してレンズ効果を有する位相変換素子44を設けることにより、13〜14倍の復路倍率Mλ2,Mλ3が得られることとなる。
From these formulas (6) to (8), the focal lengths f pλ1 , f pλ2 and f pλ3 of the
次に、位相変換素子44の一面に設けられた位相変換部43の具体的な形状を決定する際に考慮すべき点について説明する。
Next, points to be considered when determining a specific shape of the
位相変換素子44の位相変換部43は、上述した図5に示すような、段形状の位相構造が形成されており、具体的には、例えば図11に示すような位相差を第1乃至第3の波長λ1,λ2,λ3に対して付与するために形成されている。すなわち、図11は、位相変換部43の位相構造による獲得目標位相を示すものであり、図11及び後述の図14中横軸は、半径方向の位置(mm)を示し、縦軸は、半径方向の位置毎に各波長の光ビームに対して必要となる位相差量をその波長λ(=λ1,λ2,λ3)で規格化したものを示す。尚、この図11及び図14で示す位相段差は、目標とする位相差を0〜λの範囲内に収めたものとしている。尚、この図11及び後述の図12〜16において、集光光束中に配置される位相変換素子の有効径が1mm以下である場合について示しているが、その配置位置に応じて有効径が1mmを超える場合にはその超えた部分の獲得目標位相等を算出すればよい。
The
ここで、第1の波長λ1に対する獲得目標位相Lλ11は、ここでは第1の波長の光ビームに対して屈折力を付与しないことを目標とすることから、半径方向の中心(横軸:0)から最外周(横軸:1)にわたって0であり、第2及び第3の波長λ2,λ3に対する獲得目標位相Lλ21,Lλ31は、ここでは第2及び第3の波長の光ビームに対して所定の屈折力を付与することを目標とすることと、一般的に屈折力を付与された波面の位相状態が半径の2乗に比例した曲線となることから、半径の2乗に比例した曲線を各波長λ2,λ3で折り返したような線で表されている。 Here, since the acquired target phase Lλ11 for the first wavelength λ1 is set not to give a refractive power to the light beam of the first wavelength here, the center in the radial direction (horizontal axis: 0). 0 to the outermost circumference (horizontal axis: 1), and the acquired target phases Lλ21 and Lλ31 for the second and third wavelengths λ2 and λ3 are predetermined for the light beams of the second and third wavelengths. Since the objective is to provide refracting power and the phase state of the wavefront to which refracting power is generally applied is a curve proportional to the square of the radius, each curve proportional to the square of the radius is It is represented by a line folded at wavelengths λ2 and λ3.
また、一般的に、位相構造により半径方向の位置毎の所定の波長の光ビームに付与する位相差φ(λ)は、次式(9)を満たすことが知られている。ここで、式(9)において、C1,C2・・・は、光路差関数係数を示すものであり、rは、半径を示すものであり、λ0は、設計波長を示すものであり、ここではλ0=λ1である。 In general, it is known that the phase difference φ (λ) imparted to the light beam having a predetermined wavelength for each position in the radial direction by the phase structure satisfies the following equation (9). In Equation (9), C 1 , C 2 ... Indicate optical path difference function coefficients, r indicates a radius, and λ 0 indicates a design wavelength. Here, λ 0 = λ 1 .
さらに、一般的に、光路差関数係数Ciは、付与したい位相形状、すなわち、図11に示す獲得目標位相差を示す直線Lλ11,Lλ21,Lλ31により変化するものである。ここで、この位相構造で付与したい位相は、屈折力(パワー)を付与するのと同等の状態にするための位相差であり、このような屈折力を付与するのと同等の位相状態とするためには、光路差関数係数CiのうちC1のみに着目すればよいことが知られている。さらに、このような位相構造が形成された素子(位相変換素子44)の所定の波長の光ビームに対する焦点距離fpと、C1との間には、式(10)に示す関係があることが知られている。ここで、式(10)において、λ0は、設計波長を示すものであり、λは、実際に通過する光ビーム(焦点距離を算出する所定の波長の光ビーム)の波長を示すものである。このことから、上述した焦点距離fpからC1が決定されることとなる。 Further, in general, the optical path difference function coefficient C i changes according to the phase shape to be given, that is, the straight lines Lλ11, Lλ21, and Lλ31 that indicate the acquired target phase differences shown in FIG. Here, the phase desired to be imparted by this phase structure is a phase difference for achieving a state equivalent to the application of refracting power (power), and a phase state equivalent to the application of such a refracting power is set. Therefore, the it is sufficient attention is paid only to C 1 of the optical path difference function coefficients C i are known. Further, between the focal length f p for a given wavelength of the light beam such phase structures are formed element (phase conversion element 44), and C 1, that there is a relationship shown in equation (10) It has been known. Here, in Equation (10), λ 0 indicates the design wavelength, and λ indicates the wavelength of the light beam that actually passes (the light beam having a predetermined wavelength for calculating the focal length). . From this, C 1 is determined from the focal length f p described above.
図11に示すような各獲得目標位相Lλ11,Lλ21,Lλ31により、この各獲得目標位相を各波長λ1,λ2,λ3の光ビームに与える最適な位相構造が図12に示すように算出される。図12及び後述の図15中横軸は、半径方向の位置(mm)を示し、縦軸は、半径方向の位置毎の基準面に対する位相構造の高さを示すものである。ここで、図12に示すような位相構造は、第2及び第3の波長λ2,λ3の光ビームに対しては正方向のパワー(位相差係数C1=5.67×10−3)を与えるような位相差を設定し、第2及び第3の波長に対する復路倍率Mλ2,Mλ3を所望の約13〜14倍となるように変換する。一方で、第1の波長λ1の光ビームに対しては、位相差が0となるのと同様な、すなわち、λ1の整数倍の位相差を付与するようにすることで、第1の波長の光ビームに対しては作用せず、第1の波長に対する復路倍率Mλ1を所望の約18倍のままとするようにする。
As shown in FIG. 12, the optimum phase structure for giving the acquired target phases to the light beams of the wavelengths λ1, λ2, and λ3 is calculated by the acquired target phases Lλ11, Lλ21, and Lλ31 as shown in FIG. In FIG. 12 and FIG. 15 described later, the horizontal axis indicates the position (mm) in the radial direction, and the vertical axis indicates the height of the phase structure with respect to the reference plane for each position in the radial direction. Here, the phase structure as shown in FIG. 12 gives power in the positive direction (phase difference coefficient C 1 = 5.67 × 10 −3 ) for the light beams of the second and
ここで、上述した表1に示す状態からコリメータレンズ37を移動させないときの、位相変換部43のC1を変化させたときの第2及び第3の波長に対する復路倍率の変化を表6に示す。
Here, a time not to move the
この表6に示すように、C1が変化することでf及びMが変化することとなる。さらに、この表6に示すように、C1=5.67×10−3が適正な値であることが分かる。このように、C1の適正な値は、上述した一連の式に基づいて、光学系における他のレンズや、レンズ間の間隔等によって、複雑な関連性を有して変化するが、一定の関係から目標となるM及びfを決めることで、適正な値を算出することが可能である。 As shown in Table 6, so that the f and M are changed by C 1 is changed. Furthermore, as shown in Table 6, it can be seen that C 1 = 5.67 × 10 −3 is an appropriate value. As described above, the appropriate value of C 1 varies in a complicated manner depending on other lenses in the optical system, the distance between the lenses, and the like based on the above-described series of formulas. By determining target M and f from the relationship, it is possible to calculate appropriate values.
また、位相変換素子44の位相構造の半径方向の位置毎の深さdは、以下のような指針によって設計されている。各波長での所望の位相差をφ1、φ2、φ3(rad)、各波長での回折格子屈折率n1、n2、n3、空気中の屈折率n0とすれば、以下の式(11)〜式(13)が成立する。但し、この式(11)〜式(13)中m1、m2、m3は、正又は負の任意の整数又は0を示すものとする。この実施例では、φ1≒0であるので、式(14)のような関係を満たす必要があり、且つ、式(12)及び式(13)を満たす最適なdを求めれば良いことになる。
Further, the depth d for each position in the radial direction of the phase structure of the
ここで、実際には、dの高さには製造上の制限があるため、選択には完全な自由度はないが、ここでは、例えば、その制限としてd<10μmを製造限界と仮定している。このとき、所望位相差φ1、φ2、φ3に対して最も近い値を与えるdを設定すると、図12のような位相構造が得られる。尚、製造上の問題さえ解消すればd<10μmに限られるものではない。 Here, in practice, the height of d is limited in manufacturing, so there is no complete freedom of selection. However, here, for example, it is assumed that the manufacturing limit is d <10 μm. Yes. At this time, by setting d that gives the closest values to the desired phase differences φ1, φ2, and φ3, a phase structure as shown in FIG. 12 is obtained. It should be noted that d <10 μm is not limited as long as manufacturing problems are solved.
そして、図12に示すような位相構造によって得られる獲得位相量を図13に示す。図13及び後述の図16中横軸は、半径方向の位置(mm)を示し、縦軸は、それぞれ図12及び図15のような位相構造により半径方向の位置毎に付与される位相差量をその波長λ(=λ1,λ2,λ3)で規格化したものを示す。また、図13及び図16中Lλ11’Lλ12’は、この位相構造により第1の波長の光ビームに付与される獲得位相を示し、Lλ21’、Lλ22’は、この位相構造により第2の波長の光ビームに付与される獲得位相を示し、Lλ31’、Lλ32’は、この位相構造により第3の波長の光ビームに付与される獲得位相を示すものとする。図13に示すように、図12に示すような位相構造により付与される位相差量は、当初、想定した図11に示すような獲得目標位相差量と比べると、おおよそで一致していることから、第2及び第3の光ディスク(DVD、CD)にそれぞれ対応する第2及び第3の波長の光ビームに対して想定した屈折力を与えることができる。 FIG. 13 shows the acquired phase amount obtained by the phase structure as shown in FIG. In FIG. 13 and later-described FIG. 16, the horizontal axis indicates the radial position (mm), and the vertical axis indicates the phase difference amount given to each radial position by the phase structure as shown in FIGS. Is normalized by the wavelength λ (= λ1, λ2, λ3). In FIG. 13 and FIG. 16, Lλ11′Lλ12 ′ indicates an acquired phase imparted to the light beam having the first wavelength by this phase structure, and Lλ21 ′ and Lλ22 ′ have the second wavelength by this phase structure. The acquired phase given to the light beam is shown, and Lλ31 ′ and Lλ32 ′ show the acquired phase given to the light beam of the third wavelength by this phase structure. As shown in FIG. 13, the phase difference amount provided by the phase structure as shown in FIG. 12 is roughly the same as the initially assumed target phase difference amount as shown in FIG. Therefore, it is possible to give the assumed refractive power to the light beams of the second and third wavelengths respectively corresponding to the second and third optical disks (DVD, CD).
本実施例1によって計算された上述した表1によれば、いずれの値も、実用上妥当な範囲に収まり、かつ所望の復路倍率差が得られていることが改めて確認できる。これにより、所望の目標フォーカス引き込み範囲Sjiλ1,Sjiλ2,Sjiλ3を満たすこととなる。 According to the above-described Table 1 calculated according to the first embodiment, it can be confirmed again that any value falls within a practically reasonable range and a desired return magnification difference is obtained. Thus, desired target focus pull-in ranges Sji λ1 , Sji λ2 , and Sji λ3 are satisfied.
尚、上述した実施例1においては、第2及び第3の光ディスク(DVD、CD等)に対応する第2及び第3の波長の光ビームに与えられる位相差が同一となるように構成したが、それぞれ異なる屈折力に基づく獲得目標位相を設定して、この獲得目標位相を付与するような位相構造を形成した位相変換部として構成してもよい。一般的に、同一の位相差とすると、上述した式(10)の関係から、各々の波長の逆数に比例した焦点距離fとなるが、獲得目標位相差量を変えることによってこの制約をはずすことができ、さらに位相構造を選択する自由度が大きくなる。 In the first embodiment described above, the phase difference given to the light beams of the second and third wavelengths corresponding to the second and third optical disks (DVD, CD, etc.) is configured to be the same. Alternatively, a phase conversion unit may be configured in which acquisition target phases based on different refractive powers are set and a phase structure is formed so as to give the acquisition target phase. In general, if the phase difference is the same, the focal length f is proportional to the reciprocal of each wavelength from the relationship of the above equation (10), but this restriction is removed by changing the acquired target phase difference amount. Furthermore, the degree of freedom for selecting the phase structure is increased.
また、この実施例においては、所定の段差からなる位相構造によって、第2及び第3の波長λ2,λ3に屈折力に相当する位相変換効果を与え、第1の波長λ1の光ビームにのみ屈折力に相当する位相変換効果を与えないようにしたが、これは二種類の屈折率をもつ材料によって構成することで、このような位相変換機能を有するように構成してもよい。 Further, in this embodiment, the phase structure consisting of a predetermined step gives a phase conversion effect corresponding to the refractive power to the second and third wavelengths λ2 and λ3, and refracts only to the light beam of the first wavelength λ1. Although the phase conversion effect corresponding to the force is not given, this may be configured to have such a phase conversion function by being composed of materials having two kinds of refractive indexes.
尚、本実施例1においては第2及び第3の波長λ2,λ3の光ビームに対してパワー(屈折力)を与えて所望の復路倍率を得たが、第1の波長λ1に対して負のパワー(屈折力)を与えることによって倍率を所望の値としてもよい。 In the first embodiment, power (refractive power) is given to the light beams having the second and third wavelengths λ2 and λ3 to obtain a desired return magnification. However, the power is negative with respect to the first wavelength λ1. The magnification may be set to a desired value by giving the power (refractive power).
次に、光ピックアップ3を構成する、復路光学系の光路にのみ設けられ、第1乃至第3の波長の光ビームに対して、それぞれ位相差を付与し、少なくとも一の光ビームに対して他の光ビームとは異なる屈折力を付与するのと略同等の状態に波面の位相状態を変換する位相変換部として、上述した第1の波長の光ビームに負の屈折力を付与し、第2及び第3の波長の光ビームに屈折力をほとんど付与しないのと略同等の状態に各波長の光ビームの波面の位相状態を変換する位相変換部43Bを設けた場合について、その具体的数値を挙げたものを実施例2として説明する。 Next, the optical pickup 3 is provided only in the optical path of the return path optical system, and a phase difference is imparted to each of the first to third wavelength light beams, and the other is applied to at least one light beam. As a phase conversion unit that converts the phase state of the wavefront to a state substantially equivalent to applying a refractive power different from that of the light beam, a negative refractive power is applied to the light beam of the first wavelength described above, and the second In the case where the phase conversion unit 43B for converting the phase state of the wavefront of the light beam of each wavelength is provided in a state substantially equivalent to that in which almost no refractive power is applied to the light beam of the third wavelength, the specific numerical values are What has been described will be described as Example 2.
<実施例2>
この実施例2においては、この素子を設けなかったとした場合の、第2及び第3の波長λ2,λ3の光ビームに対して復路倍率Mλ2,Mλ3を14倍程度に設計しておき、第1の波長λ1の光ビームにのみ所望の屈折力(負のパワー)を与えて、この光ビームに対して復路倍率Mλ1が18倍程度となることを目指すものである。
<Example 2>
In the second embodiment, the return magnifications M λ2 and M λ3 are designed to be about 14 times with respect to the light beams of the second and third wavelengths λ2 and λ3 when this element is not provided. A desired refractive power (negative power) is given only to the light beam of the first wavelength λ1, and the return magnification M λ1 is aimed to be about 18 times for this light beam.
この実施例2における、上述した図11と同様な具体的な獲得目標位相を図14に示し、また、上述した図12と同様に、図14に示すような獲得目標位相を各波長の光ビームに与える最適な位相構造を図15に示し、さらに、上述した図13と同様に、図15に示すような位相構造によって得られる獲得位相量を図16に示す。ここで、(負の屈折力を付与する)実施例2の獲得目標位相、形成段差(高さ)、獲得位相のいずれもは、(正の屈折力を付与する)実施例1との比較のために反転した値を示している。 FIG. 14 shows a specific acquisition target phase similar to that shown in FIG. 11 in the second embodiment, and FIG. 14 shows the acquisition target phase shown in FIG. FIG. 15 shows the optimum phase structure given to FIG. 15, and FIG. 16 shows the acquired phase amount obtained by the phase structure shown in FIG. 15 as in FIG. Here, all of the acquisition target phase, the formation step (height), and the acquisition phase of Example 2 (giving negative refractive power) are compared with Example 1 (giving positive refractive power). Therefore, the inverted value is shown.
図14に示すように、第1の波長λ1に対する獲得目標位相Lλ12は、第1の波長の光ビームに対して所定の屈折力を付与することを目標とすることと、一般的に屈折力を付与された波面の位相状態が半径の2乗に比例した曲線となることから、半径の2乗に比例した曲線を波長λ1で折り返したような線で表されている。尚、ここで、第1の波長に対しては負の屈折力を付与するが、反転された値を示しているものである。また、第2及び第3の波長λ2,λ3に対する獲得目標位相Lλ22,Lλ32は、第2及び第3の波長の光ビームに対して屈折力を付与しないことを目標とすることから、半径方向の中心から最外周にわたって0である。 As shown in FIG. 14, the acquired target phase Lλ12 for the first wavelength λ1 has a target to give a predetermined refractive power to the light beam of the first wavelength, and generally has a refractive power. Since the phase state of the applied wavefront becomes a curve proportional to the square of the radius, the curve proportional to the square of the radius is represented by a line that is folded at the wavelength λ1. Here, a negative refractive power is applied to the first wavelength, but an inverted value is shown. In addition, since the acquisition target phases Lλ22 and Lλ32 for the second and third wavelengths λ2 and λ3 are targeted to provide no refractive power to the light beams of the second and third wavelengths, It is 0 from the center to the outermost periphery.
図16に示すように、図15に示すような位相構造により付与される位相差量は、当初、想定した図14に示すような獲得目標位相差量と比べると、おおよそで一致していることから第1の光ディスク(BD)に対応する第1の波長の光ビームに対して想定した屈折力を与えることができる。 As shown in FIG. 16, the phase difference amount provided by the phase structure as shown in FIG. 15 is roughly the same as the initially obtained target phase difference amount as shown in FIG. To the assumed optical power can be applied to the light beam having the first wavelength corresponding to the first optical disc (BD).
また、このように、位相変換素子44B等の各光学部品を構成した実施例2の「往路倍率」、「復路倍率」、「コリメータレンズの位置」、「コリメータレンズのレンズストローク量」及び「位相変換素子の位相差係数C1」について表7に示す。 Further, in this way, the “outward magnification”, “return magnification”, “collimator lens position”, “lens stroke amount of the collimator lens”, and “phase” of the second embodiment in which each optical component such as the phase conversion element 44B is configured. Table 7 shows the phase difference coefficient C 1 of the conversion element.
表7に示すように、第1の波長λ1の光ビームに対しては、位相変換素子44Bの位相変換部43Bが上述したように負の屈折力を付与して復路倍率Mλ1は、Mλ1=19.0倍となる。また、第2及び第3の波長λ2,λ3の光ビームに対しては屈折力を付与せず復路倍率を変化させる機能としては作用せず、コリメータレンズ37を移動させた状態で復路倍率Mλ2,Mλ3は、Mλ2=14.6倍、Mλ3=14.6倍となる。
As shown in Table 7, the phase conversion unit 43B of the phase conversion element 44B gives a negative refractive power to the light beam having the first wavelength λ1, and the return magnification M λ1 is M λ1. = 19.0 times. Further, the light beam having the second and third wavelengths λ2 and λ3 is not provided with refractive power and does not function as a function of changing the return magnification, and the return magnification M λ2 while the
このような実施例における、表7に示すような復路倍率の場合の「Rpd」、「Sji」及び「Δ」を算出した結果と、この算出に用いた、「NA」及び「fol」を表8に示す。表8に示すように、BD:19倍、DVD:14.6倍、CD:14.6倍となる今回の解は、妥当であり、引き込み範囲BD:3.1μm、DVD:5.3μm、CD:5.3μm程度と、所望の目標フォーカス引き込み範囲とすることを実現できる。 In such an example, the results of calculating “R pd ”, “Sji”, and “Δ” in the case of the return magnification as shown in Table 7, and “NA” and “f ol ” used for this calculation. Is shown in Table 8. As shown in Table 8, the current solution of BD: 19 times, DVD: 14.6 times, CD: 14.6 times is reasonable, and the pull-in range BD: 3.1 μm, DVD: 5.3 μm, It is possible to achieve a desired target focus pull-in range of CD: about 5.3 μm.
尚、実施例2においては、第2及び第3の光ディスクに対応する第2及び第3の波長の光ビームに与えられる位相差がともに屈折力を付与しないような同一の位相差となるように構成したが、それぞれ異なる屈折力に基づく獲得目標位相を設定し、この獲得目標位相を付与するような位相構造を形成した位相変換部として構成してもよい。 In the second embodiment, the phase differences given to the second and third light beams corresponding to the second and third optical discs are the same so that no refractive power is given. Although configured, an acquisition target phase based on different refractive powers may be set, and the phase conversion unit may be configured to form a phase structure that gives this acquisition target phase.
また、実施例1,2においては、第1の波長の光ビームと、第2及び第3の波長の光ビームとのいずれか一方を屈折力を付与しないように構成したが、これに限られるものではなく、例えば、3種類の波長それぞれに対して異なる屈折力を付与するように構成してもよく、すなわち、第1の波長に対して負の屈折力、第2及び第3の波長に対して正の屈折力を付与するような位相構造を形成した位相変換部として構成してもよい。 In the first and second embodiments, either one of the light beam having the first wavelength and the light beam having the second and third wavelengths is configured so as not to impart refractive power, but is not limited thereto. For example, different refractive powers may be applied to each of the three types of wavelengths, that is, negative refractive power with respect to the first wavelength, and second and third wavelengths. On the other hand, it may be configured as a phase conversion unit formed with a phase structure that imparts positive refractive power.
以上で説明した実施例1,2に示すように、異なる3種類の波長の光ビームを用いるとともに、対物レンズ34及び受光部40を共通とする光ピックアップ3において、各波長の光ビームに対して、位相差を付与して、波面の位相状態を変換することで、所望の波長に対して所定の屈折力を付与するのと略同等の状態に波面の位相状態を変換する位相変換部43,43Bを有することにより、例えば、第1の波長の光ビームに屈折力を付与しないとともに第2及び第3の波長の光ビームに所定の正の屈折力を付与して、又は、第1の波長の光ビームに所定の負の屈折力を付与するとともに第2及び第3の波長の光ビームに屈折力を付与しないことにより、使用波長毎に復路光学系の光学倍率をそれぞれ所定の倍率にすることができ、これによりフォーカス引き込みを各フォーマットに適合させることができる。
As shown in the first and second embodiments described above, in the optical pickup 3 which uses the light beams of three different wavelengths and uses the
すなわち、上述のような位相変換部43又は位相変換部43Bを備える光ピックアップ3は、三波長互換を実現する対物レンズ34に対して、ただ一つの受光部40を配置する構成において、所望のフォーカス引き込み範囲を実現することができる。かかる光ピックアップ3は、対物レンズ34及び受光部40を共通としたことにより、コストの削減及び装置の小型化を実現する。そして、この光ピックアップ3は、上述した実施例1,2で説明したように、コリメータレンズ37のレンズストローク量を十分小さく抑えることを可能とし、光ピックアップ3の小型化を可能にする。
That is, the optical pickup 3 including the
また、光ピックアップ3は、発散角変換素子としてのコリメータレンズ37が、第1乃至第3の波長の光ビームのうち出射される光ビームの種類毎に、光軸方向の所定の位置に移動され、移動された光軸方向の位置に応じて第1乃至第3の波長の光ビームの状態を変えることで、各波長の光ビームを受光部40の同一の受光面上に集光させる構成により、上述した位相変換素子44の機能を発揮して各波長の復路光学系の倍率を所望の倍率とする効果と、3波長に対応した共通の対物レンズ34及び共通の受光部40で互換性を実現するという効果とを両立させることを可能とする。
Further, in the optical pickup 3, a
このように、この光ピックアップ3は、共通の対物レンズ34と共通の受光部40により、フォーカス引き込み範囲等を含めた適切な3波長互換を実現し、対物レンズ34及び光検出器41の光学部品を共通化して部品点数を削減するのみならず、その間の光路上に配置される種々の光学部品を共通化することを実現して、小型化及び低コスト化を実現するとともに、部品共通化により各波長ごとに設けた個々の部品毎に特性ばらつきがあった場合等の影響を防止して光ピックアップとしての特性を向上させることができる。
As described above, the optical pickup 3 realizes appropriate three-wavelength compatibility including the focus pull-in range and the like by the common
また、この光ピックアップ3は、3波長互換を1つの対物レンズ34により実現することにより、複数の対物レンズを用いていた場合の問題点である、アクチュエータの感度が低下する等の問題や、個々の対物レンズのアクチュエータへの取り付け角度に誤差があった場合の特性の劣化等の問題を解消して、良好な記録再生特性を実現する。また、この光ピックアップ3は、3波長互換を1つの受光部40により実現することにより、複数の受光部(受光素子)を設ける場合の問題点である、配線を複数引き回すための構成が煩雑となったり小型化を妨げるという問題点を解消して、簡素な構成及び小型化を実現する。さらに、この光ピックアップ3は、全体として上述のように構成部品を削減することで、製造上において必要となる調整工程を少なくして、製造の容易化及び低コスト化を実現する。
In addition, the optical pickup 3 realizes compatibility with three wavelengths by using one
次に、上述のように構成された光ピックアップ3における、第1及び第2の光源部31,32の各出射部から出射された光ビームの光路について、図2を用いて説明する。まず、第1の光ディスク11に対して第1の波長の光ビームを出射させて情報の読み取り又は書き込みを行うときの光路について説明する。
Next, the optical path of the light beam emitted from each emission part of the first and second
次に、上述のように構成された光ピックアップ3における、第1及び第2の光源部31,32の各出射部から出射された光ビームの光路について、図2を用いて説明する。尚、この説明においては、光ピックアップ3を構成する位相変換部を有する位相変換素子としては、上述した位相変換素子44を用いた場合の例について説明するものとし、位相変換素子44Bを用いた場合については上述のような付与する屈折力が異なるだけであるので説明は省略する。まず、第1の光ディスク11に対して第1の波長の光ビームを出射させて情報の読み取り又は書き込みを行うときの光路について説明する。
Next, the optical path of the light beam emitted from each emission part of the first and second
光ディスク2の種類が第1の光ディスク11であることを判別したディスク種類判別部22は、第1の光源部31の第1の出射部から第1の波長の光ビームを出射させる。
The disc
第1の出射部から出射された第1の波長の光ビームは、第1のグレーティング45によりトラッキングエラー信号等の検出のため3ビームに分割され、第1のビームスプリッタ38に入射される。第1のビームスプリッタ38に入射された第1の波長の光ビームは、その分離面38aで反射され、第2のビームスプリッタ39側に出射される。
The light beam of the first wavelength emitted from the first emission unit is divided into three beams for detection of a tracking error signal or the like by the
第2のビームスプリッタ39に入射された第1の波長の光ビームは、その合成分離面39aを透過されて、コリメータレンズ37側に出射され、コリメータレンズ37により発散角を変換され、1/4波長板47に所定の位相差を付与され、立ち上げミラー48で反射されて集光光学デバイス36の回折光学素子35側に出射される。このとき、コリメータレンズ37は、コリメータレンズ駆動手段49により第1の位置に移動されて、第1の波長の光ビームを所定の状態で出射させるように制御されている。
The light beam of the first wavelength incident on the
回折光学素子35に入射した第1の波長の光ビームは、その入射側の面に設けられた回折部50の第1乃至第3の回折領域51,52,53により、各領域を通過した光ビームがそれぞれ上述のように所定の回折次数が支配的となるようにして出射され、集光光学デバイス36の対物レンズ34に入射される。尚、回折光学素子35から出射される第1の波長の光ビームは、所定の発散角の状態とされているのみならず、所定の開口制限がされた状態とされている。
The light beam having the first wavelength incident on the diffractive
対物レンズ34に入射した第1の波長の光ビームは、各領域51,52,53を通過した光ビームが球面収差を低減できるような発散角の状態で入射されているので、対物レンズ34により、第1の光ディスク11の信号記録面に適切に集光される。
Since the light beam having the first wavelength incident on the
第1の光ディスク11で集光された光ビームは、信号記録面で反射し、対物レンズ34、回折光学素子35、立ち上げミラー48、1/4波長板47、コリメータレンズ37を経由して、第2のビームスプリッタ39の合成分離面39aを透過され、第1のビームスプリッタ38の分離面38aを透過されて、位相変換素子44側に出射される。
The light beam collected by the first
第1及び第2のビームスプリッタ38,39により往路の光ビームの光路から光路分岐された第1の波長の光ビームは、位相変換素子44により屈折力の影響を受けずに通過して、マルチレンズ42により非点収差及び所定の屈折力を付与されて、光検出器41の受光部40の受光面上に集束されて検出される。このとき、第1の光ディスクからの戻りの光学系における復路倍率Mλ1は、この第1の波長の光ビームが位相変換素子44により屈折力の影響を受けず、後述の第2及び第3の波長の光ビームが位相変換素子44により正の屈折力を付与されていることから、後述の復路倍率Mλ2,Mλ3よりも大きな値とされている。
The light beam having the first wavelength branched from the optical path of the forward light beam by the first and
次に、第2の光ディスク12に対して第2の波長の光ビームを出射させて情報の読み取り又は書き込みを行うときの光路について説明する。
Next, an optical path when information is read or written by emitting a light beam of the second wavelength to the second
光ディスク2の種類が第2の光ディスク12であることを判別したディスク種類判別部22は、第2の光源部32の第2の出射部から第2の波長の光ビームを出射させる。
The disc
第2の出射部から出射された第2の波長の光ビームは、第2のグレーティング46によりトラッキングエラー信号等の検出のため3ビームに分割され、第2のビームスプリッタ39に入射される。第2のビームスプリッタ39に入射された第2の波長の光ビームは、その合成分離面39aで反射され、コリメータレンズ37側に出射され、コリメータレンズ37により発散角を変換され、1/4波長板47に所定の位相差を付与され、立ち上げミラー48で反射されて集光光学デバイス36の回折光学素子35側に出射される。このとき、コリメータレンズ37は、コリメータレンズ駆動手段49により第2の位置に移動されて、第2の波長の光ビームを所定の状態で出射されるように制御されている。
The light beam of the second wavelength emitted from the second emission part is divided into three beams for detection of a tracking error signal or the like by the
回折光学素子35に入射した第2の波長の光ビームは、その入射側の面に設けられた回折部50の第1乃至第3の回折領域51,52,53により、各領域を通過した光ビームがそれぞれ上述のような所定の回折次数が支配的となるようにして出射され、集光光学デバイス36の対物レンズ34に入射される。尚、回折光学素子35から出射される第2の波長の光ビームは、所定の発散角の状態とされているのみならず、対物レンズ34に入射することにより開口制限の効果が得られる状態とされている。
The light beam having the second wavelength incident on the diffractive
対物レンズ34に入射した第2の波長の光ビームは、第1及び第2の回折領域51,52を通過した光ビームが球面収差を低減できるような発散角の状態で入射されているので、対物レンズ34により、第2の光ディスク12の信号記録面に適切に集光される。
Since the light beam having the second wavelength incident on the
第2の光ディスク12の信号記録面で反射された光ビームの復路の光路については、上述した第1の波長の光ビームと同様であるので、省略する。但し、このとき、第2の光ディスクからの戻りの光学系における復路倍率Mλ2は、この第2の波長の光ビームが位相変換素子44により波面の位相状態を変換され、正の屈折力を付与されていることから、上述した復路倍率Mλ1よりも小さな値とされている。また、コリメータレンズ37が第2の位置に移動されていることから、位相変換素子44により第1の波長の場合と異なる屈折力を付与されているが、上述の図7を用いて説明したように、集光点の位置を第1の波長の場合と同じ位置とすることができ、すなわち、共通の受光部40で確実に戻りの光ビームを受光し検出することができる。
The return path of the light beam reflected by the signal recording surface of the second
次に、第3の光ディスク13に対して第3の波長の光ビームを出射させて情報の読み取り又は書き込みを行うときの光路について説明する。 Next, an optical path when information is read or written by emitting a light beam of the third wavelength to the third optical disc 13 will be described.
光ディスク2の種類が第3の光ディスク13であることを判別したディスク種類判別部22は、第2の光源部32の第3の出射部から第3の波長の光ビームを出射させる。
The disc
第3の出射部から出射された第3の波長の光ビームは、第2のグレーティング46によりトラッキングエラー信号等の検出のため3ビームに分割され、第2のビームスプリッタ39に入射される。第2のビームスプリッタ39に入射された第3の波長の光ビームは、その合成分離面39aで反射され、コリメータレンズ37側に出射され、コリメータレンズ37により発散角を変換され、1/4波長板47に所定の位相差を付与され、立ち上げミラー48で反射されて集光光学デバイス36の回折光学素子35側に出射される。このとき、コリメータレンズ37は、コリメータレンズ駆動手段49により第3の位置に移動されて、第3の波長の光ビームを所定の状態で出射されるように制御されている。
The light beam of the third wavelength emitted from the third emission unit is divided into three beams for detection of a tracking error signal or the like by the
回折光学素子35に入射した第3の波長の光ビームは、その入射側の面に設けられた回折部50の第1乃至第3の回折領域51,52,53により、各領域を通過した光ビームがそれぞれ上述のような所定の回折次数が支配的となるようにして出射され、集光光学デバイス36の対物レンズ34に入射される。尚、回折光学素子35から出射される第3の波長の光ビームは、所定の発散角の状態とされているのみならず、対物レンズ34に入射することにより開口制限の効果が得られる状態とされている。
The light beam having the third wavelength incident on the diffractive
対物レンズ34に入射した第3の波長の光ビームは、第1の回折領域51を通過した光ビームが球面収差を低減できるような発散角の状態で入射されているので、対物レンズ34により、第3の光ディスク13の信号記録面に適切に集光される。
Since the light beam having the third wavelength incident on the
第3の光ディスク13の信号記録面で反射された光ビームの復路の光路については、上述した第1の波長の光ビームと同様であるので、省略する。但し、このとき、第3の光ディスクからの戻りの光学系における復路倍率Mλ3は、この第3の波長の光ビームが位相変換素子44により波面の位相状態を変換され、正の屈折力を付与されていることから、上述した復路倍率Mλ1よりも小さな値とされている。また、コリメータレンズ37が第3の位置に移動されていることから、位相変換素子44により第1の波長の場合と異なる屈折力が付与されているが、上述の図7を用いて説明したように、集光点の位置を第1の波長の場合と同じ位置とすることができ、すなわち、共通の受光部40で確実に戻りの光ビームを受光し検出することができる。
The optical path of the return path of the light beam reflected by the signal recording surface of the third optical disc 13 is the same as that of the light beam having the first wavelength described above, and is therefore omitted. However, at this time, the return magnification M λ3 in the return optical system from the third optical disk is given a positive refractive power by converting the phase state of the wave front of the light beam of the third wavelength by the
本発明を適用した光ピックアップ3は、第1乃至第3の波長の光ビームを出射する第1乃至第3の出射部と、第1乃至第3の出射部から出射された第1乃至第3の波長の光ビームをそれぞれ対応する光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイス36と、光軸方向に移動可能とされ、移動された光軸方向の位置に応じて第1乃至第3の波長の光ビームの発散角を所定の発散角となるように変換する発散角変換素子としてコリメータレンズ37と、光ディスクで反射された戻りの第1乃至第3の波長の光ビームの光路を第1乃至第3の出射部から出射された各光ビームの光路と分離する光路分離手段として第1及び第2のビームスプリッタ38,39と、この第1及び第2のビームスプリッタ38,39により各往路光から分離された戻りの第1乃至第3の波長の光ビームを受光する3波長間において共通の受光部40を有する光検出器41と、光路分離手段としての第1のビームスプリッタ38と受光部40との間に設けられ、第1乃至第3の波長の光ビームに対して、それぞれ位相差を付与し、少なくとも一の光ビームに対して他の光ビームとは異なる屈折力を付与するのと略同等の状態に波面の位相状態を変換する位相変換部43,43Bとを備えることにより、このような3種類の使用波長に対応する共通の集光光学デバイス36と共通の受光部40を有する共通の光学系を用いて、各光ディスクに対して対応する波長の光ビームを集光するとともに、光ディスクからの反射光を検出して、装置の小型化及び構成の簡素化を達成した上で、複数種類の光ディスクに情報信号の記録及び/又は再生を行うことを可能とするとともに、このような共通の光学系における、それぞれの使用波長に応じて復路系の光学倍率(復路倍率)を位相変換部43,43Bにより最適なものとすることができ、これにより、それぞれの各光ディスクのフォーマットに対応するフォーカス引き込み範囲を設定することを可能とし、各光ディスクに対する互換性をより発揮することを可能とし、よって、構成の簡素化及び装置の小型化を実現するとともに各光ディスクに対して互換性を発揮して良好な記録及び/又は再生を実現する。
The optical pickup 3 to which the present invention is applied includes first to third emission units that emit light beams having first to third wavelengths, and first to third rays that are emitted from the first to third emission units. A condensing optical device 36 for condensing a light beam of a wavelength on the signal recording surface of the corresponding optical disc, and being movable in the optical axis direction, the first to the first in accordance with the moved position in the optical axis direction
また、光ピックアップ3は、上述の位相変換部43,43Bが集光光学デバイス36と受光部40との間に設けられる位相変換素子44の一方の面に設けられ、この位相変換素子44が、第1の波長の光ビームに対して付与する屈折力Pλ1より第2の波長の光ビームに対して付与する屈折力Pλ2が大きく(Pλ1<Pλ2)なるのと略同等の状態に第1及び第2の波長の光ビームの波面の位相状態を変換するとともに、第1の波長の光ビームに対して付与する屈折力Pλ1より第3の波長の光ビームに対して付与する屈折力Pλ3が大きく(Pλ1<Pλ3)なるのと略同等の状態に第1及び第3の波長の光ビームの位相状態を変換する構成により、換言すると、位相変換素子44の第1乃至第3の波長の光ビームに対する焦点距離fpλ1,fpλ2,fpλ3が、fpλ1>fpλ2の関係、及びfpλ1>fpλ3の関係を満たすような構成により、第1の光ディスクの使用波長である第1の波長における復路倍率Mλ1に対して、第2及び第3の光ディスクそれぞれの使用波長である第2、第3の波長における復路倍率Mλ2,Mλ3を小さくすることを可能とし、これによりフォーカス引き込み範囲を各フォーマットに適合した所望の値とすることを可能とし、よって、構成の簡素化及び装置の小型化を実現するとともに各光ディスクに対して互換性を発揮して良好な記録及び/又は再生を実現する。
Further, in the optical pickup 3, the above-described
また、光ピックアップ3は、第1のビームスプリッタ38と受光部40との間に、入射した第1乃至第3の波長の光ビームの発散角を変換して受光部40上に集光させる発散角変換機能と、入射した第1乃至第3の波長の光ビームにフォーカスエラー信号を得るため等の非点収差を付与して受光部40側に出射させる非点収差機能との両方又は何れか一方の機能を有するマルチレンズを備え、位相変換部43がこのマルチレンズの一方の面に一体に形成される構成とすることにより、上述の効果に加えて、光ピックアップとしてのさらなる構成の簡素化及び小型化を実現する。
Further, the optical pickup 3 converts the divergence angle of the incident light beams having the first to third wavelengths between the
また、光ピックアップ3は、光ディスクで反射された第1乃至第3の波長の光ビームを受光部40に導く、集光光学デバイス36、コリメータレンズ37、位相変換部43を有する位相変換素子44、及びマルチレンズ42からなる復路光学系による第1の波長の光ビームに対する復路倍率をMλ1とし、この復路光学系による第2の波長の光ビームに対する復路倍率をMλ2とし、この復路光学系による第3の波長の光ビームに対する復路倍率をMλ3としたとき、15.75≦Mλ1≦25.00の関係、12.50≦Mλ2≦18.00の関係、及び11.50≦Mλ3≦16.25の関係を満たすようにされていることから、フォーカス引き込み範囲を各フォーマットに適合した所望の値とすることを可能とし、よって、各光ディスクに対してより良好な記録再生特性を発揮して、これにより各光ディスクに対するより優れた互換性を発揮することを実現する。
The optical pickup 3 also includes a condensing optical device 36, a
また、この光ピックアップ3は、対物レンズ34を3波長に対して共通とすることができるので、アクチュエータにおける可動部の重量が増大することによる感度低下等の問題の発生を防止できる。また、本発明を適用した光ピックアップ3は、3波長互換の際の共通の対物レンズ34を用いた場合に問題となる球面収差を光学素子の一面に設けた回折部50により十分に低減できるので、従来のような球面収差低減用の回折部を複数面に設けた場合の各回折部間の位置合わせや、複数の回折部を設けることによる回折効率の低下等の問題を防止でき、すなわち、組立工程の簡素化及び光の利用効率の向上を実現する。また、本発明を適用した光ピックアップ3は、上述のように回折部50を光学素子の一面に設ける構成を可能とすることにより、対物レンズ34及び回折光学素子35に換えて回折部50を有する対物レンズ34Bを有するように構成することを可能とし、この回折部50を対物レンズに一体とする構成により、さらなる構成の簡素化、アクチュエータの可動部の重量を小さくすること、組立工程の簡素化及び光の利用効率の向上を実現する。
In addition, since the
さらに、この光ピックアップ3は、上述した回折光学素子35の一面に設けられた回折部50により3波長互換を実現するのみならず、3種類の光ディスク及び3種類の波長の光ビームに対応した開口数で開口制限を行うことができ、これにより従来必要であった開口制限フィルター等を設けることや、これを配置させる際の調整を不要とし、さらに、構成の簡素化、小型化、及び低コスト化を実現する。
Further, the optical pickup 3 not only realizes three-wavelength compatibility by the
本発明を適用した光ディスク装置1は、保護層の厚さ等のフォーマットが異なる3種類の第1乃至第3の光ディスクから任意に選択される光ディスクを保持して回転駆動する駆動手段と、この駆動手段によって回転駆動される光ディスクに対し波長を異にする複数の光ビームを選択的に照射することにより情報信号の記録及び/又は再生を行う光ピックアップとを備え、この光ピックアップとして上述した光ピックアップ3を用いたことにより、第1乃至第3の波長の光ビームの光路上の光学素子の一面に設けられた回折部により、それぞれ使用波長を異にする3種類の光ディスクに対して、共通の一の対物レンズ34を用いてそれぞれ対応する光ビームを信号記録面に適切に集光することを可能として対物レンズ34及び受光部40等の構成部品を共通化して構成の簡素化、装置の小型化を可能するとともに、位相変換部43によりそれぞれの光ディスクのフォーマットに対応する適切なフォーカス引き込み範囲とすることを可能として、構成の小型化と良好なサーボ信号を得て良好な記録・再生特性を得ることによる3波長互換を両立させることを実現する。
An
1 光ディスク装置、 2 光ディスク、 3 光ピックアップ、 4 スピンドルモータ、 5 送りモータ、 9 サーボ制御部、22 ディスク種類判別部、 31 第1の光源部、 32 第2の光源部、 34 対物レンズ、 35 回折光学素子、 36 集光光学デバイス、 37 コリメータレンズ、 38 第1のビームスプリッタ、 39 第2のビームスプリッタ、 40 受光部、 41 光検出器、 42 マルチレンズ、 43 位相変換部、 44 位相変換素子、 45 第1のグレーティング、 46 第2のグレーティング、 47 1/4波長板、 48 立ち上げミラー、 49 コリメータレンズ駆動手段、 50 回折部、 51 第1の回折領域、 52 第2の回折領域、 53 第3の回折領域
DESCRIPTION OF
Claims (6)
第1の波長の光ビームを出射する第1の出射部と、
上記第1の波長よりも長い第2の波長の光ビームを出射する第2の出射部と、
上記第2の波長よりも長い第3の波長の光ビームを出射する第3の出射部と、
上記第1乃至第3の波長の光ビームをそれぞれ対応する光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスと、
上記第1乃至第3の出射部と、上記集光光学デバイスとの間の光路上に配置され且つ光軸方向に移動可能とされ、移動された光軸方向の位置に応じて第1乃至第3の波長の光ビームの発散角を所定の発散角となるように変換する発散角変換素子と、
上記光ディスクで反射された戻りの第1乃至第3の波長の光ビームを受光する共通の受光部を有する光検出器と、
上記集光光学デバイスと上記受光部との間に設けられ、上記第1乃至第3の波長の光ビームに対して、それぞれ位相差を付与し、少なくとも一の光ビームに対して他の光ビームとは異なる屈折力を付与するのと略同等の状態に波面の位相状態を変換する位相変換部とを備える光ピックアップ。 In an optical pickup that records and / or reproduces an information signal by selectively irradiating a plurality of light beams having different wavelengths to an optical disc arbitrarily selected from a plurality of types of optical discs,
A first emission part for emitting a light beam of a first wavelength;
A second emission part for emitting a light beam having a second wavelength longer than the first wavelength;
A third emission part for emitting a light beam having a third wavelength longer than the second wavelength;
A condensing optical device for condensing the light beams of the first to third wavelengths on the signal recording surface of the corresponding optical disc,
It is arranged on the optical path between the first to third emission parts and the condensing optical device and is movable in the optical axis direction. A divergence angle conversion element that converts a divergence angle of a light beam having a wavelength of 3 to a predetermined divergence angle;
A photodetector having a common light receiving portion for receiving the light beams of the first to third wavelengths reflected by the optical disc;
Provided between the condensing optical device and the light receiving unit, each of which imparts a phase difference to the light beams having the first to third wavelengths, and another light beam to at least one light beam. An optical pickup comprising: a phase conversion unit that converts a phase state of a wavefront to a state substantially equivalent to applying a refractive power different from the above.
入射した光ビームに対して光軸方向に屈折させる屈折力を正の屈折力としたときに、上記位相変換素子は、上記第1の波長の光ビームに対して付与する屈折力より上記第2の波長の光ビームに対して付与する屈折力が大きくなるのと略同等の状態に第1及び第2の波長の光ビームの波面の位相状態を変換するとともに、上記第1の波長の光ビームに対して付与する屈折力より上記第3の波長の光ビームに対して付与する屈折力が大きくなるのと略同等の状態に第1及び第3の波長の光ビームの波面の位相状態を変換する請求項1記載の光ピックアップ。 The phase conversion unit is provided on one surface of a phase conversion element provided between the condensing optical device and the light receiving unit,
When the refracting power that refracts the incident light beam in the optical axis direction is a positive refracting power, the phase conversion element has a second refracting power that is applied to the light beam having the first wavelength. The phase state of the wavefronts of the light beams of the first and second wavelengths is converted into a state substantially equivalent to the state where the refractive power applied to the light beam of the first wavelength is increased, and the light beam of the first wavelength The phase states of the wavefronts of the light beams of the first and third wavelengths are converted to a state substantially equivalent to the state where the refractive power applied to the light beam of the third wavelength is larger than the refractive power applied to the light beam. The optical pickup according to claim 1.
上記位相変換部は、上記マルチレンズの一方の面に一体に形成されている請求項1記載の光ピックアップ。 Further, a divergence angle conversion function for converting a divergence angle of the incident light beam having the first to third wavelengths and condensing the light beam on the light receiving unit between the condensing optical device and the light receiving unit, and / or Or a multi-lens having an astigmatism imparting function for imparting astigmatism to the incident light beams having the first to third wavelengths and emitting them to the light receiving unit side,
The optical pickup according to claim 1, wherein the phase conversion unit is integrally formed on one surface of the multi-lens.
15.75≦Mλ1≦25.00の関係、12.50≦Mλ2≦18.00の関係、及び11.50≦Mλ3≦16.25の関係を満たすようにされている請求項1記載の光ピックアップ。 The first optical path by the return optical system including at least the condensing optical device, the divergence angle conversion element, and the phase conversion unit that guides the light beams having the first to third wavelengths reflected by the optical disc to the light receiving unit. The return magnification with respect to the light beam of the second wavelength is M λ1 , the return magnification with respect to the light beam of the second wavelength by the return optical system is M λ2, and the return magnification of the light beam with the third wavelength by the return optical system is Is M λ3 ,
2. The relationship of 15.75 ≦ Mλ1 ≦ 25.00, the relationship of 12.50 ≦ Mλ2 ≦ 18.00, and the relationship of 11.50 ≦ Mλ3 ≦ 16.25 are satisfied. Optical pickup.
上記駆動手段によって回転駆動される光ディスクに対して波長を異にする複数の光ビームを選択的に照射することにより情報信号の記録及び/又は再生を行う光ピックアップとを備える光ディスク装置において、
上記光ピックアップは、第1の波長の光ビームを出射する第1の出射部と、
上記第1の波長よりも長い第2の波長の光ビームを出射する第2の出射部と、
上記第2の波長よりも長い第3の波長の光ビームを出射する第3の出射部と、
上記第1乃至第3の波長の光ビームをそれぞれ対応する光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスと、
上記第1乃至第3の出射部と、上記集光光学デバイスとの間の光路上に配置され且つ光軸方向に移動可能とされ、移動された光軸方向の位置に応じて第1乃至第3の波長の光ビームの発散角を所定の発散角となるように変換する発散角変換素子と、
上記光ディスクで反射された戻りの第1乃至第3の波長の光ビームを受光する共通の受光部を有する光検出器と、
上記集光光学デバイスと上記受光部との間に設けられ、上記第1乃至第3の波長の光ビームに対して、それぞれ位相差を付与し、少なくとも一の光ビームに対して他の光ビームとは異なる屈折力を付与するのと略同等の状態に波面の位相状態を変換する位相変換部とを備える光ディスク装置。 Driving means for holding and rotating the optical disc arbitrarily selected from a plurality of types of optical discs;
In an optical disc apparatus comprising: an optical pickup that records and / or reproduces an information signal by selectively irradiating a plurality of light beams having different wavelengths to an optical disc that is rotationally driven by the driving means.
The optical pickup includes a first emission unit that emits a light beam having a first wavelength;
A second emission part for emitting a light beam having a second wavelength longer than the first wavelength;
A third emission part for emitting a light beam having a third wavelength longer than the second wavelength;
A condensing optical device for condensing the light beams of the first to third wavelengths on the signal recording surface of the corresponding optical disc,
It is arranged on the optical path between the first to third emission parts and the condensing optical device and is movable in the optical axis direction. A divergence angle conversion element that converts a divergence angle of a light beam having a wavelength of 3 to a predetermined divergence angle;
A photodetector having a common light receiving portion for receiving the light beams of the first to third wavelengths reflected by the optical disc;
Provided between the condensing optical device and the light receiving unit, each of which imparts a phase difference to the light beams having the first to third wavelengths, and another light beam to at least one light beam. An optical disc device comprising: a phase conversion unit that converts a phase state of a wavefront into a state substantially equivalent to a state where a different refractive power is applied.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015004881A1 (en) * | 2013-06-29 | 2015-01-15 | Hori Kenji | Filter with phase conversion effect, lens, image-forming optical system, and imaging system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000155976A (en) * | 1998-11-17 | 2000-06-06 | Samsung Electronics Co Ltd | Optical pick-up of optical disk drive |
JP2001076371A (en) * | 1999-09-02 | 2001-03-23 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | Optical pickup device |
WO2006054215A1 (en) * | 2004-11-16 | 2006-05-26 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Optical head with switchable diameter of the radiation spot on the radiation detector |
WO2007040147A1 (en) * | 2005-09-30 | 2007-04-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical head, optical disc device, computer, and optical disc recorder |
-
2008
- 2008-01-28 JP JP2008016736A patent/JP2009176391A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000155976A (en) * | 1998-11-17 | 2000-06-06 | Samsung Electronics Co Ltd | Optical pick-up of optical disk drive |
JP2001076371A (en) * | 1999-09-02 | 2001-03-23 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | Optical pickup device |
WO2006054215A1 (en) * | 2004-11-16 | 2006-05-26 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Optical head with switchable diameter of the radiation spot on the radiation detector |
WO2007040147A1 (en) * | 2005-09-30 | 2007-04-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical head, optical disc device, computer, and optical disc recorder |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015004881A1 (en) * | 2013-06-29 | 2015-01-15 | Hori Kenji | Filter with phase conversion effect, lens, image-forming optical system, and imaging system |
JP2017015742A (en) * | 2013-06-29 | 2017-01-19 | 堀 健治 | Filter serving for phase conversion, lens, image formation optical system, and imaging system |
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