JP2840835B2 - 光ピックアップ装置及び光ディスク装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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装置
及びこの光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光源として半導体レーザを用い、
半導体レーザより出射される光ビームを対物レンズによ
り収束して光ディスクの信号記録面上に照射することに
より情報信号の読み取り及び／又は書き込みを行うよう
に構成された光ピックアップ装置が提案されている。こ
の光ピックアップ装置には、光ディスクの信号記録面か
ら反射された戻りの光ビームを検出するフォトダイオー
ド等の光検出器が設けられている。

【０００３】この光ピックアップ装置は、光検出器によ
り検出される信号に基づいて、光ディスクを走査する光
ビームのフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー
信号を検出し、これらエラー信号に基づいてフォーカス
サーボ及びトラッキングサーボを行っている。これら各
サーボは、光ディスクが回転するとき、面ぶれや回転ぶ
れを生じさせた場合であっても、光ビームが光ディスク
の信号記録面に正確に合焦し、記録トラックを正確に走
査するするように制御するものである。

【０００４】ここで、フォーカスエラーは、光ビームの
光ディスクに対する焦点のずれを示すものであって、非
点収差法等を用いて検出される。光ピックアップ装置
は、フォーカスエラー信号の基づいて、光ビームを光デ
ィスクの信号記録面に合焦させる対物レンズをその光軸
方向に駆動変位させることによってフォーカスエラーを
補正する。

【０００５】また、トラッキングエラーは、光ビームの
記録トラックに対する径方向のずれを示すものであっ
て、プッシュプル法や３ビーム法等を用いて検出され
る。光ピックアップ装置は、トラッキングエラー信号に
基づいて、対物レンズをその光軸と直交する方向に変位
駆動させることによって光ビームが記録トラックを追従
するように制御する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光ピックア
ップ装置の小型化を図るためには、半導体レーザから出
射される光ビームを光ディスクの信号記録面上に集束さ
せる対物レンズ等の光学デバイスを小型化しあるいは短
焦点化することにより、半導体レーザと信号記録面との
距離を短くする必要がある。

【０００７】半導体レーザと信号記録面との距離を短く
すると、光ディスクから反射されて半導体レーザに入射
される戻り光が多くなる。戻り光が多くなると、レーザ
素子ノイズ（光強度雑音）が増大して、発光パワーの変
動等の種々の弊害が生じ、情報信号の正確な読み取り及
び／又は書き込みが行えなくなる虞れがある。

【０００８】ところで、半導体レーザには、シングルモ
ードで発振するいわゆるインデックスガイド型（屈折率
導波型）レーザ素子と、マルチモードで発振するゲイン
ガイド型（利得導波型）レーザ素子とがある。これら２
種類の半導体レーザを比較すると、ゲインガイド型レー
ザ素子の方が戻り光によるレーザ素子ノイズの発生が少
ない。そこで、光ピックアップ装置の小型化を図るに
は、インデックスガイド型レーザ素子よりも、ゲインガ
イド型レーザ素子を用いることが有利となる。

【０００９】しかし、ゲインガイド型レーザ素子は、イ
ンデックスガイド型レーザ素子に比し、非点隔差が大き
い。半導体レーザから出射された光ビームは、半導体レ
ーザの有する非点隔差に起因する非点収差が生ずる。そ
のため、光ディスクの信号記録面上におけるビームスポ
ットは、図１０に示すように、合焦ずれの方向によって
長径方向が互いに直交する楕円形となる。

【００１０】合焦ずれが生じたとき、ビームスポットの
形状が上述のような変化を起こすことにより、記録トラ
ック上のビームスポットの面積が変動すると、図１１に
示すように、読み取られ又は書き込まれる情報信号のジ
ッターが最小となる位置を合焦位置としたとき、この合
焦位置とトラッキングエラー信号レベル及びＲＦ信号レ
ベルが最大となる位置とが一致しない。すなわち、トラ
ッキングエラー信号とＲＦ信号レベルの合焦位置に対す
る非対称性が生じてしまう。

【００１１】このような、トラッキングエラー信号とＲ
Ｆ信号レベルの合焦位置に対する非対称性が生じると、
光ディスクの面ぶれや回転ぶれによる合焦ずれ時に、各
サーボが行えなくなるサーボ外れが起こり易くなる。

【００１２】非点収差は、光ビームが拡散又は集束する
光路中に、光ビームの光軸に対して一定角度傾斜させた
平行平面ガラスを配設することにより補正している。こ
のような平行平面ガラスからなる補正板を用いても、非
点収差は完全には補正できないばかりか、このような補
正板を用いることは、光ピックアップ装置の小型化を困
難としている。

【００１３】そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提
案されるものであって、ゲインガイド型レーザ素子等の
戻り光による影響の少ない半導体レーザを用いて装置の
小型化が図られるとともに、半導体レーザの有する非点
隔差による影響を補正し、合焦ずれに基づく記録及び／
又は再生特性の劣化を防止できる光ピックアップ装置及
び光ディスク装置を提供することを目的に提案されたも
のである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述したような目的を達
成するために提案される本発明は、半導体レーザを光源
として備え、上記半導体レーザから出射される光ビーム
を収束光学素子を介して光ディスクに照射して情報信号
の読み取り及び／又は書き込みを行う光ピックアップ装
置において、上記半導体レーザは、上記半導体レーザの
半導体層の接合面に垂直な面が上記光ディスクの記録ト
ラックの接線方向に対して上記光ディスク上のビームス
ポットの合焦ずれに基づく上記接線方向を中心とする非
対称性を補正するように、略３０°乃至略６０°の角度
をなして上記半導体レーザから出射される光ビームが上
記光ディスク上に照射されるように配設したものであ
る。

【００１５】また、本発明に係る光ディスク装置は、半
導体レーザを光源として備え、上記半導体レーザから出
射される光ビームを収束光学素子を介して光ディスクに
照射して情報信号の読み取り及び／又は書き込みを行う
光ピックアップ装置と、上記光ピックアップによって読
み取られた信号に基づいてフォーカスエラー信号及びト
ラッキングエラー信号を演算する手段とを有し、上記光
ピックアップ装置の半導体レーザを、上記半導体レーザ
の半導体層の接合面に垂直な面が上記光ディスクの記録
トラックの接線方向に対して上記光ディスク上のビーム
スポットの合焦ずれに基づく上記接線方向を中心とする
非対称性を補正するように、略３０°乃至略６０°の角
度をなして上記半導体レーザから出射される光ビームが
上記光ディスク上に照射されるように配設したものであ
る。

【００１６】

【作用】本発明に係る光ピックアップ装置及び光ディス
ク装置は、光ビームのメリジオナル面と光ディスクの記
録トラックの接線とが一定の角度をなすことにより、合
焦ずれの方向によって生じる光ディスク上のビームスポ
ットの記録トラックの接線方向を中心とする非対称性が
補正され、半導体レーザから出射される光ビームが非点
収差を有している場合でも、記録トラックよりの反射光
の強度が合焦ずれの方向により異なることがなくなる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明に係る光ピックアップ装置及び
この光ピックアップ装置を用いた光ディスク装置を図面
を参照しながら説明する。

【００１８】本発明に係る光ピックアップ装置は、図１
に示すように、光ディスク１０１に照射される光ビーム
を光ディスク１０１の信号記録面上に集光させるための
対物レンズ１をその光軸と平行な方向及び光軸と直交す
る方向の２軸方向に駆動変位させるための対物レンズ駆
動装置２と、半導体レーザや受光素子等からなる発光受
光複合素子３とを備えている。

【００１９】対物レンズ駆動装置２は、支持基板４に植
立された支持部５に、可動支持部材６を介して２軸方向
に可動自在に支持されたレンズボビン７を有する。可動
支持部材６は、合成樹脂等により形成され第１及び第２
のヒンジ部６ａ，６ｂが設けられている。これら各ヒン
ジ部６ａ，６ｂは、可動支持部材６の一部を肉薄となす
ことによって形成され互いに直交する方向に変位可能と
なされている。

【００２０】レンズボビン７には、対物レンズ１が取付
けられるとともに、フォーカスコイル８及びトラッキン
グコイル９が取付けられている。そして、支持基板４に
形成された一対のヨーク部１０にはそれぞれマグネット
１１が取付けられている。これらマグネット１１は、フ
ォーカスコイル８及びトラッキングコイル９に対向され
ている。これら各コイル８，９、ヨーク１０及びマグネ
ット１１は、磁気回路を構成する。すなわち、フォーカ
スコイル８にフォーカスエラー信号が供給されることに
より、レンズボビン７は、図１中矢印Ｆ方向の対物レン
ズ１の光軸と平行な方向のフォーカシング方向に駆動変
位される。また、トラッキングコイル９にトラッキング
エラー信号が供給されることにより、レンズボビン７
は、図１中矢印Ｔ方向の対物レンズ１の光軸に直交する
平面方向に駆動変位される。

【００２１】対物レンズ駆動装置２は、対物レンズ１を
光ディスク１０１に対向させて配設される。このとき、
対物レンズ１の光軸が光ディスク１０１に略垂直となる
とともに、トラッキング方向が、図１中矢印Ｐ方向の光
ディスク１０１に周方向に形成される記録トラックｔ_R
の接線方向に略直交する状態となる。

【００２２】そして、発光受光複合素子３は、図２に示
すように、半導体基板１３上に形成されパッケージ１２
内に実装されている。半導体基板１３上には、この半導
体基板１３を含む複数の半導体層が積層されて半導体レ
ーザ１４が形成されている。この半導体レーザ１４は、
ゲインガイド型の半導体レーザであり、マルチモード発
振をし、光ディスク１０１から反射される戻り光による
レーザ素子ノイズの発生が少ないように構成されてい
る。

【００２３】この半導体レーザ１４は、非点隔差を有し
ており、この半導体レーザ１４より出射される光ビーム
には非点収差が生じている。すなわち、光ビームのメリ
ジオナル面、すなわち半導体レーザ１４を構成する各半
導体層の接合面に垂直で光軸を含む面内の光ビームの見
かけの発光位置が半導体レーザ１４の端面位置であるの
に対して、光ビームのサジタル面、すなわち各半導体層
の接合面に平行で光軸を含む面内の光ビームの見かけの
発光位置は、半導体レーザ１４の端面より２０乃至３０
μｍ程度半導体レーザ１４内に位置している。そのた
め、この光ビームの等位相面は、メリジオナル面内で最
も大きく湾曲しており、サジタル面内において湾曲が最
も小さくなっている。

【００２４】そして、半導体レーザ１４が一方の光ビー
ムを出射する方向には、半導体レーザ１４に対向して、
ビームスプリッタプリズム１５が接着剤１６等により固
定されて配設されている。このビームスプリッタプリズ
ム１５は、半導体レーザ１４に対向する側の面が半導体
レーザ１４より出射する光ビームの光軸に対して傾斜し
ており、また、この面には半透過反射膜１５ａが形成さ
れている。すなわち、半導体レーザ１４より出射された
光ビームは、半透過反射膜１５ａにより反射され、半導
体基板１３に対して一定の角度で出射される。

【００２５】また、半導体基板１３上であってビームス
プリッタプリズム１５が配設された部分には、第１及び
第２の分割ディテクタ１７，１８が形成されている。こ
れら分割ディテクタ１７，１８は、それぞれ複数の受光
素子を備えている。

【００２６】さらに、半導体基板１３上には、半導体レ
ーザ１４が他方の光ビームを出射する方向に、この他方
の光ビームを受光するように、モニタ用ディテクタ１９
が形成されている。このモニタ用ディテクタ１９は、半
導体レーザ１４から出射される光ビームの強度を検出
し、この検出出力に基づいて制御回路を用いて半導体レ
ーザ１４の出力を制御するためのものである。

【００２７】そして、発光受光複合素子３から出射され
た光ビームは、図１に示すように、対物レンズ１に入射
され、光ディスク１０１の信号記録面に照射される。と
ころで、発光受光複合素子３は、光ビームのメリジオナ
ル面が、図１中矢印Ｐ方向の光ディスク１０１の記録ト
ラックｔ_Rの接線方向に対して、略３０°乃至略６０°
の範囲の適当な角度をなすように配設される。したがっ
て、信号記録面上に形成されるビームスポットは、合焦
ずれが生じたときには、図５に示すように、長径方向が
記録トラックｔ_Rに対し略３０°乃至略６０°の範囲の
一定の角度をなす楕円形となる。

【００２８】光ディスク１０１の信号記録面に照射され
た光ビームは、信号記録面で反射され再び対物レンズ１
を介して半透過反射膜１５ａに入射する。半透過反射膜
１５ａに戻った光ビームは、半透過反射膜１５ａを透過
してビームスプリッタプリズム１５内に入射し、所定の
光路を経て第１及び第２の分割ディテクタ１７，１８に
より受光される。

【００２９】第１及び第２の分割ディテクタ１７，１８
は、図３及び図４に示すように、それぞれ平行に分割さ
れた第１乃至第３の受光素子１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，
１８ａ，１８ｂ，１８ｃを備えてなる。

【００３０】なお、図３に示す例は、各分割ディテクタ
１７，１８のそれぞれの受光素子が光ビームのメリジオ
ナル面に平行に配列されてなる例であって、図４に示す
例は、各分割ディテクタ１７，１８のそれぞれの受光素
子が記録トラックｔ_Rの接線方向に平行に配列されてい
る。

【００３１】そして、第１の分割ディテクタ１７の第１
の受光素子１７ａの検出出力と、第２の分割ディテクタ
１８の第３の受光素子１８ｃの検出出力とは、第１の加
算器２０により加算され、第１の減算器２１の反転入力
端子に入力される。また、第１の分割ディテクタ１７の
第３の受光素子１７ｃの検出出力と、第２の分割ディテ
クタ１８の第１の受光素子１８ａの検出出力とは、第２
の加算器２２により加算され、第１の減算器２１の非反
転入力端子に入力される。この第１の減算器２１の出力
がトラッキングエラー信号Ｔ_Eとなる。

【００３２】また、第１の分割ディテクタ１７の第１の
受光素子１７ａの検出出力と、第３の受光素子１７ｃの
検出出力とは、第３の加算器２３により加算され、第２
の減算器２４の反転入力端子に入力される。この第２の
減算器２４の非反転入力端子には、第１の分割ディテク
タ１７の第２の受光素子１７ｂの検出出力が入力され
る。この第２の減算器２４の出力信号は、第３の減算器
２５の非反転入力端子に入力される。

【００３３】さらに、第２の分割ディテクタ１８の第１
の受光素子１８ａの検出出力と、第３の受光素子１８ｃ
の検出出力とは、第４の加算器２６により加算され、第
４の減算器２７の反転入力端子に入力される。この第４
の減算器２７の非反転入力端子には、第２の分割ディテ
クタ１８の第２の受光素子１８ｂの検出出力が入力され
る。この第４の減算器２７の出力信号は、第３の減算器
２５の反転入力端子に送られている。そして、この第３
の減算器２５の出力信号がフォーカスエラー信号Ｆ_Eと
なる。

【００３４】そして、各分割ディテクタ１７，１８の出
力信号の総和が、光ディスク装置の情報信号の読取り信
号（ＲＦ信号）となる。

【００３５】上述のように構成されてなる本発明に係る
光ピックアップ装置及び光ディスク装置は、図５に示す
ように、合焦ずれが生じたときに、この合焦ずれの方向
によって記録トラックｔ_R上のビームスポットの面積が
異なることがない。そのため、この光ピックアップ装置
においては、図６に示すように、光ディスク１０１より
読取られ、又は光ディスク１０１に書込まれる情報信号
のジッターが最小となる位置を合焦位置としたとき、合
焦位置とトラッキングエラー信号Ｔ_Eのレベル及びＲＦ
信号レベルが最大となる位置とが一致する。すなわち、
トラッキングエラー信号Ｔ_EとＲＦ信号レベルの合焦位
置に対する対称性が維持されている。

【００３６】このように、トラッキングエラー信号Ｔ_E
とＲＦ信号レベルの合焦位置に対する対称性が維持され
ているため、光ディスク１０１の面ぶれや回転ぶれによ
る合焦ずれ時に、サーボ外れを抑えることができる。

【００３７】そして、本発明に係る光ピックアップ装置
は、図７に示すように、発光受光複合素子３がマウント
されたパッケージ１２を、レンズボビン７上に配設する
ようにしてもよい。この例において、半導体素子１４よ
り出射された光ビームは、図８に示すように、レンズボ
ビン７に取付けられた第１及び第２のミラー２８，２９
により導かれてレンズボビン７に取付けられた対物レン
ズ１に入射する。

【００３８】この例においても、発光受光複合素子３
は、光ビームのメリジオナル面が光ディスク１０１の記
録トラックｔ_Rの接線方向に対して略３０°乃至略６０
°の範囲の一定の角度をなすように配設される。したが
って、信号記録面上に形成されるビームスポットは、合
焦ずれが生じたときには、図５に示すように、長径方向
が記録トラックｔ_Rに対して略３０°乃至略６０°の範
囲の一定の角度をなす楕円形となり、図６に示すよう
に、トラッキングエラー信号Ｔ_EとＲＦ信号レベルの合
焦位置に対する対称性が維持される。

【００３９】また、上述の各実施例において、発光受光
複合素子３は、図９に示すように、パッケージ１２に対
して略３０°乃至略６０°の範囲の一定の角度をなすよ
うに実装されるようにしてもよい。このように実装され
た発光受光複合素子３を用いれば、パッケージ１２の外
側部を、記録トラックｔ_Rの接線方向に平行となされた
基準面に基づいて位置決めを行うことにより、発光受光
複合素子３より出射される光ビームのメリジオナル面が
記録トラックｔ_Rの接線方向に対して一定の角度をなす
ようにすることができ、装置の組立てが容易となる。

【００４０】本発明は、上述の実施例のように発光受光
複合素子を備えてなる光ピックアップ装置に限定される
ことなく、半導体レーザと受光素子とを光学系フレーム
等にそれぞれ個別に配設した光ピックアップ装置にも適
用することができる。

【００４１】

【発明の効果】上述のように、本発明に係る光ピックア
ップ装置及びこの光ピックアップ装置を用いた光ディス
ク装置は、半導体レーザの出射する光ビームが有する非
点収差のために合焦ずれの方向によって生じる光ディス
ク上のビームスポットの記録トラックの接線方向を中心
とする非対称性が補正されるので、記録トラックよりの
反射光の強度が合焦ずれの方向により異なることがな
い。

【００４２】すなわち、本発明は、ゲインガイド型レー
ザ素子等の戻り光による影響の少ない半導体レーザを用
いて装置の小型化を図ることができるとともに、この半
導体レーザの有する非点隔差による影響が充分に補正さ
れ、合焦ずれに際しての特性が向上された光ピックアッ
プ装置を構成でき、正確に情報信号の記録及び／又は再
生を行うことができる光ディスク装置を構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光ピックアップ装置を示す斜視図
である。

【図２】上記光ピックアップ装置を構成する発光受光複
合素子を示す斜視図である。

【図３】上記発光受光複合素子の分割ディテクタ及びこ
の分割ディテクタの出力信号を処理する回路を示す回路
図である。

【図４】上記発光受光複合素子の分割ディテクタの他の
例を示す回路図である。

【図５】光ディスク上に形成されるビームスポットを示
す模式図である。

【図６】上記光ピックアップ装置の諸特性を示すグラフ
である。

【図７】本発明に係る光ピックアップ装置の他の例を示
す斜視図である。

【図８】図７に示す光ピックアップ装置の要部縦断面図
である。

【図９】発光受光複合素子が配設される状態の他の例を
示す平面図である。

【図１０】従来の光ピックアップ装置により光ディスク
上に形成されるビームスポットを示す模式図である。

【図１１】従来の光ピックアップ装置の諸特性を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

３ 発光受光複合素子、 １４ 半導体レーザ、 １
７，１８ 分割ディテクタ、 １９ モニタ用ディテク
タ、 １０１ 光ディスク、 Ｔ_R 記録トラック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 7/125 G11B 7/09

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体レーザを光源として備え、上記半
   導体レーザから出射される光ビームを収束光学素子を介
   して光ディスクに照射して情報信号の読み取り及び／又
   は書き込みを行う光ピックアップ装置において、 上記半導体レーザは、上記半導体レーザの半導体層の接
   合面に垂直な面が上記光ディスクの記録トラックの接線
   方向に対して上記光ディスク上のビームスポットの合焦
   ずれに基づく上記接線方向を中心とする非対称性を補正
   するように、略３０°乃至略６０°の角度をなして上記
   半導体レーザから出射される光ビームが上記光ディスク
   上に照射されるように配設されたことを特徴とする光ピ
   ックアップ装置。
2. 【請求項２】 半導体レーザを光源として備え、上記半
   導体レーザから出射される光ビームを収束光学素子を介
   して光ディスクに照射して情報信号の読み取り及び／又
   は書き込みを行う光ピックアップ装置と、 上記光ピックアップによって読み取られた信号に基づい
   てフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を
   演算する手段とを有し、 上記光ピックアップ装置の半導体レーザは、上記半導体
   レーザの半導体層の接合面に垂直な面が上記光ディスク
   の記録トラックの接線方向に対して上記光ディスク上の
   ビームスポットの合焦ずれに基づく上記接線方向を中心
   とする非対称性を補正するように、略３０°乃至略６０
   °の角度をなして上記半導体レーザから出射される光ビ
   ームが上記光ディスク上に照射されるように配設された
   ことを特徴とする光ディスク装置。