JP3597311B2 - Optical pickup - Google Patents

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宣秀 松林
敦夫 後藤
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オリンパス株式会社
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板厚が異なる記録媒体に情報を光学的に記録したり、あるいはこのような記録媒体に記録されている情報を光学的に再生するのに用いる光ピックアップに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、光ディスクの容量を向上させるために、従来の基板厚1.2mmのCDやMO等のディスクに対して、基板厚が0.6mmのDVD等の新しい規格のディスクが提案されている。このように基板厚を薄くする理由は、対物レンズの開口数(NA)を大きくして記録密度を上げる場合に、面振れ等によるディスク基板の傾きによる収差の発生を抑えることが主目的である。
【0003】
一方、光ディスクに対して、情報の記録再生を精度良く行うためには、収差を最適化して、ディスク上でのスポットを回折限界まで絞り込む必要がある。このようなことから、上記のように基板厚の異なる光ディスクを、一つの装置に選択的に装填して情報の記録再生を行うにあたっては、例えば、装置内に基板厚に応じた専用の光学ヘッドを設けるか、あるいは、基板厚に対応する複数の対物レンズを設けて、それらを切り替えて使用するようにすることが考えられる。しかしながら、このようにすると、装置が大型になったり、機構が複雑になり、また高価になるという問題がある。
【0004】
このような問題を解決し得るものとして、例えば、特開平6−259804号公報には、2つの光源と共通の光学系とを用い、記録再生すべきディスクの基板厚に対応する光源を選択的に駆動するようにすることにより、異なる基板厚の双方のディスクに対して選択的に記録再生を行えるようにした光ピックアップが開示されている。また、特開平6−20298号公報には、共通の光源および光学系を用いると共に、光学系の光路中に機械的な可変アパーチャ手段を設けて、記録再生すべきディスクの基板厚に応じて光ビームの口径を制御することにより、異なる基板厚の双方のディスクに対して選択的に記録再生を行えるようにした光ピックアップが開示されている。
【0005】
さらに、特開平6−124477号公報には、レーザ光源と対物レンズとの間の平行光路中に、リング状電極を有する液晶フィルタおよび偏光ビームスプリッタを配置し、記録再生すべきディスクの基板厚に応じて、液晶フィルタによりそのリング状電極部分を透過するレーザ光の偏光状態を選択的に変化させて、その部分の透過光を偏光ビームスプリッタで反射させることにより、偏光ビームスプリッタを経て対物レンズに入射する光ビームの口径を制御して、異なる基板厚の双方のディスクに対して選択的に記録再生を行えるようにした光ピックアップが開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特開平6−259804号公報に開示されている光ピックアップにおいては、薄型光ディスク用半導体レーザの位置に対して、厚型光ディスク(CD)用半導体レーザを、それによるCD光ディスク上での光スポットの集束度が再生に十分となる位置に配置するようにしている。しかし、このようにCD用半導体レーザを配置しても、実際には、基板厚さ、像点位置等の影響で、その位置で収差量が最適とはならない。かかる従来例では、この点について何ら考慮されていないため、厚型のCD光ディスクの場合には、面振れ等により光ディスクに傾きが生じると、収差が大きくなって、記録再生を確実に行うことができなくなるという問題がある。
【0007】
また、特開平6−20298号公報に開示されている光ピックアップにおいては、機械的な可変アパーチャ手段を設けることから装置が大型になるという問題があると共に、その可変アパーチャ手段をディスクの種類に応じて制御するための制御機構も複雑になるという問題がある。さらに、特開平6−124477号公報に開示されている光ピックアップにおいては、リング状電極を有する液晶フィルタおよび偏光ビームスプリッタを用いることから、構成が複雑で、コスト高になるという問題がある。
【0008】
この発明は、上述した従来の問題点に着目してなされたもので、異なる基板厚の記録媒体の双方について、記録媒体が傾いた場合でも、発生する収差を許容値内に抑えることができ、したがって情報の記録または再生を常に確実にできると共に、簡単かつ安価にできるよう適切に構成した光ピックアップを提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明は、第1,第2の光源と、これら光源に対して共通の対物レンズとを有し、前記第1の光源から出射した光により前記集光レンズを経て基板厚が薄い第1の記録媒体に情報の記録または再生を行い、前記第2の光源から出射した光により前記集光レンズを経て基板厚が厚い第2の記録媒体に情報の記録または再生を行う光ピックアップにおいて、
前記第1,第2の光源と前記対物レンズとの間に配置した回折光学素子と、
前記第1,第2の記録媒体で反射され、前記対物レンズを経て導かれる戻り光をそれぞれ受光する第1,第2の受光素子とを有し、
前記第1,第2の光源は、それぞれ異なる波長の光を発生し、
前記回折光学素子は、前記第1,第2の光源から出射される波長の違いにより発生する収差、および前記第1,第2の記録媒体の基板厚の違いにより発生する収差を補正すると共に、前記第1,第2の記録媒体から前記対物レンズを経て導かれる戻り光を往路と分離して、対応する前記第1,第2の受光素子に導くよう構成し、
前記第1の記録媒体に対して収差が最適となるように、前記対物レンズを構成すると共に、前記第1の光源を配置し、
前記第2の光源を、該第2の光源から前記対物レンズを経て出射される光束の開口数が、前記第1の光源から前記対物レンズを経て出射される光束の開口数よりも相対的に小さくなり、かつ、前記第2の記録媒体の基板厚による収差を補正するように、前記第1の光源の配置位置よりも相対的に前記対物レンズに近い位置に配置したことを特徴とするものである。
【0010】
前記光ピックアップは、さらに、前記第2の光源から前記対物レンズを経て出射される光束の外周部を遮光する絞りを有するのが、前記第2の光源から前記対物レンズを経て出射される光束の開口数をより小さくする点で好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】
この発明においては、基板厚が薄い第1の記録媒体、例えば、基板厚が0.6mmのDVDと、基板厚が厚い第2の記録媒体、例えば、基板厚が1.2mmのCDやMO等とにそれぞれ対応する独立した第1,第2の光源と、これら光源からの光を対応する記録媒体に集光させる共通の対物レンズとを有する。ここで、対物レンズおよび第1の光源は、第1の記録媒体に対して収差が最適となるように構成配置する。また、第2の光源は、第2の記録媒体が第1の記録媒体と基板厚が異なることにより発生する球面収差を補正するように、第1の光源に対して光軸方向にずらして配置する。
【0013】
すなわち、図1に示すように、対物レンズ1は、基板厚が0.6mmの第1の記録媒体2に対して収差が最適となるように構成し、第1の光源は、その発光点Aの像点aが、第1の記録媒体2の記録面に形成されるように配置する。また、第2の光源は、その発光点Bの像点bが、像点aよりも対物レンズ1から遠い、基板厚が1.2mmの第2の記録媒体3の記録面に形成されるように、対物レンズ1の光軸方向において、その発光点Bが発光点Aよりも対物レンズ1側に位置するように配置する。
【0014】
ここで、第1,第2の記録媒体2,3の基板厚による光路差は、1.2−0.6=0.6(mm)であるから、基板の屈折率を1.5とすると、空気換算で0.6/1.5=0.4(mm)となる。したがって、理論的には、この0.4mmに対物レンズ1の縦倍率を掛けた分だけ、発光点Bを発光点Aよりも対物レンズ1側に位置させれば良いことになる。
【0015】
しかし、一般的には、基板の厚みが厚くなると球面収差はオーバーになり、また、像点位置を遠ざけるとアンダーになる。このため、上記の理論的に計算した値分だけ、発光点Bを発光点Aよりも対物レンズ1側に配置した場合には、集束度の点では、従来の特開平6−259804号公報に開示されている光ピックアップにおけると同様に、再生に十分な大きさのスポットとすることはできても、収差については最適に抑えることはできない。したがって、第2の記録媒体3が面振れ等によって傾くと、記録再生を正確にできなくなる。
【0016】
そこで、この発明では、上記の、基板の厚みが厚くなると球面収差がオーバーになり、像点位置を遠ざけるとアンダーになるという点に着目し、第2の記録媒体3に対する光束の開口数(NA)が、第1の記録媒体2に対するNAよりも相対的に小さくなり、かつ、第2の記録媒体3の基板厚による収差が、像点位置によって補正されるように、第2の光源の発光点Bを、上記の理論的計算値からずらして、第1の光源の発光点Aよりも対物レンズ1側に近づけて配置する。
【0017】
このように構成すれば、第1の記録媒体2に対しては、大きなNAとし、第2の記録媒体3に対しては、相対的に小さなNAとすることができるので、第1,第2の記録媒体2,3における収差を実用レベルに有効に抑えることができ、記録再生を確実に行うことが可能となる。
【0018】
さらに、図2に示すように、対物レンズ1と第1,第2の記録媒体2,3との間に絞り4を配置し、これにより発光点Bから対物レンズ1を経て出射される光束の外周部を遮光し、発光点Aから対物レンズ1を経て出射される光束は遮光することなくそのまま透過させるようにすれば、第2の記録媒体3に対するNAをより小さくすることができ、収差の発生をより有効に抑えることが可能となるので、記録再生をより確実に行うことができ、より信頼性の高い光ピックアップを実現することが可能となる。
【0019】
【実施例】
以下、この発明の実施例について説明する。
図3は、この発明とともに開発した参考例を示すものである。この参考例は、基板厚が0.6mmのDVD、および基板厚が1.2mmのCDまたはMOに対して選択的に記録再生を行うもので、DVD用の半導体レーザ11と、CD,MO用の半導体レーザ12とを有する。半導体レーザ11,12は、半導体レーザ11の発光点が、半導体レーザ12の発光点よりも光軸方向において後方に位置するように、例えば、シリコンよりなるサブマウント13に形成した段差上に設ける。
【0020】
半導体レーザ11から出射された光束は、コリメータレンズ14を経てハーフミラー15に入射させ、該ハーフミラー15を透過した光束を対物レンズ16を経てDVD17の記録面上に集光させるようにする。同様に、半導体レーザ12から出射された光束は、コリメータレンズ14を経てハーフミラー15に入射させ、該ハーフミラー15を透過した光束を対物レンズ16を経て、例えば、CD18の記録面上に集光させるようにする。
【0021】
この参考例では、DVD17に対して収差が最適となるように、半導体レーザ11の発光点をコリメータレンズ14の物体側焦点位置に配置し、これにより半導体レーザ11からの光束をコリメータレンズ14で平行光束に変換して、ハーフミラー15を経て対物レンズ16に入射させるようにする。また、対物レンズ16は、NAが、例えば0.6のものを用いる。
【0022】
また、半導体レーザ12は、CD18に対する光束のNAが、DVD17に対するNAよりも相対的に小さくなり、かつ、CD18の基板厚による収差が、像点位置によって補正されるように、その発光点を、上記の理論的計算値からずらして、半導体レーザ11の発光点よりも対物レンズ1側に近づけて配置する。したがって、半導体レーザ12から出射した光束は、コリメータレンズ14で多少発散光束に変換されて、ハーフミラー15を経て対物レンズ16に入射することになる。
【0023】
さらに、この参考例では、CD18に対する光束のNAをより小さくして、収差の発生をより有効に抑えるために、対物レンズ16とディスク面との間に絞り19を配置し、これにより半導体レーザ12から出射され、対物レンズ16で収束される光束の外周部を遮光し、半導体レーザ11から出射され、対物レンズ16で収束される光束については、遮光することなくそのまま透過させるようにする。この絞り19は、例えば、図4に示すように、対物レンズ16を保持する鏡筒20に一体に形成することができる。
【0024】
ここで、CD18に対するNAは、絞り19の配置位置によって所望の値に設定することができる。例えば、図3の構成において、半導体レーザ11から出射させる光の波長を640nm、半導体レーザ12から出射させる光の波長を780nm、コリメータレンズ14の焦点距離を11.4mm、対物レンズ16のNAを0.6、焦点距離を3.78mmとすると、絞り19の配置位置、すなわち絞り19とディスク面との距離をWD(作動距離)に応じて下表に示すNAを得ることができる。
【表1】
【0025】
上表から明らかなように、CD18に対するNAは、絞り19を、図5に示すように、対物レンズ16に接して配置した場合には、0.55となり、その位置からディスク面に近づけて配置するに従って小さくなる。したがって、ディスク面により近づけて配置すれば、より小さいNAを得ることができるが、現実的には、WDをある程度確保する必要があるので、好ましくは、対物レンズ16とディスク面とのほぼ中間に配置する。この場合には、NAをほぼ0.5程度に下げることができる。
【0026】
図3において、DVD17で反射される戻り光は、対物レンズ16を経てハーフミラー15に入射させ、ここで反射される戻り光を集光レンズ21を経て第1の受光素子22で受光して再生信号を検出するようにする。同様に、CD18で反射される戻り光は、対物レンズ16を経てハーフミラー15に入射させ、ここで反射される戻り光を集光レンズ21を経て第2の受光素子23で受光して再生信号を検出するようにする。なお、フォーカスエラー信号およびトラックエラー信号については、図示しないが、従来公知のシリンドリカルレンズおよび4分割受光領域を有する受光素子を用いて、非点収差法およびプッシュプル法によりそれぞれ検出するようにする。
【0027】
図6は、この発明の実施例を示すものである。この実施例では、波長640nmの光を発生するDVD用の半導体レーザ31と、波長780nmの光を発生するCD,MO用の半導体レーザ32とを、例えば、シリコンよりなるサブマウント33に形成した段差上に設ける。サブマウント33には、半導体レーザ31を設けた面上に、光軸と直交する方向に離間して2個の受光素子34a,34bを形成すると共に、半導体レーザ32を設けた面上に、同様に、光軸と直交する方向に離間して2個の受光素子35a,35bを設ける。
【0028】
半導体レーザ31は、参考例と同様に、DVD17に対して収差が最適となるように、その発光点をコリメータレンズ36の物体側焦点位置に一致させて配置し、この半導体レーザ31から出射される光束をホログラム素子37に入射させ、該ホログラム素子37を0次光で透過する光束をコリメータレンズ36で平行光束に変換して、例えば、NAが0.6の対物レンズ38で収束し、その収束光を絞り39で絞ることなくDVD40に照射して、その記録面に集光させるようにする。
【0029】
また、半導体レーザ32は、その発光点をコリメータレンズ36の物体側焦点位置よりも手前側に配置し、この半導体レーザ32から出射される光束をホログラム素子37に入射させ、該ホログラム素子37を0次光で透過する光束をコリメータレンズ36で多少発散光束に変換して対物レンズ38で収束し、その収束光の外周部を絞り39で遮光してCD41に照射して、その記録面に集光させるようにする。このようにして、参考例と同様に、CD41に対するNAが、DVD40に対するNAよりも相対的により小さくし、かつ、CD41の基板厚による収差を像点位置によって補正するようにする。
【0030】
一方、DVD40で反射される戻り光は、対物レンズ38およびコリメータレンズ36を経てホログラム素子37に入射させる。同様に、CD41で反射される戻り光は、対物レンズ38およびコリメータレンズ36を経てホログラム素子37に入射させる。
【0031】
ホログラム素子37は、往路と復路とを分離し、往路においては、半導体レーザ31,32から出射される光の波長の違いにより発生する収差を補正し、復路においては、波長の違いにより回折角を異ならせて回折させると共に、各波長の±1次回折光に異なるレンズパワーを与えるように構成する。このホログラム素子37で回折されるDVD40からの戻り光の±1次回折光は、受光素子34a,35aでそれぞれ受光し、CD41からの戻り光の±1次回折光は、受光素子34b,35bでそれぞれ受光する。
【0032】
受光素子34a,34b,35a,35bは、例えば、図7に示すように、それぞれ3分割受光領域を有するように構成し、受光素子34aと35a、および受光素子34bと35bとが、それぞれ対応する回折光の集光点の前後に位置するように配置する。
【0033】
このようにすれば、受光素子34a,35a、および受光素子34b,35b上に形成される戻り光の±1次回折光のスポットは、対物レンズ38が対応するディスクに対して合焦状態にあるときは、図7(b)に示すように、等しい大きさとなり、ディスクが面振れ等により対物レンズ38による像点の前方および後方に変位した場合には、図7(a)および図7(c)に示すように、大小関係が反転するので、公知のビームサイズ法によりフォーカスエラー信号を検出することができる。なお、再生信号については、対応する±1次回折光を受光する受光素子の出力の和から、また、トラックエラー信号は、対応する一対の受光素子の少なくとも一方を更に2分割した6分割受光領域をもって構成することにより、プッシュプル法により検出することができる。
【0034】
この実施例においては、各ディスクからの戻り光を、その波長の違いによってホログラム素子37で異なる方向に回折させて、対応する一対の受光素子で受光するようにしているので、参考例の場合と同様に、各半導体レーザの光軸合わせを独立して行うことができる。
【0035】
なお、この発明は、上述した実施例にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上述した実施例では、DVD用の半導体レーザを、その発光点をコリメータレンズの物体側焦点位置に配置するようにしたが、DVDの記録再生時における収差の発生を有効に抑制できれば、物体側焦点位置から前後にずらして配置することもできる。同様に、CD,MO用の半導体レーザについても、CD,MOに対するNAが、DVDに対するNAよりも相対的に小さくなり、かつ、CD,MOの基板厚による収差が有効に補正されれば、DVD用の半導体レーザよりも対物レンズ側で、任意の位置に配置することができる。
【0036】
また、上述した実施例では、半導体レーザからの光をコリメータレンズを経て対物レンズに入射させる無限光学系としたが、コリメータレンズを用いない有限光学系とすることもできる。
【0037】
【発明の効果】
この発明によれば、記録媒体の基板厚に応じてNAを機械的に切り替える機構を用いることなく、また、液晶フィルタと偏光ビームスプリッタとの組み合わせを用いることなく、簡単かつ安価な構成で、共通の光学系を用いて、異なる基板厚の記録媒体の双方について、収差を許容値内に抑えて情報の記録または再生を常に確実に行うことができる。しかも、回折光学素子(上記実施例ではホログラム素子)を用いて、第1,第2の光源から出射される波長の違いにより発生する収差、および第1,第2の記録媒体の基板厚の違いにより発生する収差を補正すると共に、往路と復路とを分離して、第1,第2の記録媒体からの戻り光を、対応する受光素子に導くようにしたので、構成をより簡単にできると共に、各記録媒体に対して情報の記録または再生をより確実に行うことが可能となる。また、基板厚に応じた光源を用いるので、記録媒体に最適な波長の光を用いることができ、したがって用途に応じた種々の組み合わせが可能となる。
【0038】
さらに、対物レンズと記録媒体との間に、第2の光源から対物レンズを経て出射される光束の外周部を遮光する絞りを設ければ、第2の光源から対物レンズを経て出射される光束の開口数をより小さくできるので、第2の記録媒体に対する収差の発生をより有効に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の原理を説明するための図である。
【図2】同じく、原理を説明するための図である。
【図3】この発明とともに開発した参考例を示す図である。
【図4】図3の部分詳細図である。
【図5】図3に示す絞りの一配置例を示す図である。
【図6】この発明の実施例を示す図である。
【図7】図6に示す受光素子の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 対物レンズ
2 第1の記録媒体
3 第2の記録媒体
4 絞り
11,31 DVD用半導体レーザ
12,32 CD,MO用半導体レーザ
13,33 サブマウント
14,36 コリメータレンズ
15 ハーフミラー
16,38 対物レンズ
17,40 DVD
18,41 CD
19,39 絞り
20 鏡筒
21 集光レンズ
22,23,34a,34b,35a,35b 受光素子
37 ホログラム素子
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical pickup used for optically recording information on recording media having different substrate thicknesses or optically reproducing information recorded on such a recording medium.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in order to improve the capacity of an optical disk, a disk of a new standard such as a DVD having a substrate thickness of 0.6 mm has been proposed, compared to a conventional disk of a CD or MO having a substrate thickness of 1.2 mm. The main reason for reducing the thickness of the substrate in this way is to suppress the occurrence of aberration due to the tilt of the disk substrate due to surface deflection when increasing the numerical aperture (NA) of the objective lens to increase the recording density. .
[0003]
On the other hand, in order to accurately record and reproduce information on an optical disk, it is necessary to optimize aberrations and narrow a spot on the disk to the diffraction limit. Therefore, when recording and reproducing information by selectively loading optical disks having different substrate thicknesses into one device as described above, for example, a dedicated optical head according to the substrate thickness is provided in the device. Alternatively, it is conceivable to provide a plurality of objective lenses corresponding to the thickness of the substrate and to switch and use them. However, in this case, there are problems that the device becomes large, the mechanism becomes complicated, and the device becomes expensive.
[0004]
To solve such a problem, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-259804 discloses a method in which two light sources and a common optical system are used, and a light source corresponding to the substrate thickness of a disk to be recorded / reproduced is selectively used. An optical pickup has been disclosed which is capable of selectively performing recording and reproduction on both disks having different substrate thicknesses by driving the optical discs with different thicknesses. Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-20298 discloses that a common light source and an optical system are used, and a mechanical variable aperture means is provided in the optical path of the optical system so that the light is adjusted according to the substrate thickness of the disk to be recorded and reproduced. An optical pickup has been disclosed in which recording and reproduction can be selectively performed on both disks having different substrate thicknesses by controlling the beam diameter.
[0005]
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-124777 discloses that a liquid crystal filter having a ring-shaped electrode and a polarizing beam splitter are arranged in a parallel optical path between a laser light source and an objective lens so that the thickness of a substrate to be recorded / reproduced is reduced. In response, the liquid crystal filter selectively changes the polarization state of the laser light transmitted through the ring-shaped electrode portion, and reflects the transmitted light of the portion with the polarization beam splitter, so that the objective lens passes through the polarization beam splitter. There is disclosed an optical pickup in which the diameter of an incident light beam is controlled so that recording and reproduction can be selectively performed on both disks having different substrate thicknesses.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the optical pickup disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-259804, a thick-type optical disk (CD) semiconductor laser is moved to a light spot on a CD optical disk with respect to the position of the thin-type optical disk semiconductor laser. Are arranged at positions where the degree of convergence is sufficient for reproduction. However, even if the semiconductor laser for CD is arranged in this way, the aberration amount is not actually optimal at that position due to the influence of the substrate thickness, the image point position and the like. In this conventional example, since this point is not considered at all, in the case of a thick CD optical disc, if the optical disc is tilted due to surface runout or the like, the aberration increases, and recording and reproduction can be performed reliably. There is a problem that can not be.
[0007]
Further, the optical pickup disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-20298 has a problem that the size of the device is increased due to the provision of the mechanical variable aperture means, and the variable aperture means is changed according to the type of the disk. However, there is a problem that a control mechanism for performing the control is complicated. Furthermore, the optical pickup disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-124777 has a problem that the configuration is complicated and the cost increases because a liquid crystal filter having a ring-shaped electrode and a polarizing beam splitter are used.
[0008]
The present invention has been made by paying attention to the above-described conventional problems, and for both recording media having different substrate thicknesses, even when the recording medium is tilted, it is possible to suppress the generated aberration to within an allowable value, Accordingly, it is an object of the present invention to provide an optical pickup appropriately configured so that recording or reproduction of information can always be reliably performed, and that the information can be easily and inexpensively manufactured.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention includes first and second light sources and an objective lens common to these light sources, and the light emitted from the first light source passes through the condenser lens. Information is recorded or reproduced on a first recording medium having a small substrate thickness, and recording or reproduction of information is performed on a second recording medium having a large substrate thickness through the condenser lens by light emitted from the second light source. Optical pickup
A diffractive optical element disposed between the first and second light sources and the objective lens;
First and second light receiving elements for respectively receiving return light reflected by the first and second recording media and guided through the objective lens,
The first and second light sources respectively generate light of different wavelengths,
The diffractive optical element corrects aberration caused by a difference in wavelength emitted from the first and second light sources, and aberration caused by a difference in substrate thickness of the first and second recording media, The return light guided from the first and second recording media via the objective lens is separated from the outward path and guided to the corresponding first and second light receiving elements,
Configuring the objective lens and arranging the first light source so that aberration is optimal with respect to the first recording medium;
The numerical aperture of the light beam emitted from the second light source through the objective lens is relatively larger than the numerical aperture of the light beam emitted from the first light source through the objective lens. A first light source disposed closer to the objective lens than an arrangement position of the first light source so as to be smaller and to correct an aberration due to a substrate thickness of the second recording medium. It is.
[0010]
The optical pickup further includes a diaphragm that shields an outer peripheral portion of a light beam emitted from the second light source through the objective lens, and a stop of the light beam emitted from the second light source through the objective lens. This is preferable in that the numerical aperture is made smaller.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the present invention, a first recording medium having a small substrate thickness, for example, a DVD having a substrate thickness of 0.6 mm, and a second recording medium having a large substrate thickness, for example, a CD or MO having a substrate thickness of 1.2 mm , Respectively, and a common objective lens for condensing light from these light sources onto a corresponding recording medium. Here, the objective lens and the first light source are arranged and arranged such that the aberration is optimized with respect to the first recording medium. In addition, the second light source is displaced in the optical axis direction with respect to the first light source such that the second recording medium corrects spherical aberration caused by a difference in substrate thickness from the first recording medium. I do.
[0013]
That is, as shown in FIG. 1, the objective lens 1 is configured so that the aberration is optimal with respect to the first recording medium 2 having a substrate thickness of 0.6 mm, and the first light source has its light emitting point A Is arranged such that the image point a of the first recording medium 2 is formed on the recording surface of the first recording medium 2. Also, the second light source is formed such that the image point b of the light emitting point B is farther from the objective lens 1 than the image point a and is formed on the recording surface of the second recording medium 3 having a substrate thickness of 1.2 mm. In the optical axis direction of the objective lens 1, the light-emitting point B is disposed so as to be located closer to the objective lens 1 than the light-emitting point A.
[0014]
Here, since the optical path difference due to the substrate thickness of the first and second recording media 2 and 3 is 1.2-0.6 = 0.6 (mm), if the refractive index of the substrate is 1.5, 0.6 / 1.5 = 0.4 (mm) in air conversion. Therefore, theoretically, the light-emitting point B should be positioned closer to the objective lens 1 than the light-emitting point A by the value obtained by multiplying the 0.4 mm by the longitudinal magnification of the objective lens 1.
[0015]
However, in general, when the thickness of the substrate is increased, the spherical aberration becomes over, and when the image point position is moved away, it becomes under. For this reason, when the light emitting point B is arranged closer to the objective lens 1 than the light emitting point A by the value calculated theoretically, the conventional Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-259804 discloses a convergence degree. As in the case of the disclosed optical pickup, it is possible to obtain a spot large enough for reproduction, but it is not possible to optimally suppress aberration. Therefore, if the second recording medium 3 is tilted due to surface deflection or the like, recording and reproduction cannot be performed accurately.
[0016]
Therefore, in the present invention, focusing on the above-mentioned point that when the thickness of the substrate is large, the spherical aberration is over, and when the image point position is far away, the spherical aberration is under, and the numerical aperture (NA) of the light beam with respect to the second recording medium 3 is considered. ) Is relatively smaller than the NA for the first recording medium 2 and the light emission of the second light source is corrected so that the aberration due to the substrate thickness of the second recording medium 3 is corrected by the image point position. The point B is shifted closer to the objective lens 1 side than the light emitting point A of the first light source, shifted from the theoretical calculation value.
[0017]
With such a configuration, the first recording medium 2 can have a large NA, and the second recording medium 3 can have a relatively small NA. Aberrations in the recording media 2 and 3 can be effectively suppressed to a practical level, and recording and reproduction can be reliably performed.
[0018]
Further, as shown in FIG. 2, a diaphragm 4 is disposed between the objective lens 1 and the first and second recording media 2 and 3, whereby a light beam emitted from the light emitting point B through the objective lens 1 is emitted. If the outer peripheral portion is shielded, and the light beam emitted from the light emitting point A via the objective lens 1 is transmitted without being shielded, the NA for the second recording medium 3 can be further reduced, and aberrations can be reduced. Since generation can be suppressed more effectively, recording and reproduction can be performed more reliably, and a more reliable optical pickup can be realized.
[0019]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 3 shows a reference example developed with the present invention. In this reference example, recording and reproduction are selectively performed on a DVD having a substrate thickness of 0.6 mm and a CD or MO having a substrate thickness of 1.2 mm. Semiconductor laser 12. The semiconductor lasers 11 and 12 are provided on a step formed on a submount 13 made of silicon, for example, such that the light emitting point of the semiconductor laser 11 is located behind the light emitting point of the semiconductor laser 12 in the optical axis direction.
[0020]
The light beam emitted from the semiconductor laser 11 is made incident on the half mirror 15 via the collimator lens 14, and the light beam transmitted through the half mirror 15 is focused on the recording surface of the DVD 17 via the objective lens 16. Similarly, the light beam emitted from the semiconductor laser 12 is made incident on the half mirror 15 via the collimator lens 14, and the light beam transmitted through the half mirror 15 is condensed on the recording surface of the CD 18 via the objective lens 16, for example. Let it do.
[0021]
In this reference example, the emission point of the semiconductor laser 11 is arranged at the object-side focal position of the collimator lens 14 so that the aberration is optimal for the DVD 17, so that the light beam from the semiconductor laser 11 is parallelized by the collimator lens 14. The light beam is converted into a light beam, and enters the objective lens 16 via the half mirror 15. The objective lens 16 has an NA of, for example, 0.6.
[0022]
Further, the semiconductor laser 12 adjusts its emission point so that the NA of the light beam with respect to the CD 18 becomes relatively smaller than the NA with respect to the DVD 17 and the aberration due to the substrate thickness of the CD 18 is corrected by the image point position. The semiconductor laser 11 is arranged closer to the objective lens 1 side than the emission point of the semiconductor laser 11 while being deviated from the above theoretical calculation value. Therefore, the light beam emitted from the semiconductor laser 12 is slightly converted into a divergent light beam by the collimator lens 14 and enters the objective lens 16 via the half mirror 15.
[0023]
Further, in this reference example, in order to further reduce the NA of the light beam with respect to the CD 18 and suppress the occurrence of aberrations more effectively, the diaphragm 19 is arranged between the objective lens 16 and the disk surface, thereby the semiconductor laser 12 The outer peripheral portion of the light beam emitted from the laser beam and converged by the objective lens 16 is shielded, and the light beam emitted from the semiconductor laser 11 and converged by the objective lens 16 is transmitted without being shielded. The diaphragm 19 can be formed integrally with a lens barrel 20 that holds the objective lens 16, for example, as shown in FIG.
[0024]
Here, the NA for the CD 18 can be set to a desired value depending on the arrangement position of the stop 19. For example, in the configuration of FIG. 3, the wavelength of light emitted from the semiconductor laser 11 is 640 nm, the wavelength of light emitted from the semiconductor laser 12 is 780 nm, the focal length of the collimator lens 14 is 11.4 mm, and the NA of the objective lens 16 is 0. Assuming that the focal length is 3.78 mm, the NA shown in the table below can be obtained according to the arrangement position of the stop 19, that is, the distance between the stop 19 and the disk surface according to WD (working distance).
[Table 1]
[0025]
As is clear from the above table, the NA for the CD 18 is 0.55 when the diaphragm 19 is arranged in contact with the objective lens 16 as shown in FIG. 5, and is arranged closer to the disk surface from that position. It gets smaller as you do. Therefore, a smaller NA can be obtained by arranging closer to the disk surface, but in reality, it is necessary to secure WD to some extent. Deploy. In this case, the NA can be reduced to about 0.5.
[0026]
In FIG. 3, the return light reflected by the DVD 17 is made incident on the half mirror 15 via the objective lens 16, and the return light reflected here is received by the first light receiving element 22 through the condenser lens 21 for reproduction. Try to detect the signal. Similarly, the return light reflected by the CD 18 is made incident on the half mirror 15 through the objective lens 16, and the return light reflected here is received by the second light receiving element 23 through the condenser lens 21, and the reproduced signal is reproduced. To be detected. Although not shown, the focus error signal and the track error signal are detected by an astigmatism method and a push-pull method using a conventionally known cylindrical lens and a light receiving element having four divided light receiving regions.
[0027]
FIG. 6 shows an embodiment of the present invention. In this embodiment, a semiconductor laser 31 for DVD generating light of wavelength 640 nm and a semiconductor laser 32 for CD and MO generating light of wavelength 780 nm are formed on a submount 33 made of, for example, silicon. Provided above. On the submount 33, two light receiving elements 34a and 34b are formed on the surface on which the semiconductor laser 31 is provided and are spaced apart in a direction perpendicular to the optical axis. Are provided with two light receiving elements 35a and 35b separated from each other in a direction orthogonal to the optical axis.
[0028]
Similarly to the reference example, the semiconductor laser 31 is arranged such that its light emitting point coincides with the object-side focal position of the collimator lens 36 so that the aberration is optimal for the DVD 17, and is emitted from the semiconductor laser 31. The luminous flux is made incident on the hologram element 37, and the luminous flux transmitted through the hologram element 37 as the 0th-order light is converted into a parallel luminous flux by the collimator lens 36. The light is irradiated onto the DVD 40 without being stopped by the stop 39, and is condensed on the recording surface.
[0029]
Further, the semiconductor laser 32 has its light emitting point located closer to the near side than the object-side focal position of the collimator lens 36, makes the light beam emitted from this semiconductor laser 32 incident on the hologram element 37, The light beam transmitted by the next light is slightly converted into a divergent light beam by a collimator lens 36 and converged by an objective lens 38. The outer peripheral portion of the converged light is shielded by a diaphragm 39 and irradiated on a CD 41 to be condensed on its recording surface. Let it do. In this way, similarly to the reference example, the NA for the CD 41 is made relatively smaller than the NA for the DVD 40, and the aberration due to the substrate thickness of the CD 41 is corrected by the image point position.
[0030]
On the other hand, the return light reflected by the DVD 40 is made incident on the hologram element 37 via the objective lens 38 and the collimator lens 36. Similarly, the return light reflected by the CD 41 is made incident on the hologram element 37 via the objective lens 38 and the collimator lens 36.
[0031]
The hologram element 37 separates the forward path and the return path, corrects the aberration caused by the difference in the wavelength of the light emitted from the semiconductor lasers 31 and 32 in the forward path, and corrects the diffraction angle by the difference in the wavelength in the return path. The diffractive light is diffracted differently, and different lens powers are given to the ± 1st-order diffracted light of each wavelength. The ± 1st order diffracted light of the return light from the DVD 40 diffracted by the hologram element 37 is received by the light receiving elements 34a and 35a, respectively, and the ± 1st order diffracted light of the return light from the CD 41 is received by the light receiving elements 34b and 35b, respectively. I do.
[0032]
The light receiving elements 34a, 34b, 35a, and 35b are configured to have, for example, three divided light receiving areas as shown in FIG. 7, and the light receiving elements 34a and 35a correspond to the light receiving elements 34b and 35b, respectively. It is arranged so as to be located before and after the focal point of the diffracted light.
[0033]
With this configuration, the spots of the ± 1st-order diffracted light of the return light formed on the light receiving elements 34a and 35a and the light receiving elements 34b and 35b are focused when the objective lens 38 is in focus with respect to the corresponding disk. 7B have the same size as shown in FIG. 7B, and when the disk is displaced forward and backward of the image point by the objective lens 38 due to surface deflection or the like, FIGS. 7A and 7C Since the magnitude relationship is inverted as shown in (), the focus error signal can be detected by a known beam size method. The reproduction signal is obtained from the sum of the outputs of the corresponding light receiving elements for receiving the ± 1st-order diffracted light, and the track error signal is obtained by dividing at least one of the corresponding pair of light receiving elements into six divided light receiving areas. With this configuration, it can be detected by the push-pull method.
[0034]
In this embodiment, the return light from each disk is diffracted in different directions by the hologram element 37 due to the difference in the wavelength, and is received by the corresponding pair of light receiving elements. Similarly, the optical axis of each semiconductor laser can be independently adjusted.
[0035]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications or changes can be made. For example, in the above-described embodiment, the light emitting point of the DVD semiconductor laser is arranged at the object-side focal position of the collimator lens. However, if the generation of aberrations during DVD recording and reproduction can be effectively suppressed, It is also possible to displace it from the side focal position back and forth. Similarly, for the semiconductor lasers for CD and MO, if the NA for CD and MO is relatively smaller than the NA for DVD and the aberration due to the substrate thickness of CD and MO is effectively corrected, At an arbitrary position closer to the objective lens than the semiconductor laser for use.
[0036]
Further, in the above-described embodiment, the infinite optical system in which light from the semiconductor laser is incident on the objective lens via the collimator lens is used. However, a finite optical system that does not use the collimator lens may be used.
[0037]
【The invention's effect】
According to the present invention, a simple and inexpensive configuration is used without using a mechanism for mechanically switching the NA according to the substrate thickness of the recording medium and without using a combination of a liquid crystal filter and a polarizing beam splitter. With the use of this optical system, it is possible to always reliably record or reproduce information on both recording media having different substrate thicknesses while suppressing the aberration to within an allowable value. Moreover, using a diffractive optical element (hologram element in the above embodiment), aberrations caused by differences in wavelengths emitted from the first and second light sources, and differences in substrate thicknesses of the first and second recording media And the return path from the first and second recording media is guided to the corresponding light receiving element by separating the forward path and the return path, thereby simplifying the configuration. In addition, it is possible to more reliably record or reproduce information on each recording medium. In addition, since a light source corresponding to the thickness of the substrate is used, light having a wavelength optimal for the recording medium can be used, and thus various combinations according to applications can be made.
[0038]
Further, if a diaphragm is provided between the objective lens and the recording medium for blocking the outer peripheral portion of the light beam emitted from the second light source via the objective lens, the light beam emitted from the second light source via the objective lens is provided. Since the numerical aperture of the second recording medium can be made smaller, it is possible to more effectively suppress the occurrence of aberration with respect to the second recording medium.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention.
FIG. 2 is also a diagram for explaining the principle.
FIG. 3 is a diagram showing a reference example developed with the present invention.
FIG. 4 is a partial detailed view of FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram showing an example of an arrangement of the stop shown in FIG. 3;
FIG. 6 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a light receiving element shown in FIG.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 Objective lens 2 First recording medium 3 Second recording medium 4 Aperture 11, 31 DVD semiconductor laser 12, 32 CD, MO semiconductor laser 13, 33 Submount 14, 36 Collimator lens 15 Half mirror 16, 38 Objective Lens 17,40 DVD
18,41 CD
19, 39 Aperture 20 Lens barrel 21 Condensing lens 22, 23, 34a, 34b, 35a, 35b Light receiving element 37 Hologram element

Claims (2)

  1. 第1,第2の光源と、これら光源に対して共通の対物レンズとを有し、前記第1の光源から出射した光により前記集光レンズを経て基板厚が薄い第1の記録媒体に情報の記録または再生を行い、前記第2の光源から出射した光により前記集光レンズを経て基板厚が厚い第2の記録媒体に情報の記録または再生を行う光ピックアップにおいて、
    前記第1,第2の光源と前記対物レンズとの間に配置した回折光学素子と、
    前記第1,第2の記録媒体で反射され、前記対物レンズを経て導かれる戻り光をそれぞれ受光する第1,第2の受光素子とを有し、
    前記第1,第2の光源は、それぞれ異なる波長の光を発生し、
    前記回折光学素子は、前記第1,第2の光源から出射される波長の違いにより発生する収差、および前記第1,第2の記録媒体の基板厚の違いにより発生する収差を補正すると共に、前記第1,第2の記録媒体から前記対物レンズを経て導かれる戻り光を往路と分離して、対応する前記第1,第2の受光素子に導くよう構成し、
    前記第1の記録媒体に対して収差が最適となるように、前記対物レンズを構成すると共に、前記第1の光源を配置し、
    前記第2の光源を、該第2の光源から前記対物レンズを経て出射される光束の開口数が、前記第1の光源から前記対物レンズを経て出射される光束の開口数よりも相対的に小さくなり、かつ、前記第2の記録媒体の基板厚による収差を補正するように、前記第1の光源の配置位置よりも相対的に前記対物レンズに近い位置に配置したことを特徴とする光ピックアップ。
    It has first and second light sources and an objective lens common to these light sources, and the light emitted from the first light source passes through the condenser lens to store information on a first recording medium having a thin substrate. In an optical pickup that performs recording or reproduction of information and records or reproduces information on a second recording medium having a thick substrate through the condensing lens by light emitted from the second light source,
    A diffractive optical element disposed between the first and second light sources and the objective lens;
    First and second light receiving elements for respectively receiving return light reflected by the first and second recording media and guided through the objective lens,
    The first and second light sources respectively generate light of different wavelengths,
    The diffractive optical element corrects aberration caused by a difference in wavelength emitted from the first and second light sources, and aberration caused by a difference in substrate thickness of the first and second recording media, The return light guided from the first and second recording media via the objective lens is separated from the outward path and guided to the corresponding first and second light receiving elements,
    Configuring the objective lens and arranging the first light source so that aberration is optimal with respect to the first recording medium;
    The numerical aperture of the light beam emitted from the second light source through the objective lens is relatively larger than the numerical aperture of the light beam emitted from the first light source through the objective lens. A light source which is disposed at a position relatively closer to the objective lens than a position at which the first light source is disposed so as to be smaller and to correct aberration due to a substrate thickness of the second recording medium. pick up.
  2. 請求項1記載の光ピックアップにおいて、
    前記第2の光源から前記対物レンズを経て出射される光束の外周部を遮光する絞りを有することを特徴とする光ピックアップ。
    The optical pickup according to claim 1,
    An optical pickup comprising: a diaphragm that shields an outer peripheral portion of a light beam emitted from the second light source through the objective lens.
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