JP3599173B2

JP3599173B2 - 光学ピックアップ

Info

Publication number: JP3599173B2
Application number: JP2000164146A
Authority: JP
Inventors: 輝之山岸
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2000-06-01
Filing date: 2000-06-01
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2020-06-01
Also published as: JP2001344802A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学ピックアップ、特に、２種以上の記録媒体に記録されたディジタルデータの読み取りに用いられる光学ピックアップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤ（コンパクトディスク）やＤＶＤ（ディジタルビデオディスク）等の記録媒体の読み取りに用いられる光学ピックアップには、特開平１０−２３３０３６号公報、特開平１０−４９９０５号公報に記載されるようなものがある。
特開平１０−２３３０３６号公報に記載されている光学ピックアップは、半導体レーザと、対物レンズと、記録媒体に照射されるレーザ光の開口率を切り換えるための偏光光学素子とを備えている。この偏光光学素子は、レーザ光を透過させる透過領域と、レーザ光の光路を曲げて実質的にデータの読み取りに寄与しないようにする回折領域とを有する。そして、ＣＤを読みとる場合には、偏光光学素子を半導体レーザと対物レンズとの間に配置して、対物レンズに入射する光束を絞り、対物レンズを通過して記録媒体に照射されるレーザ光の開口率を小さくする。一方、ＤＶＤを読みとる場合は、偏光光学素子を半導体レーザと対物レンズとの間から離脱させて光束を絞ることなく、またＣＤを読む場合よりも対物レンズを記録媒体に接近させて、記録媒体に照射されるレーザ光の開口率を大きくする。このように、光学偏光素子をレーザ光の光路に配置または光路から離脱させ、対物レンズの記録媒体からの距離を調節し、ＣＤからもＤＶＤからもデータを読みとることができる。
【０００３】
特開平１０−４９９０５号公報に記載されている光学ピックアップは、基板厚や記録密度の異なるＣＤを読みとるための装置であり、半導体レーザと、ＴＮ型液晶と、偏光フィルタとを備えている。ＴＮ型液晶は、電圧を印加するか否かにより通過するレーザ光を偏光させまたは偏光させず通過させる。偏光フィルタは、偏光フィルムが透明ガラスに挟まれて形成されており、中央部には偏光フィルタが配置されない領域を有する。基板厚０．６ｍｍの光ディスクを読みとる場合は、
ＴＮ型液晶に電圧を印加しない。このとき、レーザ光は液晶により偏光方向を９０°変えられ進行方向に垂直な方向に偏光するようになり、偏光フィルタで遮光されず全面的に透過し、対物レンズに入射する。この場合、レーザ光は対物レンズまでの光路上で光束を狭められることなく、対物レンズを通過したレーザ光は開口率０．６で記録媒体に集光する。一方、基板厚１．２ｍｍの光ディスクを読みとる場合は、ＴＮ液晶に電圧を印加する。このとき、レーザ光は液晶により偏光方向を変えられることなく透過し、偏光フィルタの偏光フィルムで遮光されて内周部のみが対物レンズに入射し、開口率０．３５で記録媒体に集光する。このようにＴＮ型液晶に電圧を印加するか否かによってレーザ光の開口率を切り換えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した公報に記載されている光学ピックアップは、光束を狭めるために偏光光学素子またはＴＮ型液晶及び偏光フィルムを使用している。偏光光学素子は、レーザ光を透過させる透過領域と、レーザ光の光路を曲げて実質的にデータの読み取りに寄与しないようにする回折領域とを形成する必要があり、製造工程が複雑である。また、ＴＮ液晶及び偏光フィルムの場合は、液晶の劣化により光束の正確な制御が困難になるおそれがあり、信頼性に問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、光学ピックアップにおいて、簡易な手段によりかつ高い信頼性により、レーザ光の光束を調節できるようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光学ピックアップは、所定波長の光を出射する半導体レーザと、前記半導体レーザからの光が透過可能な第１透過部と、この第１透過部の周囲に設けられて前記半導体レーザからの光のうち所定の振動方向の光のみが透過可能である第１偏光部とを有する第１偏光板と、前記第１偏光板からの光が入射するよう配置され、前記第１透過部より小さい形状であって前記第１偏光板からの光が透過可能な第２透過部と、この第２透過部の周囲に設けられて前記第１偏光板からの光のうち所定の振動方向の光のみが透過可能である第２偏光部とを有する第２偏光板と、前記第１偏光板または前記第２偏光板の少なくとも何れか一方を前記半導体レーザのレーザ光軸を中心として回転させて、前記第１偏光部および前記第２偏光部の各々の偏光方向が互いに平行および直交となる２位置に択一的に配置させる偏光板駆動手段と、前記第２偏光板を透過した光を複数種類のうちから選択された記録媒体に集光させる集光手段と、前記記録媒体からの反射光を検出して電気信号に変換する光検出手段と、前記記録媒体の種類に応じて前記偏光板駆動手段による前記第１偏光板または前記第２偏光板の駆動を制御する制御部と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
このような光学ピックアップでは、半導体レーザからの光は第１偏光板板に入射し、透過部では光が透過し、偏光部では特定方向の振動方向を有する光のみが通過する。この第１偏光板からの光は第２偏光板に入射する。第２偏光板の偏光部と第１偏光板の偏光部とが同じ振動方向の光を出力するように配置されている場合、第１偏光板からの光は、第２偏光板をそのまま通過する。一方、第２偏光板の偏光部と第１偏光板の偏光部とが、振動方向が直交する光を出力するようにに配置されている場合は、第１偏光板の透過部からの光のみが第２偏光板を通過することができる。第２偏光板からの光は、集光手段に入射し、記録媒体に集光される。
【０００８】
この場合、第２偏光板と第１偏光板の位置関係を変えることにより、レーザ光の光束を調節することができ、記録媒体に集光される光の開口率を切り換えることができる。したがって、２枚の偏光板と一方の偏光板の方向を変更する手段を備えるという簡易な構成によりレーザ光の光束を変更することができる。また、液晶を用いて光束を調節する場合に比べて、高い信頼性で光束を正確に制御できる。
【０００９】
上記発明において、前記光検出手段による検出信号に基づいて前記集光手段を前記記録媒体に対し接離する方向に移動させて、前記集光手段の前記記録媒体に対する距離を、前記記録媒体に集光される光が所定の開口率となるようにフィードバック制御する集光制御手段を備えていることが好ましい。この構成によれば、記録媒体の種類に応じて集光手段の記録媒体に対する距離を調整して、記録媒体に集光されるレーザ光が所定の開口率となるように高精度に設定するとができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
〔全体構成〕
本発明の一実施形態に係る光学ピックアップを図１および図２に示す。この光学ピックアップは、コンパクトディスク（ＣＤ）及びディジタルビデオディスク（ＤＶＤ）の両方を読み取ることが可能である。ＣＤを読み取る場合における光学ピックアップの状態を図１に、ＤＶＤを読み取る場合における光ピックアップの状態を図２にそれぞれ示す。
【００１１】
この光学ピックアップは、光学モジュール１と、第１偏光板２と、第２偏光板３と、集光手段としての対物レンズ４とを備えており、記録媒体５に記録されているディジタルデータを読み取る。また、この光学ピックアップは、レーザ点灯回路１１と、信号生成回路１２と、偏光板駆動回路１３と、これらの回路に接続されている制御部１６と、ＡＦサーボ信号生成回路１４と、ＴＲサーボ生成回路１５とを備えている。
【００１２】
この光学モジュール１は、図示しない半導体レーザと光検出手段とを備えている。半導体レーザは、例えば波長６５０μｍのレーザ光ビームを出射する光源である。光検出手段は、記録媒体５から反射する光を検出して電気信号を出力する。光学モジュール１には、レーザ点灯回路１１と信号生成回路１２とが接続されている。レーザ点灯回路１１は、制御部１６からの信号により、光学モジュール１の半導体レーザに電流を供給して、そのレーザ光の強度を調節する。信号生成回路１２は、光学モジュール１の光検出手段が出力する電気信号を再生信号に変換し、スピーカ等に出力する。
【００１３】
第１偏光板２は、略矩形の部材であり、図３に示すように第１透過部２ａと第１偏光部２ｂとを備えている。第１透過部２ａは、略円形の領域に形成され、レーザ光をそのまま透過させる。第１偏光部２ｂは、第１透過部２ａの周囲に形成される領域であり、所定の振動方向のレーザ光のみを透過させる。本発明実施形態の第１偏光部２ｂは、同図に平行線で示した方向（偏光方向という）に振動するレーザ光のみを透過させる。
【００１４】
第２偏光板３は、略矩形の部材であり、第２透過部３ａと第２偏光部３ｂとを備えている。第２透過部３ａは、上記第１透過部２ａよりも小さく形成され、レーザ光をそのまま透過させる。第２偏光部３ｂは、第２透過部３ａの周囲に形成される領域であり、所定の振動方向のレーザ光のみを透過させる。本実施形態の第２偏光部３ｂは、同図に平行線で示した方向に振動するレーザ光のみを透過させる。第２偏光板３には、アクチュエータ（図示せず）と偏光板駆動回路１３とが接続されている。偏光板駆動回路１３は，制御部１６からの信号に基づきアクチュエータを駆動し、第２偏光板３をレーザ光軸を中心として回転させる。
【００１５】
対物レンズ４は、記録媒体５の記録面５ａ上にレーザ光を集光させるための集光レンズである。この対物レンズ４には、ＡＦサーボ信号回路１４とＴＲサーボ信号回路１５とが接続されている。また、ＡＦサーボ信号回路１４とＴＲサーボ信号回路１５とは、光学モジュール１に接続されており、光検出手段で検出される信号がフィードバックされるようになっている。ＡＦサーボ信号回路１４は、フィードバックされる信号に基づいて、記録媒体５に集光されるレーザ光が所定の開口率になるように、アクチュエータを駆動して対物レンズ４の記録媒体５からの距離を調節する。ＴＲサーボ信号回路１５は、フィードバックされる信号に基づいてレーザ光が記録媒体５上の所定の位置に集光されるように、アクチュエータを駆動して対物レンズ４を調節する。
【００１６】
〔読み取り動作〕
このような光学ピックアップによる記録媒体５の読み取り動作について、以下に説明する。まず、記録媒体５としてＣＤを読み取る動作について、図１を参照しながら説明する。この場合には、偏光板駆動回路１３によりアクチュエータを駆動して、第１偏光部２ｂと第２偏光部３ｂとの各々の偏光方向が互いに直交するように第２偏光板３を回転させ、また、ＡＦサーボ信号回路１４により対物レンズ４をＣＤ５から所定の距離に調節する。次に、レーザ点灯回路１１により半導体レーザを点灯させると、レーザ光は第１偏光板２に入射する。第１偏光板２の第１透過部２ａに入射されたレーザ光はそのまま透過し、第２偏光部２ｂに入射されたレーザ光は図中ａ方向のレーザ光のみが透過し、これらのレーザ光は第２偏光板３に入射する。第２偏光板３では、第２透過部３ａに入射したレーザ光がそのまま透過する。一方、第２偏光部３ｂに入射したレーザ光のうち第１透過部２ａからのものは、図中ｂ方向のレーザ光のみが透過し、第２偏光部２ｂからのものは、第２偏光部３ｂと第１偏光部２ｂの偏光方向が互いに直交するために、遮断される。そのため、第２偏光板３を透過したレーザ光は、図１に示すように狭められることになる。この狭められたレーザ光は、対物レンズ４を透過して、ＣＤの記録面５ａ上に集光される。そして、記録面５ａから反射したレーザ光は、対物レンズ４、第２偏光板３、第１偏光板２を介して光学モジュール１に戻り、光検出手段で検出される。
【００１７】
次に、記録媒体５としてＤＶＤを読み取る動作について、図２を参照しながら説明する。この場合には、偏光板駆動回路１３がアクチュエータを駆動し、第１偏光部２ｂと第２偏光部３ｂとの各々の偏光方向が互いに平行となるように第２偏光板３を回転させ、また、ＡＦサーボ信号回路１４により対物レンズ４をＤＶＤ５から所定の距離に調節する。この場合、対物レンズ４とＤＶＤ５との距離は、ＣＤ読み取り時よりも小さくなるように調節される。次に、レーザ点灯回路１１により半導体レーザを点灯させると、レーザ光は第１偏光板２に入射する。第１偏光板２の第１透過部２ａに入射されたレーザ光はそのまま透過し、第２偏光部２ｂに入射されたレーザ光は図中ａ方向のレーザ光のみが透過し、これらのレーザ光は第２偏光板３に入射する。第２偏光板３では、第２透過部３ａに入射したレーザ光はそのまま透過する。一方、第２偏光部３ｂに入射したレーザ光のうち第１透過部２ａからのものは、図中ｂ方向のレーザ光のみが透過し、第１偏光部２ｂからのものは、第２偏光部３ｂと第１偏光部２ｂの各々の偏光方向が互いに平行であるため、そのまま図中ｂ方向のレーザ光が透過する。したがって、レーザ光は光束を狭められることなく第２偏光板３を透過する。このレーザ光が対物レンズ４を透過して、ＤＶＤの記録面５ａ上に集光される。そして、記録面５ａから反射したレーザ光は、対物レンズ４、第２偏光板３、第１偏光体２を介して光学モジュール１に戻り、光検出手段で検出される。
【００１８】
この光学ピックアップでは、第２偏光体３の第１偏光板２に対する位置関係を変更するのみで、レーザ光の光束を調節することができ、記録媒体（ＣＤまたはＤＶＤ）に集光される光の開口率を切り換えることができる。２枚の偏光板２，３と第２偏光板３の偏光方向を変更するアクチュエータを備えるだけの簡易な構成により、レーザ光の光束を切り換えることができる。また、従来の液晶を用いて光束を切り換える場合に比べて、高い信頼性で光束を正確に設定できる。
【００１９】
上記実施形態では、第１偏光板２および第２偏光板３を矩形に形成し、その透過部２ａ，３ａを略円形に形成したが、偏光板２，３および透過部２ａ，３ａの形状はこれに限定されるものではない。図３に示すように、第２透過部３ａが第１透過部２ａよりも小さくなるという条件を満たせば、他の形状でもよい。また、上記実施形態では、第２偏光板３をアクチュエータで回転させたが、第１偏光板２をアクチュエータで回転させてもよいし、第１偏光板２及び第２偏光板３の両方を回転させて位置関係を変更してもよい。さらに、上記実施形態では、ＣＤおよびＤＶＤを読み取る場合を例示したが、これらに限らず、膜厚や記録密度の異なる複数種類の記録媒体を読み取れるように、半導体レーザや偏光板２，３を設計することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る光学ピックアップによれば、第２偏光板と第１偏光板との相対位置関係を変えることにより、レーザ光の光束を調節することができ、記録媒体に集光される光の開口率を切り換えることができる。したがって、２枚の偏光板とこれの一方の偏光板の偏光方向を変更する手段を備えるだけの簡易な構成により、レーザ光の光束を変更することができる。また、従来の液晶を用いて光束を調節する場合に比べて、高い信頼性で光束を正確に制御することができる。
【００２１】
次に、記録媒体としてＤＶＤを読み取る動作について図２を参照して説明する。この場合、偏光板駆動回路１３によりアクチュエータを駆動し、偏光方向が互いに平行になるように第２偏光板３を回転させ、またＡＦサーボ回路１４により対物レンズ４を器ＤＶＤ５から所定の距離に調節する。この場合、対物レンズ４とＤＶＤ５との距離は、ＣＤ読み取り時よりも小さくなるように調節される。次に、レーザ点灯回路１１により半導体レーザを点灯させると、レーザ光は第１偏光板２に入射する。第１偏光板２の透過部２ａに入射されたレーザ光はそのまま透過し、偏光部２ｂに入射されたレーザ光は図中ａ方向のレーザ光のみが通過し、これらのレーザ光は第２偏光板３に入射する。第２偏光板３では、透過部３ａに入射したレーザ光はそのまま透過する。一方、偏光部３ｂに入射したレーザ光のうち透過部２ａからのものは、図中ｂ方向のレーザ光のみが通過し、偏光部２ｂからのものは、偏光部３ｂと偏光部２ｂの偏光方向が互いに平行であるため、そのまま図中ｂ方向のレーザ光が通過する。したがって、レーザ光は光束を狭められることなく偏光板３を通過する。このレーザ光が対物レンズ４を通過して、ＤＶＤの記録面５ａ上に集光される。そして、記録面５ａから反射したレーザ光は、対物レンズ４、第２偏光板３、第１偏光板２を介して光学モジュール１に戻り、光検出手段で検出される。
【００２２】
この光学ピックアップでは、第２偏光板３の第１偏光板２に対する位置関係を変更するのみで、レーザ光の光束を調節することができ、記録媒体（ＣＤまたはＤＶＤ）に集光される光の開口率を切り換えることができる。
２枚の第１偏光板２及び第２偏光板３と第２偏光板３の方向を変更するアクチュエータを備えるという簡易な構成により、レーザ光の光束を切り換えることができる。また、液晶を用いて光束を切り換える場合に比べて、高い信頼性で光束を正確に制御できる。
【００２３】
〔他の実施形態〕
（ａ）上記実施形態では、１台の半導体レーザを用いてＣＤ及びＤＶＤの両方を読みとったが、それぞれの読み取り用に専用のレーザを設けても良い。具体的には、波長が異なる光を照射する半導体レーザを備えた光学モジュールと、それぞれの半導体レーザからの光路を切り換えてレーザ光を記録媒体（ＣＤまたはＤＶＤ）に導くためのプリズムとを備えても良い。
【００２４】
このような光学ピックアップでは、記録媒体（ＣＤまたはＤＶＤ）の種類に応じて別々のレーザを配置して、プリズムによりどちらのレーザからも記録媒体にレーザ光が到達できるように光路を変更しうる。この場合、記録媒体の種類に応じて、最適な波長の光を照射するレーザを用いるため、より正確なデータの読み取りが可能である。
（ｂ）上記実施形態では、第１偏光板及び第２偏光板を略矩形に形成し、その透過部を略円形に形成したが、偏光板及びその透過部の形状はこれに限定されるものではない。図３に示すように、透過部３ａが透過部３ｂより小さくなるという条件を満たせば、他の形状でもよい。
（ｃ）上記実施形態では第２偏光板をアクチュエータで回転させたが、第１偏光板をアクチュエータで回転させてもよいし、第１偏光板及び第２偏光板の両方を回転させて位置関係を変更してもよい。
（ｄ）上記実施形態ではＣＤ及びＤＶＤを読みとる場合を示したが、これらに限られず、膜厚や記録密度の異なる複数の記録媒体を読みとれるように、半導体レーザや偏光板を設計することもできる。例えば、１台の光学ピックアップを用いて異なる規格のＣＤを読みとることができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の光学ピックアップによれば、第２偏光板と第１偏光板との位置関係を変えることにより、レーザ光の光束を調節することができ、記録媒体に集光される光の開口率を切り換えることができる。したがって、２枚の偏光板と一方の偏光板の方向を変更する手段を備えるという簡易な構成により、レーザ光の光束を変更することができる。また、液晶を用いて光束を調節する場合に比べて、高い信頼性で光束を正確に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学ピックアップにおけるＣＤの読み取り状態の光学図である。
【図２】同上の光学ピックアップにおけるＤＶＤの読み取り状態の光学図である。
【図３】同上の光学ピックアップにおける偏向板の説明図である。
【符号の説明】
１光学モジュール（半導体レーザおよび光検出手段）
２第１偏向板
２ａ第１透過部
２ｂ第１偏向部
３第２偏向板
３ａ第２透過部
３ｂ第２偏向部
４対物レンズ（集光手段）
５記録媒体
１３偏向板駆動手段（偏光板駆動手段）
１４，１５サーボ信号回路（集光制御手段）
１６制御部

Claims

所定波長の光を出射する半導体レーザと、
前記半導体レーザからの光が透過可能な第１透過部と、この第１透過部の周囲に設けられて前記半導体レーザからの光のうち所定の振動方向の光のみが透過可能である第１偏光部とを有する第１偏光板と、
前記第１偏光板からの光が入射するよう配置され、前記第１透過部より小さい形状であって前記第１偏光板からの光が透過可能な第２透過部と、この第２透過部の周囲に設けられて前記第１偏光板からの光のうち所定の振動方向の光のみが透過可能である第２偏光部とを有する第２偏光板と、
前記第１偏光板または前記第２偏光板の少なくとも何れか一方を前記半導体レーザのレーザ光軸を中心として回転させて、前記第１偏光部および前記第２偏光部の各々の偏光方向が互いに平行および直交となる２位置に択一的に配置させる偏光板駆動手段と、
前記第２偏光板を透過した光を複数種類のうちから選択された記録媒体に集光させる集光手段と、
前記記録媒体からの反射光を検出して電気信号に変換する光検出手段と、
前記記録媒体の種類に応じて前記偏光板駆動手段による前記第１偏光板または前記第２偏光板の駆動を制御する制御部と、
を備える光学ピックアップ。
前記光検出手段による検出信号に基づいて前記集光手段を前記記録媒体に対し接離する方向に移動させて、前記集光手段の前記記録媒体に対する距離を、前記記録媒体に集光される光が所定の開口率となるようにフィードバック制御する集光制御手段を備えている請求項１に記載の光ピックアップ。