JP3614350B2 - Optical head device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マルチビームのレーザ光を出射して戻り光を検出する光ヘッド装置に係り、特に、多数のレーザ光の焦点スポットの位置を制御可能な光ヘッド装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
光ディスクの高密度化、大容量化に伴い、光ディスクに対して高速で光情報を記録/再生する技術が要求されている。
このため、近年、複数のレーザ光により並列して情報を記録/再生する技術が開発されている。
【0003】
こうした複数のレーザ光(マルチビーム)を用いて光情報を記録/再生するための技術として、面発光レーザ(VCSEL;Vertical Cavity Surface Emittion Laser)を用いた光ピックアップが考えられている。例えば、伊賀健一、小山二三夫編著、共立出版社出版の”面発光レーザの基礎と応用”、第202頁には、面発光レーザを用いた光ピックアップのアイデアが示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような面発光レーザを用いて光ディスク等の記録媒体に対して情報を記録/再生する際には、面発光レーザから出射された複数のレーザ光それぞれが形成する焦点スポットの位置を、適切に制御する技術が要求される。
【0005】
この発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、多数のレーザ光の焦点スポットの位置を適切に制御することができる光ヘッド装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の第1の観点に係る光ヘッド装置は、
光ディスク上の複数のトラックに対応したマルチビームのレーザ光を出射する複数の発光素子と、前記光ディスクからの戻り光を検出する複数のフォトディテクタとを備える光ヘッドアレイと、
前記複数の発光素子から出射されたレーザ光を前記光ディスク上に集光する複数の対物レンズを配列したレンズアレイと、
前記光ヘッドアレイと、前記レンズアレイとの間の距離を調整可能に支持する少なくとも2つの支持手段と、
前記複数のフォトディテクタのうち各前記支持手段に近接して設置されたものから送られた第1の信号に基づいて作成した第2の信号を、対応する各前記支持手段に印加して前記光ヘッドアレイと前記レンズアレイとの間の距離を調整させることにより、前記複数の発光素子から出射されたレーザ光の焦点スポットの位置を制御する少なくとも2つのスポット制御手段とを備える、
ことを特徴とする。
【0007】
この発明によれば、少なくとも2つの支持手段は、光ヘッドアレイとレンズアレイとの間の距離を調整可能に支持する。少なくとも2つのスポット制御手段は、光ヘッドアレイが備える複数のフォトディテクタのうちで、各支持手段に近接して設置されたものから送られた第1の信号に基づいて第2の信号を生成し、対応する支持手段に印加して光ヘッドアレイとレンズアレイとの間の距離を調整させる。
これにより、光ヘッドアレイが備える複数の発光素子から出射されたレーザ光の焦点スポットの位置を適切に制御することができる。
【0008】
各前記支持手段は、一端に、前記光ヘッドアレイが設置された半導体基板との連結位置を移動可能とする可動部を備え、
さらに、各前記支持手段は、対応する各前記スポット制御手段により印加された第2の信号に応じて、前記可動部が半導体基板との連結位置を移動させることにより前記レンズアレイの位置を変更し、前記光ヘッドアレイと前記レンズアレイとの間の距離を調整することが望ましい。
【0009】
あるいは、各前記支持手段は、一端に、前記レンズアレイが固定された半導体基板との連結位置を移動可能とする可動部を備え、
さらに、各前記支持手段は、対応する各前記スポット制御手段により印加された第2の信号に応じて、前記可動部が半導体基板との連結位置を移動させることにより前記光ヘッドアレイの位置を変更し、前記光ヘッドアレイと前記レンズアレイとの間の距離を調整してもよい。
【0010】
また、前記複数のフォトディテクタに含まれる4分割フォトディテクタから送られた信号群に基づいて生成したトラッキングエラー信号を各前記支持手段に印加して、各前記支持手段の位置を前記光ディスクの径方向に同一量だけ移動させるトラッキング制御手段を備えてもよい。
【0011】
この発明の第2の観点に係る光ヘッド装置は、
光ディスク上の複数のトラックに対応したマルチビームのレーザ光を出射する複数の発光素子と、前記光ディスクからの戻り光を検出する複数のフォトディテクタとを備える光ヘッドアレイと、
前記光ヘッドアレイとの間の距離が一定に固定され、前記複数の発光素子から出射されたレーザ光を前記光ディスク上に集光する複数の対物レンズを配列したレンズアレイと、
前記光ヘッドアレイ及び前記レンズアレイと、前記光ディスクとの間の距離を調整可能に支持する少なくとも2つの支持手段と、
前記複数のフォトディテクタのうち各前記支持手段に近接して設置されたものから送られた第1の信号に基づいて生成した第2の信号を、対応する各前記支持手段に印加して前記光ヘッドアレイ及び前記レンズアレイと前記光ディスクとの間の距離を調整させることにより、前記複数の発光素子から出射されたレーザ光の焦点スポットの位置を制御する少なくとも2つのスポット制御手段とを備える、
ことを特徴とする。
【0012】
この発明によれば、少なくとも2つの支持手段は、光ヘッドアレイ及びレンズアレイと、光ディスクとの間の距離を調整可能に支持する。少なくとも2つのスポット制御手段は、光ヘッドアレイが備える複数のフォトディテクタのうちで、各支持手段に近接して設置されたものから送られた第1の信号に基づいて第2の信号を生成し、対応する支持手段に印加して、光ヘッドアレイ及びレンズアレイと光ディスクとの間の距離を調整させる。
これにより、光ヘッドアレイが備える複数の発光素子から出射されたレーザ光の焦点スポットの位置を適切に制御することができる。
【0013】
前記複数のフォトディテクタに含まれる4分割フォトディテクタから送られた信号群に基づいて生成したトラッキングエラー信号を各前記支持手段に印加して、各前記支持手段の位置を前記光ディスクの径方向に同一量だけ移動させるトラッキング制御手段を備えてもよい。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、この発明の実施の形態に係る光ヘッド装置100について詳細に説明する。
【0017】
この発明の実施の形態に係る光ヘッド装置100は、例えば図1に示すようにアーム110の先端に備え付けられ、光ディスクODに光情報を記録し、光ディスクODに記録されている光情報を読み出すためのものである。
ここで、アーム110は、先端に設置された光ヘッド装置100を光ディスクODの方向に付勢する保持バネとして機能し、光ディスクODが回転することによる薄膜気体潤滑を利用して、光ヘッド装置100を光ディスクODに近接した状態で保持する。
【0018】
図2は、この光ヘッド装置100の構成を説明するための斜視図である。
図示するように、光ヘッド装置100は、光ヘッドアレイ10と、それぞれの一端に可動部11a、11bが設けられた2つの支持部12a、12bと、レンズアレイ13とを備えている。また、光ヘッド装置100は、サーボ回路15a、15b等を有するオペアンプ回路が形成された回路層20と、半導体基板21及び保護層22とを含んで構成されている。
【0019】
図3(a)は、光ヘッドアレイ10、支持部12a、12b及びレンズアレイ13の位置関係を例示する側面図であり、図3(b)は、光ヘッドアレイ10の配置と、可動部11a、11bの可動領域の配置とを示す上面図である。
【0020】
光ヘッドアレイ10は、面発光レーザ(VCSEL;Vertical Cavity Surface Emitting Laser)等から構成され、基板表面からマルチビームのレーザ光を出射するためのものである。光ヘッドアレイ10は、半導体基板21の表面に対して垂直な方向にレーザ光を出射可能な複数の発光素子10a〜10dを備えている。また、光ヘッドアレイ10は、半導体基板21上で2次元的に複数の発光素子10a〜10dを集積している。
ここで、光ヘッドアレイ10は、各発光素子10a〜10dが光ディスクODの異なるトラックに対応したレーザ光を出射するように配置されている。すなわち、複数の発光素子10a〜10dから出射されたレーザ光は、それぞれ光ディスクOD上の異なるトラックに照射される。
また、光ヘッドアレイ10は、図3(b)に示すように、各発光素子10a〜10dから出射されたレーザ光が光ディスクODにて反射した戻り光を検出するため、複数のフォトディテクタ14a〜14dを備えている。
【0021】
可動部11a、11bは、ピエゾ素子等を用いて構成され、例えばMEMS(Micro−Electro−Mechanical System)の技術を適用したマイクロアクチュエータである。すなわち、可動部11a、11bは、回路層20に設けられた回路から半導体基板21を通じて印加された電圧信号であるフォーカスエラー信号FE1、FE4に応じた歪みを生じることで形状が変化し、半導体基板21との接触位置を所定の可動領域内で変更することができる。
【0022】
支持部12a、12bは、レンズアレイ13と一体的に構成され、レンズアレイ13を半導体基板21に連結するためのものである。支持部12a、12bは、半導体基板21との連結部分に、それぞれ可動部11a、11bを備え、半導体基板21との接触位置を移動させることにより、光ヘッドアレイ10とレンズアレイ13の位置関係を規定する。これにより、支持部12a、12bは、光ヘッドアレイ10から出射されたマルチビームのレーザ光が光ディスクODのトラックに適切に照射される位置にて、レンズアレイ13を保持することができる。
【0023】
レンズアレイ13は、各発光素子10a〜10dに対応して配列された複数の対物レンズから構成され、光ヘッドアレイ10の各発光素子10a〜10dから出射されたマルチビームのレーザ光の焦点スポットを調整して集光し、光ディスクODに照射する。また、レンズアレイ13は、光ディスクODからの反射光を複数のフォトディテクタ14a〜14dに入射する。
【0024】
複数のフォトディテクタ14a〜14dは、光ディスクODにて反射されたレーザ光を検出するためのものであり、レンズアレイ13を介して光ディスクODから受けた光信号を電気信号に変換し、RF(Radio Frequency)信号等を再生する。
ここで、支持部12a、12bの連結位置、すなわち可動部11a、11bの可動領域に近接して設けられたフォトディテクタ14a、14dは、それぞれ4つの受光面を有する4分割光検出器であり、フォーカスエラー信号を生成可能とする。すなわち、フォトディテクタ14aは、4つの受光面30a〜30dを有している。また、フォトディテクタ14dは、4つの受光面30e〜30hを有している。
さらに、フォトディテクタ14aが光ディスクODからの反射光を検出して光電変換により生成した電気信号は、トラッキングエラー信号生成回路16に送られ、プッシュプル方式によるトラッキングエラー信号TEの生成を可能とする。
【0025】
図4は、回路層20に形成されている回路を示す図である。
図示するように、回路層20には、サーボ回路15a、15bと、トラッキングエラー信号生成回路16と、信号増幅回路17a、17bとが形成されている。
【0026】
サーボ回路15aは、フォトディテクタ14aから受けた信号より、フォーカスエラー信号FE1と再生RF信号RF1を生成するためのものであり、加算器40a、40bと、オペアンプ41a、41bと、位相補償アンプ42aと、ドライバ43aとを備えている。
【0027】
加算器40aは、フォトディテクタ14aが有する受光面30b及び受光面30cから受けた信号を加え合わせ、オペアンプ41aの反転入力端とオペアンプ41bの非反転入力端に送る。
加算器40bは、フォトディテクタ14aが有する受光面30a及び受光面30dから受けた信号を加え合わせ、オペアンプ41a及びオペアンプ41bの非反転入力端に送る。
位相補償アンプ42aは、オペアンプ41aの出力端から受けた信号の位相を補償してドライバ43aに送る。
ドライバ43aは、位相補償アンプ42aから受けた信号によりフォーカスエラー信号FE1を生成し、半導体基板21を通じて可動部11aに印加する。
このように、サーボ回路15aは、非点収差法によりフォーカスエラー信号FE1を生成する回路である。
また、オペアンプ41bは、加算器40a及び加算器40bから受けた信号を加え合わせて増幅し、再生RF信号RF1として出力する。
【0028】
サーボ回路15bは、フォトディテクタ14dから受けた信号より、フォーカスエラー信号FE4と再生RF信号RF4を生成するためのものであり、加算器40c、40dと、オペアンプ41c、41dと、位相補償アンプ42bと、ドライバ43bとを備えている。
【0029】
加算器40cは、フォトディテクタ14dが有する受光面30e及び受光面30hから受けた信号を加え合わせ、オペアンプ41cの反転入力端とオペアンプ41dの非反転入力端に送る。
加算器40dは、フォトディテクタ14dが有する受光面30f及び受光面30gから受けた信号を加え合わせ、オペアンプ41c及びオペアンプ41dの非反転入力端に送る。
位相補償アンプ42bは、オペアンプ41cの出力端から受けた信号の位相を補償してドライバ43bに送る。
ドライバ43bは、位相補償アンプ42bから受けた信号によりフォーカスエラー信号FE4を生成し、半導体基板21を通じて可動部11bに印加する。
このように、サーボ回路15bは、非点収差法によりフォーカスエラー信号FE4を生成する回路である。
また、オペアンプ41dは、加算器40c及び加算器40dから受けた信号を加え合わせて増幅し、再生RF信号RF4として出力する。
【0030】
トラッキングエラー信号生成回路16は、フォトディテクタ14aの検出信号からトラッキングエラー信号を生成するためのものであり、加算器40e、40fと、オペアンプ41eとを備えている。
加算器40eは、フォトディテクタ14aが有する受光面30a及び受光面30cから受けた信号を加え合わせ、オペアンプ41eの反転入力端に送る。
加算器40fは、フォトディテクタ14aが有する受光面30b及び受光面30dから受けた信号を加え合わせ、オペアンプ41eの非反転入力端に送る。
オペアンプ41eは、加算器40eから受けた信号と、加算器40fから受けた信号との差分に相当する信号を増幅し、トラッキングエラー信号TEとして出力する。
【0031】
信号増幅回路17aは、フォトディテクタ14bから受けた信号を増幅し、再生RF信号RF2として出力するためのものであり、アンプ44aを備えている。
信号増幅回路17bは、フォトディテクタ14cから受けた信号を増幅し、再生RF信号RF3として出力するためのものであり、アンプ44bを備えている。
【0032】
回路層20に形成された回路から出力されたトラッキングエラー信号TEや再生RF信号RF1〜RF4は、例えばアーム110に設置された配線等を通じて、光ディスク記録再生装置が備えるディジタル信号処理回路等に送られる。
【0033】
以下に、この発明の実施の形態に係る光ヘッド装置100の動作を説明する。この光ヘッド装置100は、レンズアレイ13と一体的に構成された支持部12a、12bがそれぞれ可動部11a、11bを備え、フォーカスエラー信号FE1、FE4に応じて半導体基板21との接触位置を規定し、光ヘッドアレイ10と、レンズアレイ13との間の距離を調整することにより、焦点スポットの位置を制御することができる装置である。
【0034】
光ヘッドアレイ10が備える各発光素子10a〜10dから出射されたレーザ光は、レンズアレイ13により集光され、光ディスクODの記録面に照射される。
この際、各発光素子10a〜10dから出射されたレーザ光は、光ディスクODの記録面上にて、それぞれ異なるトラックに照射される。
光ディスクODにて反射した戻り光は、レンズアレイ13を通過して複数のフォトディテクタ14a〜14dに入射する。
【0035】
各フォトディテクタ14a〜14dは、入射された戻り光を検出して電気信号に変換する。
フォトディテクタ14aは、光電変換により得られた電気信号(各受光面30a〜30dより出力される4つの電気信号からなる信号群)をサーボ回路15aと、トラッキングエラー信号生成回路16に送る。
フォトディテクタ14bは、光電変換により得られた電気信号を信号増幅回路17aに送る。
フォトディテクタ14cは、光電変換により得られた電気信号を信号増幅回路17bに送る。
フォトディテクタ14dは、光電変換により得られた電気信号(各受光面30e〜30hより出力される4つの電気信号からなる信号群)をサーボ回路15bに送る。
【0036】
ここで、複数のフォトディテクタ14a〜14dのうち、支持部12aに近接して設置されたフォトディテクタ14aは、4つの受光面30a〜30dを有している。また、支持部12bに近接して設置されたフォトディテクタ14dは、4つの受光面30e〜30hを有している。
【0037】
サーボ回路15aは、フォトディテクタ14aが備える受光面30a〜30dから受けた各信号を加え合わせることにより、再生RF信号RF1を生成して出力する。
【0038】
また、サーボ回路15aは、フォトディテクタ14aが備える受光面30a〜30dから受けた信号に基づいて、非点収差方式によりフォーカスエラー信号FE1を生成する。サーボ回路15aは、生成したフォーカスエラー信号FE1を、半導体基板21を通じて可動部11aに印加する。
【0039】
可動部11aは、サーボ回路15aが生成したフォーカスエラー信号FE1が印加されることにより歪みを生じ、支持部12aと半導体基板21との連結位置を移動させる。
これにより、支持部12aは、レンズアレイ13の空間位置を変更し、フォトディテクタ14aに入射する戻り光のフォーカスが最良となるように、光ヘッドアレイ10とレンズアレイ13との間の距離を調整することができる。
【0040】
一方、サーボ回路15bは、フォトディテクタ14dが備える受光面30e〜30hから受けた信号を加え合わせることにより、再生RF信号RF4を生成して出力する。
【0041】
また、サーボ回路15bは、フォトディテクタ14dが備える受光面30e〜30hから受けた信号に基づいて、非点収差方式によりフォーカスエラー信号FE4を生成する。サーボ回路15bは、生成したフォーカスエラー信号FE4を、半導体基板21を通じて可動部11bに印加する。
【0042】
可動部11bは、サーボ回路15bが生成したフォーカスエラー信号FE4が印加されることにより歪みを生じ、支持部12bと半導体基板21との連結位置を移動させる。
これにより、支持部12bは、レンズアレイ13の空間位置を変更し、フォトディテクタ14dに入射する戻り光のフォーカスが最良となるように、光ヘッドアレイ10とレンズアレイ13との間の距離を調整することができる。
【0043】
このようにして支持部12a、12bが光ヘッドアレイ10とレンズアレイ13との間の距離を調整することにより、焦点スポットの位置を適切に制御することができ、2つのフォトディテクタ14a、14dにおけるフォーカスエラーが除去された位置で、レンズアレイ13を保持することができる。
【0044】
ここで、2つのフォトディテクタ14a、14dは、それぞれ支持部12a、12bに近接して設置されている。すなわち、フォトディテクタ14a、14dは、光ヘッドアレイ10にて一列に配置された複数のフォトディテクタ14a〜14dの端に位置し、光ディスクODからの戻り光を検出する。また、複数のフォトディテクタ14a〜14dは、表面が平滑に成形された光ディスクODからの戻り光を検出するものである。
従って、サーボ回路15a、15bがそれぞれ生成したフォーカスエラー信号FE1、FE4を用いて光ヘッドアレイ10とレンズアレイ13との間の距離を調整することで、フォトディテクタ14b、14cにて検出される戻り光のフォーカスも最良となるようにレーザ光の焦点スポットの位置を制御することができる。
【0045】
例えば、図5(a)は、光ディスクODに面ぶれやそりがなく、この光ヘッド装置100による情報の読み取り位置にて水平な状態で回転している場合を示す。
なお、この例における光ヘッドアレイ10は、発光素子10a及びフォトディテクタ14aが光ディスクODの内周側に位置するトラック溝に対応し、発光素子10d及びフォトディテクタ14dが光ディスクの外周側に位置するトラック溝に対応する向きで設置されているものとする。
【0046】
この場合、支持部12a、12bは、レンズアレイ13を水平な状態に保持しつつ、フォトディテクタ14a、14dにて検出される戻り光のフォーカスが最良となるように、光ヘッドアレイ10と、レンズアレイ13との間の距離を調整する。
【0047】
また、図5(b)は、光ディスクODが、面ぶれやそり等により、この光ヘッド装置100による情報の読み取り位置にて、外周側が内周側よりも下がった状態で回転している場合を示す。この場合、支持部12a、12bは、発光素子10a及びフォトディテクタ14aとレンズアレイ13との間の距離が発光素子10d及びフォトディテクタ14dとレンズアレイ13との間の距離よりも長くなるように調整し、フォーカスが最良となるようにレーザ光の焦点スポットの位置を制御する。
【0048】
図5(c)は、光ディスクODが、面ぶれやそり等により、この光ヘッド装置100による情報の読み取り位置にて、内周側が外周側よりも下がった状態で回転している場合を示す。この場合、支持部12a、12bは、発光素子10a及びフォトディテクタ14aとレンズアレイ13との間の距離が発光素子10d及びフォトディテクタ14dとレンズアレイ13との間の距離よりも短くなるように調整し、フォーカスが最良となるようにレーザ光の焦点スポットを制御する。
【0049】
このように、支持部12a、12bは、それぞれサーボ回路15a、15bにより生成されたフォーカスエラー信号FE1、FE4に応じて光ヘッドアレイ10とレンズアレイ13との間の距離を調整することにより、光ディスクODの面ぶれやそり等に対応したチルト制御を行うことができる。
【0050】
上記実施の形態では、支持部12a、12bが、それぞれサーボ回路15a、15bにより生成されたフォーカスエラー信号FE1、FE4に応じて光ヘッドアレイ10とレンズアレイ13との間の距離を調整するものとして説明したが、これに限定されない。
すなわち、支持部12a、12bは、トラッキングエラー信号生成回路16により生成されたトラッキングエラー信号TEに応じてレンズアレイ13を光ディスクODの径方向に移動させ、レーザ光の焦点スポットの位置を制御するようにしてもよい。
【0051】
この場合、トラッキングエラー信号生成回路16は、フォトディテクタ14aから受けた信号に基づいて生成したトラッキングエラー信号TEを、半導体基板21を通じて可動部11a、11bに印加する。可動部11a、11bは、印加されたトラッキングエラー信号TEに応じて支持部12a、12bと半導体基板21との連結位置を変更し、支持部12a、12b及びレンズアレイ13を半導体基板21に対して平行に移動させる。
これにより、例えば図6に示すように、光ディスクODのトラック溝が光ヘッドアレイ10から出射されたレーザ光の光軸から僅かにずれた場合に、アーム110の位置を変更することなくトラッキング制御を実行して、レーザ光の焦点スポットの位置を適切に制御することができる。
【0052】
また、上記実施の形態では、支持部12a、12bがレンズアレイ13と一体的に構成されるものとして説明したが、これに限定されず、図7に示すように、光ヘッドアレイ10及びレンズアレイ13が設置された半導体基板50と一体的に構成されてもよい。
この場合、光ヘッドアレイ10とレンズアレイ13との間の距離は一定に固定され、半導体基板50に一体化された光ヘッドアレイ10及びレンズアレイ13と、光ディスクODとの間の距離を調整することにより、レーザ光の焦点スポットの位置を適切に制御することができる。
【0053】
例えば、図8(a)は、光ディスクODが、面ぶれやそり等により、この光ヘッド装置100による情報の読み取り位置にて、外周側が内周側よりも下がった状態で回転している場合を示す。また、図8(b)は、光ディスクODが、この光ヘッド装置100による情報の読み取り位置にて、内周側が外周側よりも下がった状態で回転している場合を示す。
【0054】
このような場合、支持部12a、12bは、可動部11a、11bと半導体基板21との接触位置を変更することにより、一体化された光ヘッドアレイ10及びレンズアレイ13の高さを調整し、フォーカスが最良となるようにレーザ光の焦点スポットの位置を制御する。
ここで、トラッキングエラー信号生成回路16は、生成したトラッキングエラー信号TEを、半導体基板21を通じて可動部11a、11bに印加してもよい。
これにより、支持部12a、12b及は、トラッキングエラー信号TEに応じて、光ディスクODの径方向に同一量だけ移動し、光ヘッドアレイ10を半導体基板21と平行に移動してトラッキング制御を実行して、レーザ光の焦点スポットを適切に制御することができる。
【0055】
また、支持部12a、12bは、図9に示すように、光ヘッドアレイ10と一体的に構成されていてもよい。
なお、この図9に示す例では、レンズアレイ13は、半導体基板21に固定されている。
この場合、支持部12a、12bは、それぞれ、半導体基板21を通じてサーボ回路15a、15bから可動部11a、11bに印加されたフォーカスエラー信号FE1、FE4に応じて光ヘッドアレイ10の空間位置を変更し、光ヘッドアレイ10とレンズアレイ13との間の距離を調整する。
【0056】
あるいは、図10に示すように、光ヘッドアレイ10自体を半導体基板21上で光ディスクODの径方向に移動可能とし、トラッキング制御を実行してもよい。
この場合、トラッキングエラー信号生成回路16は、生成したトラッキングエラー信号TEを、半導体基板21を通じて光ヘッドアレイ10に印加することにより、光ヘッドアレイ10を光ディスクODの径方向に移動させ、レーザ光の焦点スポットの位置を適切に制御することができる。
【0057】
上記実施の形態では、光ヘッドアレイ10には、4つの発光素子10a〜10d及び4つのフォトディテクタ14a〜14dが一列に配置されているものとして説明したが、これに限定されず、より多くの読み取り機構を設けてもよい。
例えば、図11に示すように、光ヘッドアレイ10は、縦列と横列に配置された多数の発光素子を備え、それに対応して、レンズアレイ13も多数の対物レンズを備えてもよい。
【0058】
この場合、4つの支持部12a〜12dを設け、光ヘッドアレイ10とレンズアレイ13との間の距離を調整する。支持部12a〜12dは、それぞれの一端に可動部11a〜11dを備えている。
図12は、図11に示す光ヘッドアレイ10の配置と、可動部11a〜11dの可動領域の配置、及び回路層20に形成されている回路とを示す上面図である。
【0059】
ここで、各支持部12a〜12dに近接して設置されたフォトディテクタ18a〜18dは、それぞれ4つの受光面を有する4分割光検出器である。
フォトディテクタ18a〜18dは、戻り光を検出して光電変換により得られた電気信号を、それぞれがサーボ回路15a、あるいはサーボ回路15bと同様の構成を有するサーボ回路19a〜19dに送る。
回路層20に形成されているサーボ回路19a〜19dは、それぞれフォトディテクタ18a〜18dから受けた信号よりフォーカスエラー信号FE11〜FE14を生成し、半導体基板21を通じて可動部11a〜11dに印加する。
可動部11a〜11dは、印加されたフォーカスエラー信号FE11〜FE14に応じて形状を変化させることにより、それぞれ支持部12a〜12dと半導体基板21との連結位置を移動させ、光ヘッドアレイ10とレンズアレイ13との間の距離を調整する。
これにより、多数のレーザ光の焦点スポットを適切に制御することができる。
【0060】
また、可動部11a〜11dは、それぞれ支持部12a〜12dと半導体基板21との連結位置を移動可能な任意の構成とすることができ、例えば電気力や磁気力を利用して半導体基板21との接触位置を変更可能な構成とすることができる。
【0061】
【発明の効果】
以上の説明のように、この発明によれば、光ヘッドアレイとレンズアレイとの間の距離、あるいは一体化された光ヘッドアレイ及びレンズアレイと光ディスクとの間の距離を調整することにより、多数のレーザ光の焦点スポットの位置を適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態に係る光ヘッド装置がアームの先端に備え付けられた様子を示す図である。
【図2】この発明の実施の形態に係る光ヘッド装置の構成を説明するための斜視図である。
【図3】光ヘッドアレイ、支持部、及びレンズアレイの位置関係を説明するための図である。
【図4】回路層に形成されている回路を示す図である。
【図5】この発明の実施の形態に係る光ヘッド装置の動作を説明するための図である。
【図6】トラッキングエラー信号を可動部に印加した変形例の動作を説明するための図である。
【図7】光ヘッドアレイとレンズアレイを一体的に構成した変形例を示す図である。
【図8】光ヘッドアレイとレンズアレイを一体的に構成した変形例の動作を説明するための図である。
【図9】支持部を光ヘッドアレイと一体的に構成した変形例を示す図である。
【図10】光ヘッドアレイ自体を半導体基板上で移動可能とした変形例を示す図である。
【図11】発光素子を縦列と横列に配置した変形例の構成を示す斜視図である。
【図12】発光素子を縦列と横列に配置した変形例の配置と回路について説明するための図である。
【符号の説明】
10 光ヘッドアレイ
10a〜10d 発光素子
11a〜11d 可動部
12a〜12d 支持部
13 レンズアレイ
14a〜14d、18a〜18d フォトディテクタ
15a、15b、19a〜19d サーボ回路
16 トラッキングエラー信号生成回路
17a、17b 信号増幅回路
20 回路層
21、50 半導体基板
22 保護層
30a〜30h 受光面
40a〜40f 加算器
41a〜41e オペアンプ
42a、42b 位相補償アンプ
43a、43b ドライバ
44a、44b アンプ
OD 光ディスク
FE1、FE4、FE11〜FE14 フォーカスエラー信号
TE トラッキングエラー信号
RF1〜RF4 再生RF信号
100 光ヘッド装置
110 アーム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical head device that emits multi-beam laser light and detects return light, and more particularly to an optical head device that can control the positions of focal spots of a large number of laser beams.
[0002]
[Prior art]
With increasing density and capacity of optical discs, techniques for recording / reproducing optical information at high speed on optical discs are required.
For this reason, in recent years, techniques for recording / reproducing information in parallel using a plurality of laser beams have been developed.
[0003]
As a technique for recording / reproducing optical information using such a plurality of laser beams (multi-beams), an optical pickup using a surface emitting laser (VCSEL; Vertical Cavity Surface Emission Laser) is considered. For example, “Basic and Application of Surface Emitting Laser”, edited by Kenichi Iga and edited by Fumio Koyama, edited by Kyoritsu Publishing Co., Ltd., page 202, presents the idea of an optical pickup using a surface emitting laser.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When recording / reproducing information to / from a recording medium such as an optical disk using a surface emitting laser as described above, the position of the focal spot formed by each of a plurality of laser beams emitted from the surface emitting laser is appropriately set. The technology to control is required.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an optical head device capable of appropriately controlling the positions of focal spots of a large number of laser beams.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an optical head device according to a first aspect of the present invention provides:
An optical head array comprising a plurality of light emitting elements for emitting multi-beam laser light corresponding to a plurality of tracks on the optical disc, and a plurality of photodetectors for detecting return light from the optical disc;
A lens array in which a plurality of objective lenses for condensing the laser beams emitted from the plurality of light emitting elements on the optical disc are arranged;
At least two support means for adjustably supporting a distance between the optical head array and the lens array;
A second signal created based on a first signal sent from one of the plurality of photodetectors installed close to the support means is applied to the corresponding support means, and the optical head At least two spot control means for controlling the position of the focal spot of the laser light emitted from the plurality of light emitting elements by adjusting the distance between the array and the lens array;
It is characterized by that.
[0007]
According to the present invention, the at least two support means support the distance between the optical head array and the lens array so as to be adjustable. The at least two spot control means generates a second signal based on a first signal sent from a plurality of photodetectors provided in the optical head array, which are installed in proximity to each support means, Applied to the corresponding support means, the distance between the optical head array and the lens array is adjusted.
Thereby, the position of the focal spot of the laser beam emitted from the plurality of light emitting elements included in the optical head array can be appropriately controlled.
[0008]
Each of the support means includes, at one end, a movable portion that can move a connection position with the semiconductor substrate on which the optical head array is installed,
Further, each of the support means changes the position of the lens array by moving the movable portion to move the connection position with the semiconductor substrate in accordance with the second signal applied by the corresponding spot control means. It is desirable to adjust the distance between the optical head array and the lens array.
[0009]
Alternatively, each of the support means includes, at one end, a movable portion that can move a connection position with the semiconductor substrate to which the lens array is fixed.
Further, each of the support means changes the position of the optical head array by moving the connection position of the movable part with the semiconductor substrate in accordance with the second signal applied by the corresponding spot control means. Then, the distance between the optical head array and the lens array may be adjusted.
[0010]
In addition, a tracking error signal generated based on a signal group sent from a quadrant photodetector included in the plurality of photodetectors is applied to the support means, and the positions of the support means are the same in the radial direction of the optical disc. You may provide the tracking control means to move only the quantity.
[0011]
An optical head device according to a second aspect of the present invention is
An optical head array comprising a plurality of light emitting elements for emitting multi-beam laser light corresponding to a plurality of tracks on the optical disc, and a plurality of photodetectors for detecting return light from the optical disc;
A lens array in which a plurality of objective lenses for condensing laser light emitted from the plurality of light emitting elements on the optical disc are arranged, the distance between the optical head array is fixed and fixed;
At least two support means for adjusting the distance between the optical head array and the lens array, and the optical disc;
The optical head is configured to apply a second signal generated based on a first signal sent from one of the plurality of photodetectors installed close to the support means to the corresponding support means. And at least two spot control means for controlling the position of the focal spot of the laser light emitted from the plurality of light emitting elements by adjusting the distance between the array and the lens array and the optical disc,
It is characterized by that.
[0012]
According to the present invention, the at least two supporting means support the distance between the optical head array and the lens array and the optical disk so as to be adjustable. The at least two spot control means generates a second signal based on a first signal sent from a plurality of photodetectors provided in the optical head array, which are installed in proximity to each support means, Applied to the corresponding support means, the distance between the optical head array and lens array and the optical disk is adjusted.
Thereby, the position of the focal spot of the laser beam emitted from the plurality of light emitting elements included in the optical head array can be appropriately controlled.
[0013]
A tracking error signal generated based on a signal group sent from a quadrant photodetector included in the plurality of photodetectors is applied to each of the support means, and the position of each of the support means is the same amount in the radial direction of the optical disc. You may provide the tracking control means to move.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an
[0017]
An
Here, the
[0018]
FIG. 2 is a perspective view for explaining the configuration of the
As shown in the figure, the
[0019]
FIG. 3A is a side view illustrating the positional relationship among the
[0020]
The
Here, the
Further, as shown in FIG. 3B, the
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
The plurality of
Here, the
Further, the electrical signal generated by photoelectric conversion by the
[0025]
FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit formed in the circuit layer 20.
As illustrated, the circuit layer 20 includes
[0026]
The
[0027]
The
The
The
The
Thus, the
Further, the
[0028]
The servo circuit 15b is for generating a focus error signal FE4 and a reproduction RF signal RF4 from a signal received from the
[0029]
The
The
The phase compensation amplifier 42b compensates the phase of the signal received from the output terminal of the
The
Thus, the servo circuit 15b is a circuit that generates the focus error signal FE4 by the astigmatism method.
The operational amplifier 41d adds and amplifies the signals received from the
[0030]
The tracking error
The
The adder 40f adds the signals received from the light receiving surface 30b and the light receiving surface 30d of the
The
[0031]
The
The signal amplifying circuit 17b amplifies the signal received from the
[0032]
The tracking error signal TE and the reproduction RF signals RF1 to RF4 output from the circuit formed in the circuit layer 20 are sent to a digital signal processing circuit or the like provided in the optical disc recording / reproduction device through, for example, wiring installed in the
[0033]
The operation of the
[0034]
Laser light emitted from each of the
At this time, the laser beams emitted from the
The return light reflected by the optical disk OD passes through the
[0035]
Each of the
The
The
The
The
[0036]
Here, among the plurality of
[0037]
The
[0038]
Further, the
[0039]
The
Thereby, the
[0040]
On the other hand, the servo circuit 15b generates and outputs the reproduction RF signal RF4 by adding the signals received from the light receiving surfaces 30e to 30h included in the
[0041]
Further, the servo circuit 15b generates a focus error signal FE4 by an astigmatism method based on signals received from the light receiving surfaces 30e to 30h included in the
[0042]
The
Thereby, the
[0043]
In this way, the
[0044]
Here, the two
Accordingly, the return light detected by the
[0045]
For example, FIG. 5A shows a case where the optical disk OD is free from surface wobbling and warping and is rotated in a horizontal state at the information reading position by the
In the
[0046]
In this case, the
[0047]
FIG. 5B shows a case where the optical disk OD is rotated in a state where the outer peripheral side is lower than the inner peripheral side at the information reading position by the
[0048]
FIG. 5C shows a case where the optical disc OD is rotated in a state where the inner peripheral side is lower than the outer peripheral side at the information reading position by the
[0049]
As described above, the
[0050]
In the above embodiment, the
That is, the
[0051]
In this case, the tracking error
Thus, for example, as shown in FIG. 6, when the track groove of the optical disk OD is slightly shifted from the optical axis of the laser beam emitted from the
[0052]
In the above embodiment, the
In this case, the distance between the
[0053]
For example, FIG. 8A shows a case where the optical disc OD is rotated in a state where the outer peripheral side is lower than the inner peripheral side at the information reading position by the
[0054]
In such a case, the
Here, the tracking error
Thereby, the
[0055]
Further, the
In the example shown in FIG. 9, the
In this case, the
[0056]
Alternatively, as shown in FIG. 10, the
In this case, the tracking error
[0057]
In the above-described embodiment, the
For example, as shown in FIG. 11, the
[0058]
In this case, four
FIG. 12 is a top view showing the arrangement of the
[0059]
Here, the photodetectors 18a to 18d installed in the vicinity of the
The photo detectors 18a to 18d detect return light and send electric signals obtained by photoelectric conversion to
The
Thereby, the focal spot of many laser beams can be controlled appropriately.
[0060]
In addition, the
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by adjusting the distance between the optical head array and the lens array or the distance between the integrated optical head array and the lens array and the optical disk, a large number can be obtained. It is possible to appropriately control the position of the focal spot of the laser beam.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a state in which an optical head device according to an embodiment of the present invention is provided at the tip of an arm.
FIG. 2 is a perspective view for explaining the configuration of the optical head device according to the embodiment of the invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining a positional relationship among an optical head array, a support unit, and a lens array.
FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit formed in a circuit layer.
FIG. 5 is a view for explaining the operation of the optical head device according to the embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a diagram for explaining an operation of a modified example in which a tracking error signal is applied to a movable part.
FIG. 7 is a view showing a modification in which an optical head array and a lens array are integrally formed.
FIG. 8 is a diagram for explaining an operation of a modified example in which an optical head array and a lens array are integrally formed;
FIG. 9 is a view showing a modified example in which the support portion is configured integrally with the optical head array.
FIG. 10 is a diagram showing a modification in which the optical head array itself is movable on the semiconductor substrate.
FIG. 11 is a perspective view showing a configuration of a modified example in which light emitting elements are arranged in columns and rows.
FIG. 12 is a diagram for explaining the arrangement and circuit of a modified example in which light emitting elements are arranged in columns and rows.
[Explanation of symbols]
10 Optical head array
10a to 10d light emitting device
11a-11d Movable part
12a-12d support part
13 Lens array
14a-14d, 18a-18d Photodetector
15a, 15b, 19a-19d Servo circuit
16 Tracking error signal generation circuit
17a, 17b Signal amplifier circuit
20 circuit layers
21, 50 Semiconductor substrate
22 Protective layer
30a-30h Photosensitive surface
40a-40f Adder
41a to 41e operational amplifier
42a, 42b Phase compensation amplifier
43a, 43b driver
44a, 44b amplifier
OD optical disc
FE1, FE4, FE11 to FE14 Focus error signal
TE tracking error signal
RF1 to RF4 Playback RF signal
100 Optical head device
110 arms
Claims (6)
前記複数の発光素子から出射されたレーザ光を前記光ディスク上に集光する複数の対物レンズを配列したレンズアレイと、
前記光ヘッドアレイと、前記レンズアレイとの間の距離を調整可能に支持する少なくとも2つの支持手段と、
前記複数のフォトディテクタのうち各前記支持手段に近接して設置されたものから送られた第1の信号に基づいて作成した第2の信号を、対応する各前記支持手段に印加して前記光ヘッドアレイと前記レンズアレイとの間の距離を調整させることにより、前記複数の発光素子から出射されたレーザ光の焦点スポットの位置を制御する少なくとも2つのスポット制御手段とを備える、
ことを特徴とする光ヘッド装置。An optical head array comprising a plurality of light emitting elements for emitting multi-beam laser light corresponding to a plurality of tracks on the optical disc, and a plurality of photodetectors for detecting return light from the optical disc;
A lens array in which a plurality of objective lenses for condensing the laser beams emitted from the plurality of light emitting elements on the optical disc are arranged;
At least two support means for adjustably supporting a distance between the optical head array and the lens array;
A second signal created based on a first signal sent from one of the plurality of photodetectors installed close to the support means is applied to the corresponding support means, and the optical head At least two spot control means for controlling the position of the focal spot of the laser light emitted from the plurality of light emitting elements by adjusting the distance between the array and the lens array;
An optical head device.
さらに、各前記支持手段は、対応する各前記スポット制御手段により印加された第2の信号に応じて、前記可動部が半導体基板との連結位置を移動させることにより前記レンズアレイの位置を変更し、前記光ヘッドアレイと前記レンズアレイとの間の距離を調整する、
ことを特徴とする請求項1に記載の光ヘッド装置。Each of the support means includes, at one end, a movable portion that can move a connection position with the semiconductor substrate on which the optical head array is installed,
Further, each of the support means changes the position of the lens array by moving the movable portion to move the connection position with the semiconductor substrate in accordance with the second signal applied by the corresponding spot control means. Adjusting the distance between the optical head array and the lens array;
The optical head device according to claim 1.
さらに、各前記支持手段は、対応する各前記スポット制御手段により印加された第2の信号に応じて、前記可動部が半導体基板との連結位置を移動させることにより前記光ヘッドアレイの位置を変更し、前記光ヘッドアレイと前記レンズアレイとの間の距離を調整する、
ことを特徴とする請求項1に記載の光ヘッド装置。Each of the support means includes, at one end, a movable portion that can move a connection position with the semiconductor substrate to which the lens array is fixed,
Further, each of the support means changes the position of the optical head array by moving the connection position of the movable part with the semiconductor substrate in accordance with the second signal applied by the corresponding spot control means. And adjusting the distance between the optical head array and the lens array,
The optical head device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1、2又は3に記載の光ヘッド装置。A tracking error signal generated based on a signal group sent from a quadrant photodetector included in the plurality of photodetectors is applied to each of the support means, and the position of each of the support means is the same amount in the radial direction of the optical disc. Provided with tracking control means for moving,
The optical head device according to claim 1, 2, or 3.
前記光ヘッドアレイとの間の距離が一定に固定され、前記複数の発光素子から出射されたレーザ光を前記光ディスク上に集光する複数の対物レンズを配列したレンズアレイと、
前記光ヘッドアレイ及び前記レンズアレイと、前記光ディスクとの間の距離を調整可能に支持する少なくとも2つの支持手段と、
前記複数のフォトディテクタのうち各前記支持手段に近接して設置されたものから送られた第1の信号に基づいて生成した第2の信号を、対応する各前記支持手段に印加して前記光ヘッドアレイ及び前記レンズアレイと前記光ディスクとの間の距離を調整させることにより、前記複数の発光素子から出射されたレーザ光の焦点スポットの位置を制御する少なくとも2つの制御手段とを備える、
ことを特徴とする光ヘッド装置。An optical head array comprising a plurality of light emitting elements for emitting multi-beam laser light corresponding to a plurality of tracks on the optical disc, and a plurality of photodetectors for detecting return light from the optical disc;
A lens array in which a plurality of objective lenses for condensing laser light emitted from the plurality of light emitting elements on the optical disc are arranged, the distance between the optical head array is fixed and fixed;
At least two support means for adjusting the distance between the optical head array and the lens array, and the optical disc;
The optical head is configured to apply a second signal generated based on a first signal sent from one of the plurality of photodetectors installed close to the support means to the corresponding support means. And at least two control means for controlling the position of the focal spot of the laser light emitted from the plurality of light emitting elements by adjusting the distance between the array and the lens array and the optical disc.
An optical head device.
ことを特徴とする請求項5に記載の光ヘッド装置。A tracking error signal generated based on a signal group sent from a quadrant photodetector included in the plurality of photodetectors is applied to each of the support means, and the position of each of the support means is the same amount in the radial direction of the optical disc. Provided with tracking control means for moving,
The optical head device according to claim 5.
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