JP3831689B2 - Optical pickup device and optical reproducing device including the same - Google Patents
Optical pickup device and optical reproducing device including the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP3831689B2 JP3831689B2 JP2002194961A JP2002194961A JP3831689B2 JP 3831689 B2 JP3831689 B2 JP 3831689B2 JP 2002194961 A JP2002194961 A JP 2002194961A JP 2002194961 A JP2002194961 A JP 2002194961A JP 3831689 B2 JP3831689 B2 JP 3831689B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical
- pickup device
- lens
- recording medium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばCD(コンパクト・ディスク)とDVD(デジタル・バーサタイル・ディスク)のように保護層の厚さ及び情報の記録密度が異なり且つ再生に用いるレーザ光の波長が異なる複数種類の光記録媒体(光ディスク)に記録された信号を、短波長用と長波長用の2つのレーザ光の発光部を1つのパッケージに組み込んだ光源モジュールを用いるとともに対物レンズを含めて各波長で共通の光学系を用いて再生できるようにした光ピックアップ装置及びこれを備えた光再生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
特開2000−207766号公報には、波長の異なる複数の光源と、複数の光源から射出されて光記録媒体で反射された各々の戻り光を個別に受光する複数の受光部パターンを同一基板上に形成した光検出器と、複数の光源から光検出器に至る光路を共有する光学系とを備えた光ピックアップ装置及びそれを備えた光再生装置が記載されている。
【0003】
上記公報には、複数の受光部パターンを同一基板上に形成することで、各々の受光部パターンが高精度な相対位置精度を有することにより、波長の異なる複数の光源から射出されて光記録媒体で反射された各々の戻り光を受光部パターンに高精度に導くことが可能となり、種類の異なる光記録媒体に対して高品質の再生信号や記録信号を得ることが可能であることが記載されている。また、上記公報には、複数の光源を同一の半導体基板に構成すれば、光源の間隔を高精度で位置決めすることができることが記載されている。
【0004】
また、特開2000−81566号公報には、1つの対物レンズでDVDとCD−Rのような保護層の異なる複数種類の光記録媒体の記録再生を可能とする光利用効率の高い光ヘッド用対物レンズが記載されている。この対物レンズは、両面が非球面である樹脂製単レンズであり、一方のレンズ面に光軸を中心とした輪帯状のパターンとして回折レンズ構造が形成されている。回折レンズ構造は、少なくとも2つの異なる波長の光束による同一次数の回折光が、保護層の厚さの異なる少なくとも2種類の光ディスクに対し、それぞれ良好な波面を形成するよう波長依存性を有している。
【0005】
例えば、同一の半導体基板上に2つの光源を形成した2波長半導体レーザを用いることで、各光源間の間隔を高精度に保つことができる。また、各光源に対応した2系統の受光部(受光部パターン)を同一の半導体基板上に形成した受光素子(フォトダイオード集積回路:PD−IC)を用いることで、各受光部間の間隔を高精度に保つことができる。さらに、上記公報に記載されている対物レンズを使用することで、保護層の厚さの異なる光記録媒体のそれぞれに対して球面収差等を除去することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、例えばCDとDVDのように保護層の厚さ及び情報の記録密度が異なり、かつ記録再生に用いるレーザ光の波長が異なる複数種類の光記録媒体に記録された信号を安定かつ良好に再生できる光ピックアップ装置を低い製造コストで実用化することが望まれている。また、波長の異なる2つのレーザ光発光部を1つのパッケージに組み込んだ光源モジュールを用いるとともに、対物レンズを含めて各波長で共通の光学系を用いて、複数種類の光記録媒体に記録された信号を安定かつ良好に再生できる光ピックアップ装置を低い製造コストで実用化することが望まれている。
【0007】
しかしながら、対物レンズを含めて各波長で共通の光学系を用いた場合、波長の異なる2つの発光部のうちいずれか一方しか光軸上に配置することができない。すなわち、他方の発光部は光軸外に配置されることになる。このため、いずれか一方の収差が大きくなってしまうという問題が生じる。また、対物レンズは、2種類の光記録媒体のいずれか一方に対してコマ収差を除去するように形成することができる。しかしながら、双方の光記録媒体に対してコマ収差を除去するためには、光記録媒体のいずれか一方に対してコマ収差を除去するように形成された2つの対物レンズを切り替えて使用する必要がある。このため、光ピックアップ装置の機構が複雑になり、かつ製造コストが増加してしまうという問題が生じる。
【0008】
本発明の目的は、保護層の厚さ及び情報の記録密度が異なり、且つ再生に用いるレーザ光の波長が異なる複数種類の光記録媒体に記録された信号を安定かつ良好に再生でき、光ピックアップ装置及びそれを備えた光再生装置を低い製造コストで提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、波長の異なる2つの光を射出する第1及び第2の発光部と、前記第1及び第2の発光部からの光を平行光線束に整形するコリメータレンズと、前記コリメータレンズからの光を第1又は第2の光記録媒体のいずれかに集光する対物レンズと、前記第1又は第2の光記録媒体のいずれかからの反射光を受光して、前記反射光の強度に対応した電気信号に変換する受光部とを有する光ピックアップ装置であって、前記第2の発光部は、前記コリメータレンズの焦点近傍に配置され、前記対物レンズは、前記第1の発光部からの光に対して正弦条件をほぼ満足することを特徴とする光ピックアップ装置によって達成される。
【0010】
上記本発明の光ピックアップ装置において、前記第1及び第2の発光部から射出される光は発散光線束であることを特徴とする。
【0011】
上記本発明の光ピックアップ装置において、前記対物レンズは、前記第1の光記録媒体での作動距離と前記第2の光記録媒体での作動距離とが異なることを特徴とする。
【0012】
上記本発明の光ピックアップ装置において、前記第2の発光部は、前記コリメータレンズの焦点近傍から、前記対物レンズの姿勢特性に対応して所定のオフセット量でオフセットされた位置に配置されることを特徴とする。
【0013】
上記本発明の光ピックアップ装置において、前記第1及び第2の発光部は、前記コリメータレンズの光軸に対してほぼ垂直な面内で位置調整可能に取り付けられていることを特徴とする。
【0014】
上記本発明の光ピックアップ装置において、前記第1の光記録媒体はDVD系又はCD系の一方であり、前記第2の光記録媒体は前記DVD系又はCD系の他方であることを特徴とする。
【0015】
また、上記目的は、上記本発明の光ピックアップ装置を備えることを特徴とする光再生装置によって達成される。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態による光ピックアップ装置及び光再生装置について図1乃至図13を用いて説明する。図1は本実施の形態による光ピックアップ装置の模式構造図である。本実施の形態による光ピックアップ装置10は、各種のデジタル・バーサタイル・ディスク(DVD−ROM,DVD−RAM等)1a及びコンパクト・ディスク(CD等)1bなどの種類の異なる光記録媒体に対応できるようになっている。光ピックアップ装置10は、2波長半導体レーザ(レーザダイオード:LD)11と、位相差板12と、2波長半導体レーザ11側から順に配置された回折格子13a,13bと、ビームスプリッタ14と、コリメータレンズ15と、図示を省略した立ち上げミラーと、対物レンズ16と、センサレンズ17と、光検出器(PD−IC:フォトダイオード集積回路)18とを有している。
【0017】
2波長半導体レーザ11は、相対的に波長の短い第1のレーザ光を発生する第1の発光部と、相対的に波長の長い第2のレーザ光を発生する第2の発光部とを1つのパッケージに組み込んだ2波長レーザ光源を構成している。2波長レーザ光源は、DVD再生用の波長655nmのレーザ光とCD再生用の波長785nmのレーザ光とを発生させることができる。2波長半導体レーザ11の光出力は再生クラス(例えば5mW)である。2波長半導体レーザ11は、半導体基板(半導体レーザ本体)が金属製等の筺体(ケース)に封止されており、筺体に設けられたレーザ窓部から各レーザ光を射出するようになっている。不図示のバックモニタで2波長半導体レーザ11の光出力量を検知し、半導体レーザに供給する電力をフィードバック制御等することで光出力量を自動制御(APC:自動パワーコントロール)するようになっている。
【0018】
図2は光源を構成する2波長半導体レーザ11の概略構造及びレーザ光ビームの放射特性を示す図であり、図2(a)は2波長半導体レーザの概略構造を示す斜視図、図2(b)は2波長半導体レーザの放射特性を示す説明図、図2(c)は光ビームの放射特性の半値全幅角度を示すグラフである。図2(a)及び図2(b)は半導体基板を封止する筺体を除いて、半導体レーザの本体部のみを示している。半導体レーザ11は、例えばガリウム砒素(GaAs)製の半導体基板11a上に波長655nm用導波路(第1の導波路)11b及び波長785nm用導波路(第2の導波路)11cが所定の間隔(例えば110μm)で形成されており、各導波路の端部が各発光点11d,11eとなっている。第1の発光点(DVD用発光点)11dからは波長655nmのレーザ光が射出され、第2の発光点(CD用発光点)11eからは波長785nmのレーザ光が射出される。符号LAは2つの光源の各発光点11d,11eの間隔である。本実施の形態において、2つの光源の発光点11d,11eの間隔LAは110μmである。半導体レーザ11は、フォトリソグラフィ工程で製造されるため、間隔LAは高精度に形成され製造誤差が少ない。
【0019】
半導体レーザ11の筐体は、光ピックアップ装置に取り付けられた後に、発光点11e,11fが光軸に垂直な平面内で移動するように位置調整できるようになっている。図3は、発光点11d,11eとコリメータレンズ15の配置を示している。なお図3では、位相差板12、回折格子13a,13b、及びビームスプリッタ14の図示を省略している。図3に示すように、発光点11eは、コリメータレンズ15の焦点近傍(光軸)に配置されている。ここで、「焦点近傍に配置される」とは、発光点11eの方が発光点11dよりもより焦点に近い状態をいう。発光点11dは、コリメータレンズ15の焦点を含んで光軸に垂直な仮想平面70上に配置されている(画角ψ≠0°)。半導体レーザ11の筐体を光ピックアップ装置に取り付けた後、半導体レーザ11の位置調整が可能であるため、各発光点11d,11eを最適位置に容易に配置できる。
【0020】
各発光点11d,11eから射出されたレーザ光は不図示の筺体に形成されたレーザ窓から筺体の外部へ射出される。2波長半導体レーザ11は、波長655nm(DVD用)のレーザ光を自励発振モードで発振させ、波長785nm(CD用)のレーザ光をゲインガイド型マルチモードで発振させる。なお、2波長半導体レーザ11は、各波長のレーザ光をシングルモードで発振させるものでもよい。
【0021】
図2(b)に示すように、第1の発光点11dから放射される波長655nmのレーザ光ビームの放射特性の半値全幅角度θ1は、第2の発光点11eから放射される波長785nmのレーザ光ビームの放射特性の半値全幅角度θ2よりも大きくしてある。ここで、放射特性の半値全幅角度θ(θ1,θ2)は、図2(c)に示すように、光強度が最大値Imaxの1/2となる角度範囲である。本実施の形態では、波長655nmのレーザ光ビームの放射特性の半値全幅角度θ1を30度〜35度に設定し、波長785nmのレーザ光ビームの放射特性の半値全幅角度θ2を25度程度に設定している。
【0022】
図1に示す位相差板12は1/4波長板である。位相差板12により直線偏光の光ビームは円偏光に変換される。一般にDVDの高速再生には円偏光が望ましいとされている。本実施の形態では、位相差板12として薄いガラス板に機能性フィルムを貼り付けたものが用いられている。位相差板12は、直線偏光の光の偏光面に対して光学軸が45度傾くように設置されている。
【0023】
回折格子13aは、例えば半導体レーザ11側の面にDVD用の格子面が形成され、回折格子13bは、ビームスプリッタ14側の面にCD用の格子面が形成されている。回折格子13a,13bでの分割光量比率は、DVD/CDともに例えば、1(+1次光):6(0次光):1(−1次光)である。格子ピッチは、例えばDVD側が21.2μm、CD側が31.0μmである。DVD格子面はCD波長(785nm)では回折しないように、また、CD格子面はDVD波長(655nm)では回折しないように波長選択性を持たせている。この排他的な作用(波長選択性)は、通常の回折格子よりも溝深さを深くするともに、格子間隔のデューティ比を0.5からずらした格子形状とすることで実現されている。
【0024】
ビームスプリッタ14は、半導体レーザ11側からの光ビームを光記録媒体方向へ反射させ、また、光記録媒体からの反射光を光検出器18側へ透過させるもので、いわゆるハーフミラーの機能を有している。図1では、立方体状のビームスプリッタ14を例示している。
【0025】
コリメータレンズ15は、光源である半導体レーザ11からの発散光線束を平行光線束に変換して対物レンズ16に導くとともに、対物レンズ16からの平行光線束を集束光線束に変換して光検出器18へ導くものである。本実施の形態では、プラスチック射出成型品で、両面が非球面型のコリメータレンズを用いている。
【0026】
図示を省略した立ち上げミラーは、コリメータレンズ15からの平行光線束を対物レンズ16の方向へ反射させ、また、対物レンズ16からの平行光線束をコリメータレンズ15側へ反射させるものである。本実施の形態では立ち上げミラーとして平面状のミラーを用いている。折り曲げ角度(反射角度)は90度である。
【0027】
図4は対物レンズの構造図であり、図4(a)は正面図を示し、図4(b)は側面図を示している。図4(c)は図4(b)の一部拡大図を示している。なお、図4(b)では各ディスク(光記録媒体)1a,1bの側面も併せて示している。なお、図4(b)において、符号KaはDVDの情報記録面、符号KbはCDの情報記録面である。符号taはDVDの厚さ(ta=0.6mm)、符号tbはCDの厚さ(tb=1.2mm)である。
【0028】
対物レンズ16は、第1又は第2のレーザ光を光記録媒体の情報記録面に集光して読み取りスポットを形成するために正のパワーを有するレンズと同心円輪帯状のホログラムと有する対物レンズを構成している。
【0029】
本実施の形態による光ピックアップ装置10では、対物レンズ16として2重焦点回折型の対物レンズを用いている。対物レンズ(2重焦点回折対物レンズ)16は、光学プラスチック材料を射出成型して作製されている。図4(b)に示すように、対物レンズ16は両面が非球面に形成されている。図4(a)に示すように、曲率の大きいレンズ面(立ち上げミラー側、すなわち光記録媒体とは反対側)には、多数の同心円輪帯16c状のホログラフィック回折格子(ホログラム)が形成されている。図4(c)に示すように、同心円輪帯は鋸歯断面形状に形成することで、回折効率を向上させている。図4(a)に示すように、対物レンズ16の中心領域はCD/DVD兼用領域16aであり、その外周側の領域はDVD専用領域16bである。対物レンズ16は、DVD用(波長655nm)の光ビームをDVD1aの情報記録面Kaに集束させ、CD用(波長785nm)の光ビームをCD1bの情報記録面Kbに集束させる。
【0030】
対物レンズ16は、DVD用の光ビームに対して正弦条件を満たすように形成されている。図5は正弦条件の説明図である。図5に示すように、凸レンズ72の光軸上の一方には物点O(光源)が配置されている。物点Oから射出した光線は、凸レンズ72を透過して像点O’を形成する。物点Oとレンズ72との間の距離をaとし、凸レンズ72と像点O’との距離をbとすると、像倍率β1=b/aとなる。ここで、物点Oから発散するある光線の凸レンズ72の光軸となす角度をu1とし、像点O’に集束する当該光線の光軸となす角度をu2とする。このときの正弦条件違反量Scは、Sc=(sin(u1))/(sin(u2))−β1となる。正弦条件を満たしていれば、物点Oから射出して凸レンズ72を透過する全ての光線の正弦条件違反量Scは0になる。また、正弦条件を満たしていれば、光軸外の物点O1(軸外物点)から発散し、光軸外の像点O1’(軸外像点)で集束する光線束の収差(軸外収差)は極小になる。
【0031】
各ディスク(光記録媒体)1a,1bは、情報記録面Ka,Kbをポリカーボネート等からなる保護層で保護している。保護層の厚さ(ほぼ光記録媒体の厚さに相当する)は光記録媒体の種類毎に異なる。保護層の厚さに依存して入射光の球面収差が変化するので、光記録媒体の種類に応じて球面収差の量も異なる。そこで、2重焦点回折対物レンズ16を用いることで、光記録媒体の種類による球面収差の相違を補正するようにしている。
【0032】
対物レンズ16はアクチュエータ組立(アクチュエータアッセンブリ)80上にフォーカス方向及びトラッキング方向(光記録媒体のラジアル方向)に移動自在に保持されている。図6は、アクチュエータ組立80の構造図である。図6に示すように、アクチュエータ組立80は、フレーム83と、対物レンズ16を保持するホルダ81と、ホルダ81をフレーム83に対して移動自在に保持するワイヤ82とを有している。不図示の磁気回路及び駆動コイルの組み合わせによりフォーカスサーボ制御及びトラッキングサーボ制御が行われて対物レンズ16の位置が制御され、光ビームのスポットを光記録媒体上の読み取り点に追従させることができるようになっている。
【0033】
図7は対物レンズと光記録媒体との間の作動距離を示す図であり、図7(a)は波長の短いレーザ光を用いて再生する光記録媒体(DVD)1aと対物レンズ16との間の作動距離D1を示し、図7(b)は波長の長いレーザ光を用いて再生する光記録媒体(CD)1bと対物レンズ16との間の作動距離D2を示している。
【0034】
本実施の形態による光ピックアップ装置10では、相対的に波長の短い第1のレーザ光を用いて保護層が薄く情報の記録密度が高い第1の光記録媒体(DVD)1aを再生する際の対物レンズ16と第1の光記録媒体1aとの間隔(作動距離)D1を、相対的に波長の長い第2のレーザ光を用いて保護層が厚く情報の記録密度が低い第2の光記録媒体(CD)1bを再生する際の対物レンズ16と第2の光記録媒体1bとの間隔(作動距離)D2よりも長く設定している。なお、作動距離D1,D2は、対物レンズ16の光記録媒体側の頂面から光記録媒体の対物レンズ16と対向する面までの距離(間隔)である。
【0035】
このため図6のホルダ81は、再生する光記録媒体1a,1bの種類に応じて所定の作動距離が得られるように図6に示す両矢印方向に移動するようになっている。このとき、ワイヤ82の一端側がフレーム83に固定されているため、CD1bを再生する際の対物レンズ16’’は、DVD1aを再生する際の対物レンズ16’に対して、ワイヤ82の一端側を低くして傾斜する。このため、CD用の発光点11eは、図3に示したようにコリメータレンズ15の焦点から、対物レンズ16’,16’’の傾斜の状態(姿勢特性)に対応して所定のオフセット量でオフセットされた位置に配置することができる。
【0036】
なお、図7では各光記録媒体1a,1bの情報記録面と対物レンズ16との距離が等しくなるように各光記録媒体1a,1bを配置した例を示したが、図4(b)に示したように情報記録面と対物レンズ16との距離は光記録媒体1a,1b毎に異なるように各光記録媒体1a,1bを配置するようにしてもよい。
【0037】
図1に戻り、センサレンズ17は本実施の形態による光ピックアップ装置10において重要な部材であり、このセンサレンズ17によって以下に記す5つの機能が実現される。センサレンズ17は、まず第1に、光源(物点)と光検出器18の各受光部(像点)18a,18bとがほぼ共役になるように調整(共役調整)し、フォーカスオフセット調整を行う。第2は、非点収差法による焦点(合焦)検出のために、非点収差を光ビーム(読み出し光)に付与する。第3は、ビームスプリッタ14で発生した不都合な非点収差を取り除く。第4は、光検出器18上のスポットを大きくし、光検出器18の位置調整精度を±5μm程度に緩和して、光検出器18の位置調整を容易にする。第5は、ビームスプリッタ14で発生した不都合なコマ収差を取り除く。不都合なコマ収差を取り除くことで、DVD−RAM再生信号の品質を向上させることができる。
【0038】
図8はセンサレンズ17の一構造例であり、図8(a)は正面図、図8(b)は一方の側断面図、図8(c)は他方の側断面図、図8(d)は図8(a)のA−A'線断面図、図8(e)は図8(a)のB−B'線断面図である。センサレンズ17は、上記の各種の機能を実現するために次に示す構成をとっている。図8(b)に示すように、センサレンズ17のビームスプリッタ14側の面は、光検出器18側のNA(レンズの開口数)を下げて共役調整を容易にするため凹レンズ17bになっている。
【0039】
また、センサレンズ17の光検出器18側の面はシリンドリカル凹レンズ17aとしている。シリンドリカル凹レンズ17aは、非点収差発生素子として機能する。シリンドリカル凹レンズ17aのシリンドリカル面の方向は、非点収差法に必要な非点収差の方向と、ビームスプリッタ14が平行平板形状の場合における非点収差補正に必要な非点収差の方向とを勘案して決定される。
【0040】
なお、センサレンズ17は、光学性プラスチックを射出成型によって作製しており、位置調整用ピン穴17c及び位置調整用ガイドも一体成型されている。
【0041】
一般に、集束光線束の光路中に透明平行平板やレンズ等を光軸に対して斜めに配置するとコマ収差が発生する。コマ収差があると、後程説明するプッシュプル法等で信号を再生した際にプッシュプルバランスがくずれてしまう。そこで、図8(e)に示すように、発生しているコマ収差を打ち消すようにセンサレンズ17のレンズ面を光軸に対して傾斜させてコマ収差を除去するようにしている。
【0042】
図1に示すように、受光素子を含む光検出器(PD−IC)18は、DVD1aからの反射光(DVD用)の受光部18aと、CD1bからの反射光(CD用)の受光部18bとを備える。図中の符号LBは各受光部18a,18bの間隔である。各受光部18a,18bの間隔LBを各発光点11d,11eの間隔LAよりも広く設定している。より具体的には、各受光部18a,18bの間隔LBは、各発光点11d,11eの間隔LAの1.1倍〜1.6倍程度にしている。すなわち、LA=(1/β)・LBの関係においてβ=1.1〜1.6としている。
【0043】
光検出器(PD−IC)18は、メインビーム及びサブビームをそれぞれ受光してメインビーム及びサブビームのそれぞれに対応した電流信号に変換する受光部(PD:フォトダイオード部又はフォトディテクト部)と、受光部で発生した電流信号を電圧信号に変換して所定の演算を施して各種信号(再生信号(RF信号)、フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号等)を生成・出力する演算部(IC部)とを有している。本実施の形態では、受光部及び演算部(IC部)をモノリシックICで構成し、このモノリシックICを例えば14ピンのCOB(チップ・オン・ボード)パッケージに封入している。
【0044】
図9は光検出器の受光部の受光素子パターン構成を示す図である。光検出器(PD−IC)18は、DVD用受光部18aとCD用受光部18bとを備える。図9中の符号LBは、DVD用受光部18aの中心点とCD用受光部18bの中心点との間隔である。本実施の形態において、間隔LBは152μmとしている。したがって、発光点の間隔LA(110μm)に対して受光部の間隔LB(152μm)は約1.38倍となる。言い換えれば、LA=(1/β)・LBの関係においてβ=1.38である。
【0045】
DVD用受光部18aは、メインビーム受光素子パターン部18a1と、第1のサブビーム受光素子パターン部18a2と、第2のサブビーム受光素子パターン部18a3とを備える。メインビーム受光素子パターン部18a1は、田の字状に4分割された4個のメインビーム受光素子パターンa,b,c,dを有している。
【0046】
DVD用受光部18aの第1のサブビーム受光素子パターン部18a2は、田の字状に4分割された4個のサブビーム受光素子パターンe1,e2,e3,e4を有している。第1のサブビーム受光素子パターン部18a2は、メインビーム受光素子パターン部18a1に対して図中左方向に少しずらされて配置されている。第2のサブビーム受光素子パターン部18a3は、田の字状に4分割された4個のサブビーム受光素子パターンf1,f2,f3,f4を有している。第2のサブビーム受光素子パターン部18a3は、メインビーム受光素子パターン部18a1に対して図中右方向に少しずらされして配置されている。なお、本実施の形態では、各受光素子パターン部内における各受光素子パターンの分割間隔はそれぞれ4μm程度としている。
【0047】
さらに、DVD用受光部18aのメインビーム受光素子パターン部18a1は、CD用受光部18bのメインビーム受光素子パターン部18b1に対して図示下方向に少しずらされて配置されている。
【0048】
CD用受光部18bは、メインビーム受光素子パターン部18b1と、第1のサブビーム受光素子パターン部18b2と、第2のサブビーム受光素子パターン部18b3とを備えている。メインビーム受光素子パターン部18b1は、田の字状に4分割された4個のメインビーム受光素子パターンA,B,C,Dを有している。
【0049】
CD用受光部18bの第1のサブビーム受光素子パターン部18b2は、図示の上下方向に2分割された各サブビーム受光素子パターンE1,E2を有している。メインビーム受光素子パターン部18b1に近い側のサブビーム受光素子パターンE1は、遠い側のサブビーム受光素子パターンE2よりも面積が広く設定されている。第1のサブビーム受光素子パターン部18b2は、メインビーム受光素子パターン部18b1に対して図中左方向に少しずらされて配置されている。
【0050】
CD用受光部18bの第2のサブビーム受光素子パターン部18b3は、図示の上下方向に2分割された各サブビーム受光素子パターンF1,F2を有している。メインビーム受光素子パターン部18b1に近い側のサブビーム受光素子パターンF2は、遠い側のサブビーム受光素子パターンF2よりも面積が広く設定されている。第2のサブビーム受光素子パターン部18b3は、メインビーム受光素子パターン部18b1に対して図中右方向に少しずらされて配置されている。なお、本実施の形態では、各受光素子パターン部内における各受光素子パターンの分割間隔はそれぞれ4μm程度としている。
【0051】
図10は光検出器(PD−IC)の動作様式の説明図である。図10は光記録媒体(ディスク)の種類(DVD−ROM,DVD−RAM,CD−ROM及びCD−RWの3区分)と、再生に使用する受光素子と、フォーカス誤差検出方法及びトラッキング誤差検出方法との関係を表形式に示したものである。なお、図10では光ビームスポットを表す丸印を付けることで再生に使用する受光素子を示している。
【0052】
DVD−ROMを再生する場合は、DVD用受光部のメインビーム受光素子パターンa,b,c,dのみを使用する。フォーカス誤差検出(FES)は非点収差法を用いて行う。各受光素子パターンa,b,c,dの出力をそれぞれVa,Vb,Vc,Vdとすると、非点収差法によるフォーカス誤差検出出力FESは次式で示される。
FES=(Va+Vc)−(Vb+Vd)
【0053】
DVD−ROMの再生に際してトラッキング誤差検出(RES)は位相差法を用いて行う。位相差法は、トラックずれが生じるとピットによる振幅変調に加えて移送偏重も検出できることを利用してトラッキング誤差を検出する。なお、DVD−ROMのみを再生する場合は、サブビームが不要であるので回折格子13a,13bは不要である。
【0054】
DVD−RAMを再生する場合は、DVD用受光部の全ての受光素子パターンを使用する。フォーカス誤差検出(FES)は差動非点収差法を用いて行う。DVD−RAMはディスク面に形成されたランドとグルーブが等幅であり、通常の非点収差法では溝横断ノイズが発生する。この溝横断ノイズはメインビームとサブビームで逆位相となるので、メインビームによる検出出力とサブビームによる検出出力を加算することで溝横断ノイズを除去することができる。そこで、メインビームとサブビームの双方を用いて非点収差検出を行う。各受光素子パターンa〜d,e1〜e4,f1〜f4の出力をそれぞれVa〜Vd,Ve1〜Ve4,Vf1〜Vf4とすると、差動非点収差法(DAD)によるフォーカス誤差検出出力DAD−FESは次式で示される。なお、次式において、kは係数である。
DAD−FES={(Va+Vc)−(Vb+Vd)}+k{(Vf1+Vf3+Ve1+Ve3)−(Vf2+Vf4+Ve2+Ve4)}
【0055】
DVD−RAMの再生に際してトラッキング誤差(RES)の検出は差動プッシュプル法を用いて行う。DVD−RAMはランド−グルーブ構造であるため3ビーム法を適用できない。また、DVD−RAMは千鳥状のエンボスピットによって記録されたアドレス情報(CAPA)を再生するためにプッシュプル出力が必要である。一方、単純プッシュプル法は、メインビームのみでトラッキング誤差を検出するため調整が簡単であるがラジアルシフト特性が悪い。差動プッシュプル法(DPP)は、メインビームのプッシュプル出力とサブビームのプッシュプル出力とがラジアル方向のシフトによりオフセットを生じた場合でも、サブビームのプッシュプル出力波形を上下反転させて同相の2信号を加算することで、ラジアルシフト特性が改善された良好なトラッキング誤差出力が得られる。なお、この差動プッシュプル法(DPP)では、各サブビームがメインビームに対してそれぞれ1トラックピッチの±1/2周期ずれていることが前提条件となる。
【0056】
CD−ROM及びCD−RWを再生する場合は、CD用受光部の各受光素子パターンA,B,C,D,E1,E2,F1,F2を使用する。フォーカス誤差検出(FES)は非点収差法を用いて行う。各受光素子パターンA,B,C,Dの出力をそれぞれVA,VB,VC,VDとすると、非点収差法によるフォーカス誤差検出出力FESは次式で示される。
FES=(VA+VC)−(VB+VD)
【0057】
CD−ROM及びCD−RWの再生に際してトラッキング誤差検出(RES)は3ビーム法を用いて行う。3ビーム法はCDのトラッキング検出法として広く用いられている。各サブビームはメイントラックに対してそれぞれトラックピッチの1/4ピッチ分ずつずれて配置される。各受光素子パターンE1,E2,F1,F2の出力をそれぞれVE1,VE2,VF1,VF2とすると、3ビーム法によるトラッキング誤差検出出力(RES)は次式で示される。
FES=(VE1+VE2)−(VF1+VF2)
【0058】
なお、3ビーム法では、第1のサブビームの受光素子パターン部を各サブビーム受光素子パターンE1,E2に2分割しなくてもよく、同様に第2のサブビームの受光素子パターン部を各サブビーム受光素子パターンF1,F2に2分割しなくてもよい。
【0059】
図1に示すように、2波長半導体レーザ11から射出された直線偏光の光ビーム(レーザ光)は、位相差板12で円偏光に変えられた後に回折格子13a,13bに入射し、トラッキング用の2つのサブビーム(+1次光,−1次光)とRF検出用及びフォーカシング用のメインビーム(0次光)がビームスプリッタ14に入射する。ビームスプリッタ14に入射したメインビーム及び各サブビームのそれぞれの約半分の光量の光はビームスプリッタ14で反射して進行方向が90度曲げられてコリメータレンズ15側へ射出する。コリメータレンズ15に入射する光ビームは発散光線束である。
【0060】
コリメータレンズ15はビームスプリッタ14側から入射した光ビーム(発散光線束)を平行光線束に変換する。コリメータレンズ15から射出した光ビーム(平行光線束)は図示を省略した立ち上げミラーによって光ビームの進行方向が光記録媒体1a,1bのディスク面(記録面)にほぼ直交する方向へ変更されて、対物レンズ16に入射し、対物レンズ16で集束光線束となって各光記録媒体1a,1bの情報記録面にスポット光として照射される。
【0061】
各光記録媒体1a,1bで反射された反射光は、対物レンズ16、不図示の立ち上げミラー、コリメータレンズ15の順でビームスプリッタ14に至り、約半分の光量の光がビームスプリッタ14を透過する。ビームスプリッタ14を透過した光は、センサレンズ17を介して光検出器(PD−IC)18へ至り、光検出器(PD−IC)18で電気信号に変換される。
【0062】
本実施の形態において、光源11より射出した光ビームを光記録媒体へ導く光学系は、位相差板12と回折格子13a,13bとビームスプリッタ14とコリメータレンズ15と不図示の立ち上げミラーと対物レンズ16とで構成される。また、光記録媒体で反射された光ビームを受光素子18へ導く光学系は、対物レンズ16と不図示の立ち上げミラーとコリメータレンズ15とビームスプリッタ14とセンサレンズ17とで構成される。そして、ビームスプリッタ14とコリメータレンズ15と不図示の立ち上げミラーと対物レンズ16とが、上記両光学系での共用部分(共通光路)となる。位相差板12と回折格子13a,13bとは投光専用であり非共用部分である。また、ビームスプリッタ14から光検出器(PD−IC)18へ至る光路(光学系)は受光専用でありこれも非共用部分である。本実施の形態による光ピックアップ装置10は、上記の非共用部分の中で受光専用の光学系の光路(具体的にはビームスプリッタ14から光検出器18へ至る光路)に、光記録媒体で反射された光ビームの合焦位置を光学的に調整するための反射光合焦位置調整部としてのセンサレンズ17を設けている。
【0063】
さらに、ビームスプリッタ14と光検出器(PD−IC)18との間に介設された(言い換えれば光検出器(PD−IC)18の前段に設けられた)センサレンズ17は、光記録媒体からの反射光(読み出し光)に非点収差を発生させるとともに、反射光(読み出し光)を所定の光学系倍率で拡大させて各受光部18a,18b上に結像させるようになっている。反射光合焦位置調整部を構成するセンサレンズ17は、負の屈折率を有するレンズ作用を発生させるホログラム等で構成してもよい。
【0064】
さらに、センサレンズ17は、不図示の光ピックアップハウジング内に光軸方向に移動可能に取り付けられている。そして、センサレンズ17を光軸方向へ移動させることで、2波長レーザ光源(各発光点11d,11e)と受光素子(各受光部18a,18b)の共役関係を実現する調整機構を構成する。なお、センサレンズ17は、光記録媒体からの反射光(読み出し光)が光検出器18の受光部18a,18b上に合焦するようにセンサレンズ17の位置が調整された後に、接着剤等を用いて不図示の光ピックアップハウジング内に接着固定される。
【0065】
センサレンズ17の位置を光軸方向において調整することで光記録媒体1a,1bに記録された信号を再生する場合の光学系倍率は変化するが、一方の光源を使用して光記録媒体に記録された信号を再生する場合の光学系倍率と、他方の光源を使用して光記録媒体に記録された信号を再生する場合の光学系倍率とは等しい。すなわち、第1の光源(波長655nm)を用いてDVD1aを再生した際の光学系倍率と第2の光源(波長785nm)を用いてCD1bを再生した際の光学系倍率とは同じ値である。
【0066】
DVD用の発光点11dがコリメータレンズ15の光軸外に配置されている場合、コリメータレンズ15から出射される平行光線束はコリメータレンズ15の光軸に対して斜め(画角ψ≠0)になる。ところが、対物レンズ16はDVD用の光ビームに対して正弦条件を満足しているので収差の発生を抑えることができ、良好な光スポットを光記録媒体1a,1bの情報記録面上に形成できる。図11は、コリメータレンズ15に入射する平行光線束の画角ψと、発生する収差との関係を示すグラフである。横軸は画角ψを表し、縦軸は収差を表している。また線aは正弦条件が満たされていない場合(Sc≠0)を示し、線bは正弦条件が満たされている場合(Sc=0)を示している。正弦条件が満たされていない場合には、コマ収差と非点収差とが画角ψに基づいて発生する。これに対し、正弦条件が満たされている場合にはコマ収差が発生しない。このため、図11に示すように、正弦条件が満たされている場合には、正弦条件が満たされていない場合に比較して、収差の発生を抑制できる。
【0067】
以上説明したように本実施の形態による光ピックアップ装置10では、CD用の発光部11eがコリメータレンズ15の焦点近傍の位置、又はコリメータレンズ15の焦点から対物レンズ16の姿勢特性に対応してオフセットされた位置に配置されている。また対物レンズ16は、DVD用の光ビームに対して正弦条件を満たすように形成・配置されている。これにより、いずれの光記録媒体の情報記録面に記録された信号を再生する場合でも、収差の発生を極力抑えることができる。さらに、光記録媒体のいずれか一方に対してコマ収差を除去するように形成された2つの対物レンズを設ける必要がないため、光ピックアップ装置の機構が複雑になることがなく、また製造コストを抑えることができる。
【0068】
なお、DVD用の発光点11dをコリメータレンズ15の焦点近傍の位置、又はコリメータレンズ15の焦点から対物レンズ16の姿勢特性に対応してオフセットされた位置に配置し、対物レンズ16をCD用の光ビームに対して正弦条件を満足するように形成してもよい。
【0069】
そして、本実施の形態による光ピックアップ装置10を用いて光再生装置を構成することで、種類の異なる光記録媒体に対応した光再生装置を経済的に提供することができる。
【0070】
図12は、本実施の形態による光ピックアップ装置10を搭載した光再生装置50の概略構成を示している。光再生装置50は、図12に示すように光記録媒体100を回転させるためのスピンドルモータ52と、光記録媒体100にレーザビームを照射するとともにその反射光を受光する光ピックアップ装置10と、スピンドルモータ52及び光ピックアップ装置10の動作を制御するコントローラ54と、光ピックアップ装置10にレーザ駆動信号を供給するレーザ駆動回路55と、光ピックアップ装置10にレンズ駆動信号を供給するレンズ駆動回路56とを備えている。
【0071】
コントローラ54にはフォーカスサーボ追従回路57、トラッキングサーボ追従回路58及びレーザコントロール回路59が含まれている。フォーカスサーボ追従回路57が活性化すると、回転している光記録媒体100の記録面にフォーカスがかかった状態となり、トラッキングサーボ追従回路58が活性化すると、光記録媒体100の偏芯している信号トラックに対して、レーザビームのスポットが自動追従状態となる。フォーカスサーボ追従回路57及びトラッキングサーボ追従回路58には、フォーカスゲインを自動調整するためのオートゲインコントロール機能及びトラッキングゲインを自動調整するためのオートゲインコントロール機能がそれぞれ備えられている。また、レーザコントロール回路59は、レーザ駆動回路55により供給されるレーザ駆動信号を生成する回路であり、光記録媒体100に記録されている記録条件設定情報に基づいて、適切なレーザ駆動信号の生成を行う。
【0072】
これらフォーカスサーボ追従回路57、トラッキングサーボ追従回路58及びレーザコントロール回路59については、コントローラ54内に組み込まれた回路である必要はなく、コントローラ54と別個の部品であっても構わない。さらに、これらは物理的な回路である必要はなく、コントローラ54内で実行されるソフトウェアであっても構わない。
なお、光再生装置50は記録機能を備えた光記録再生装置に含まれていても、あるいは記録機能を有していない再生専用の装置であってもよい。
【0073】
図13は本実施の形態による他の光ピックアップ装置の模式構造図である。図13に示す光ピックアップ装置20は、2波長半導体レーザ21から射出された光ビームの光軸を、対物レンズ26から光検出器(PD−IC)28に至る反射光の光軸に直交する方向に対して所定の角度傾けることで、光ピックアップ装置20の幅方向(反射光の光軸に直交する方向)の寸法を小さくして、光ピックアップ装置20のさらなる小型化を図ったものである。
【0074】
光ピックアップ装置20の構成及び作用は図1に示した光ピックアップ装置10と基本的に同じである。なお図13では、2波長半導体レーザ21から射出されたレーザ光が位相差板22で反射して一部がレーザ21に戻るのを防止するため、位相差板22を傾けて配置している。符号LAは第1の発光点21dと第2の発光点21eとの間隔である。符号LBは各受光部の間隔である。
【0075】
この光ピックアップ装置20では、ビームスプリッタ24として平行平板形状の基材を用いている。ビームスプリッタ24の一方の面(2波長半導体レーザ21側の面)24aにはハーフミラー膜が形成されている。また、ビームスプリッタ板24の他方の面(光検出器28側の面)24bには有害反射防止膜が形成されている。
【0076】
2波長半導体レーザ21から射出された光ビームは、位相差板22、回折格子23a,23bを介してビームスプリッタ板24の一方の面24aに入射し、一部がビームスプリッタ24で反射する。ビームスプリッタ24で反射した光ビームは、コリメータレンズ25で平行光線束に変換され、立ち上げミラー(不図示)によって紙面垂直方向に折り曲げられ、対物レンズ(2重焦点回折型対物レンズ)26で集束されて不図示の光記録媒体の情報記録面に光スポットとして照射される。
【0077】
不図示の光記録媒体で反射された反射光ビームは、対物レンズ26、立ち上げミラー(不図示)、コリメータレンズ25を経由してビームスプリッタ24に至り、一部がビームスプリッタ24を透過する。ビームスプリッタ24を透過した反射光ビームは、センサレンズ27を介して光検出器(PD−IC)28の各受光部28a,28bに入射し、各受光部28a,28bによって反射光ビーム強度が検出される。
【0078】
センサレンズ27の位置を光軸方向に調整することで、各受光部28a,28b上に各受光部に対応する波長の反射光ビームを合焦させることができる。これにより、光源−受光素子の共役調整がなされる。フォーカスオフセットの発生が解消されるので、種類の異なるいずれの光記録媒体に記録された信号も良好に再生できる。
【0079】
各発光点の間隔LAに対して各受光部の間隔LBを1.1倍〜1.6倍程度に設定することで、光ピックアップ装置20の全体寸法をそれほど大きくすることなく、光源−受光素子の共役調整を容易に行うことができる。すなわち、センサレンズ27の位置調整に対して高い精度が要求されることなく、共役調整を行うことができる。したがって、センサレンズ27の位置を自動で調整する場合でも高い位置制御精度が要求されることがなく、共役自動調整装置や共役調整治具等を経済的に実現できる。
【0080】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、例えばCDとDVDのように保護層の厚さ及び情報の記録密度が異なりかつ記録再生に用いるレーザ光の波長が異なる複数種類の光記録媒体に記録された信号を安定かつ良好に再生できる光ピックアップ装置及びそれを備えた光再生装置を低い製造コストで実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による光ピックアップ装置の模式構造図である。
【図2】光源を構成する2波長半導体レーザ(レーザダイオード)の概略構造を示す斜視図である。
【図3】各発光点とコリメータレンズの配置を示す図である。
【図4】対物レンズの構造図であり、図4(a)は正面図、図4(b)は側面図、図4(c)は図4(b)の一部拡大図である。
【図5】レンズの正弦条件の説明図である。
【図6】アクチュエータ組立の構造図である。
【図7】対物レンズと光記録媒体との間の作動距離を示す図であり、図7(a)は波長の短いレーザ光を用いて再生する光記録媒体(DVD)と対物レンズとの間の作動距離を示す図、図7(b)は波長の長いレーザ光を用いて再生する光記録媒体(CD)と対物レンズ16との間の作動距離を示す図である。
【図8】センサレンズの構造図であり、図8(a)は正面図、図8(b)は一方の側断面図、図8(c)は他方の側断面図、図8(d)は図8(a)のA−A'線断面図、図8(e)は図8(a)のB−B'線断面図である。
【図9】光検出器の受光部の受光素子パターン構成を示す図である。
【図10】光検出器(PD−IC)の動作様式の説明図である。
【図11】平行光線束の画角ψと発生する収差との関係を示すグラフである。
【図12】本発明の一実施の形態による光ピックアップ装置を搭載した光再生装置の概略構成を示す図である。
【図13】本発明の一実施の形態による他の光ピックアップ装置の模式構造図である。
【符号の説明】
1a デジタル・バーサタイル・ディスク(DVD)
1b コンパクト・ディスク(CD)
10,20 光ピックアップ装置
11,21 2波長半導体レーザ(光源)
11d,11e,21d,21e 発光点
12,22 位相差板
13a,13b,23a,23b 回折格子
14,24 ビームスプリッタ(ビームスプリッタ板)
15,25 コリメータレンズ
16,26 対物レンズ(2重焦点回折型対物レンズ)
17,27 センサレンズ(反射光合焦位置調整手段,負の屈折率を有するレンズ)
17a シリンドリカル凹レンズ
17b 凹レンズ
17c 位置調整用ピン穴
18,28 光検出器(PD−IC)
18a,28a CD用受光部
18b,28b DVD用受光部
18a1,18b1 メインビーム受光素子パターン部
18a2,18a3,18b2,18b3 サブビーム受光素子パターン部
50 光再生装置
52 スピンドルモータ
54 コントローラ
55 レーザ駆動回路
56 レンズ駆動回路
57 フォーカスサーボ追従回路
58 トラッキングサーボ追従回路
59 レーザコントロール回路
70 仮想平面
72 凸レンズ
80 アクチュエータ組立
81 ホルダ
82 ワイヤ
83 フレーム
100 光記録媒体
LA 発光点の間隔
LB 受光部の間隔
θ1,θ2 半値全幅角度
ψ 画角[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides a plurality of types of optical recording, such as CD (compact disc) and DVD (digital versatile disc), which have different protective layer thicknesses and different information recording densities and different laser light wavelengths for reproduction. An optical system that uses a light source module in which two laser light emitting parts for a short wavelength and a long wavelength are incorporated in one package for a signal recorded on a medium (optical disk) and includes an objective lens for each wavelength. TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical pickup device that can be reproduced by using an optical pickup device, and an optical reproduction device including the same.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-207766 discloses a plurality of light sources having different wavelengths and a plurality of light receiving part patterns for individually receiving each return light emitted from the plurality of light sources and reflected by the optical recording medium. An optical pickup device including a photodetector formed in the above and an optical system sharing an optical path from a plurality of light sources to the photodetector, and an optical reproducing device including the same are described.
[0003]
In the above publication, by forming a plurality of light receiving part patterns on the same substrate, each light receiving part pattern has a high relative positional accuracy, so that it is emitted from a plurality of light sources having different wavelengths and is recorded on an optical recording medium. It is described that each return light reflected by the light can be guided to the light receiving part pattern with high accuracy, and high quality reproduction signals and recording signals can be obtained for different types of optical recording media. ing. Further, the above publication describes that if a plurality of light sources are formed on the same semiconductor substrate, the intervals between the light sources can be positioned with high accuracy.
[0004]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-81566 discloses an optical head with high light utilization efficiency that enables recording and reproduction of a plurality of types of optical recording media having different protective layers such as DVD and CD-R with a single objective lens. An objective lens is described. This objective lens is a resin single lens whose both surfaces are aspherical, and a diffractive lens structure is formed on one lens surface as a ring-shaped pattern with the optical axis as the center. The diffractive lens structure has wavelength dependency so that diffracted light of the same order by light beams of at least two different wavelengths forms a good wavefront for at least two types of optical discs having different protective layer thicknesses. Yes.
[0005]
For example, by using a two-wavelength semiconductor laser in which two light sources are formed on the same semiconductor substrate, the interval between the light sources can be maintained with high accuracy. Further, by using a light receiving element (photodiode integrated circuit: PD-IC) in which two light receiving portions (light receiving portion patterns) corresponding to each light source are formed on the same semiconductor substrate, the interval between the light receiving portions can be reduced. High accuracy can be maintained. Furthermore, by using the objective lens described in the above publication, spherical aberration and the like can be removed for each of the optical recording media having different protective layer thicknesses.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, for example, signals recorded on a plurality of types of optical recording media having different protective layer thicknesses and different information recording densities, such as CD and DVD, and different wavelengths of laser light used for recording and reproduction can be reproduced stably and satisfactorily. It is desired to put an optical pickup device that can be used into practical use at a low manufacturing cost. In addition, a light source module in which two laser light emitting portions having different wavelengths are incorporated into one package is used, and recording is performed on a plurality of types of optical recording media using an optical system common to each wavelength including an objective lens. It is desired to put an optical pickup device that can reproduce signals stably and satisfactorily into practical use at a low manufacturing cost.
[0007]
However, when a common optical system is used for each wavelength including the objective lens, only one of the two light emitting units having different wavelengths can be arranged on the optical axis. That is, the other light emitting unit is disposed outside the optical axis. For this reason, the problem that either one aberration will become large arises. Further, the objective lens can be formed so as to remove the coma aberration with respect to one of the two types of optical recording media. However, in order to remove the coma aberration for both optical recording media, it is necessary to switch between two objective lenses formed to remove the coma aberration for either one of the optical recording media. is there. For this reason, the mechanism of an optical pick-up apparatus becomes complicated, and the problem that manufacturing cost will increase arises.
[0008]
An object of the present invention is to provide an optical pickup that can stably and satisfactorily reproduce signals recorded on a plurality of types of optical recording media having different protective layer thicknesses and information recording densities and different wavelengths of laser light used for reproduction. The present invention is to provide an apparatus and an optical regenerator provided with the apparatus at a low manufacturing cost.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The above-described object includes: first and second light emitting units that emit two lights having different wavelengths; a collimator lens that shapes light from the first and second light emitting units into parallel light bundles; and the collimator lens. An objective lens that condenses the light on either the first or the second optical recording medium and the reflected light from either the first or the second optical recording medium, and the intensity of the reflected light An optical pickup device having a light receiving unit for converting into an electrical signal corresponding to the first light emitting unit, wherein the second light emitting unit is disposed in the vicinity of a focal point of the collimator lens, and the objective lens is disposed from the first light emitting unit. This is achieved by an optical pickup device characterized by substantially satisfying the sine condition for the light of
[0010]
In the optical pickup device of the present invention, the light emitted from the first and second light emitting units is a divergent light beam.
[0011]
In the optical pickup device of the present invention, the objective lens is characterized in that a working distance in the first optical recording medium is different from a working distance in the second optical recording medium.
[0012]
In the optical pickup device of the present invention, the second light emitting unit is disposed at a position offset from the vicinity of the focal point of the collimator lens by a predetermined offset amount corresponding to the posture characteristic of the objective lens. Features.
[0013]
In the optical pickup device of the present invention, the first and second light emitting units are attached so that their positions can be adjusted in a plane substantially perpendicular to the optical axis of the collimator lens.
[0014]
In the optical pickup device of the present invention, the first optical recording medium is one of a DVD system or a CD system, and the second optical recording medium is the other of the DVD system or the CD system. .
[0015]
The above-mentioned object is achieved by an optical reproducing apparatus comprising the optical pickup device of the present invention.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An optical pickup device and an optical reproducing device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic structural diagram of an optical pickup device according to the present embodiment. The
[0017]
The two-
[0018]
FIG. 2 is a diagram showing a schematic structure of the two-
[0019]
The housing of the
[0020]
Laser light emitted from each of the
[0021]
As shown in FIG. 2B, the full width at half maximum θ1 of the radiation characteristic of the laser beam with the wavelength of 655 nm emitted from the first
[0022]
The
[0023]
In the
[0024]
The
[0025]
The
[0026]
The raising mirror (not shown) reflects the parallel light beam from the
[0027]
4A and 4B are structural diagrams of the objective lens, in which FIG. 4A shows a front view and FIG. 4B shows a side view. FIG. 4 (c) shows a partially enlarged view of FIG. 4 (b). In FIG. 4B, the side surfaces of the respective disks (optical recording media) 1a and 1b are also shown. In FIG. 4B, the symbol Ka is the information recording surface of the DVD, and the symbol Kb is the information recording surface of the CD. The symbol ta represents the thickness of the DVD (ta = 0.6 mm), and the symbol tb represents the thickness of the CD (tb = 1.2 mm).
[0028]
The
[0029]
In the
[0030]
The
[0031]
Each disk (optical recording medium) 1a, 1b protects the information recording surfaces Ka, Kb with a protective layer made of polycarbonate or the like. The thickness of the protective layer (which roughly corresponds to the thickness of the optical recording medium) varies depending on the type of optical recording medium. Since the spherical aberration of incident light changes depending on the thickness of the protective layer, the amount of spherical aberration varies depending on the type of optical recording medium. Therefore, by using the double focus diffractive
[0032]
The
[0033]
FIG. 7 is a diagram showing a working distance between the objective lens and the optical recording medium, and FIG. 7A shows an optical recording medium (DVD) 1a reproduced using a laser beam having a short wavelength and the
[0034]
In the
[0035]
Therefore, the
[0036]
7 shows an example in which the
[0037]
Returning to FIG. 1, the
[0038]
FIG. 8 shows an example of the structure of the
[0039]
The surface of the
[0040]
The
[0041]
In general, coma aberration occurs when a transparent parallel plate, a lens, or the like is disposed obliquely with respect to the optical axis in the optical path of the convergent beam. If there is coma, the push-pull balance will be lost when the signal is reproduced by the push-pull method described later. Therefore, as shown in FIG. 8E, the coma aberration is removed by inclining the lens surface of the
[0042]
As shown in FIG. 1, a photodetector (PD-IC) 18 including a light receiving element includes a
[0043]
The photodetector (PD-IC) 18 receives a main beam and a sub beam and converts them into current signals corresponding to the main beam and the sub beam, respectively, and a light receiving unit (PD: a photodiode unit or a photo detector unit). A calculation unit (IC unit) that generates and outputs various signals (reproduction signal (RF signal), focus error signal, tracking error signal, etc.) by converting a current signal generated in the unit into a voltage signal and performing a predetermined calculation; have. In the present embodiment, the light receiving unit and the calculation unit (IC unit) are configured by a monolithic IC, and the monolithic IC is enclosed in, for example, a 14-pin COB (chip-on-board) package.
[0044]
FIG. 9 is a diagram showing a light receiving element pattern configuration of the light receiving portion of the photodetector. The photodetector (PD-IC) 18 includes a DVD
[0045]
The DVD
[0046]
The first sub beam light receiving element pattern portion 18a2 of the DVD
[0047]
Further, the main beam light receiving element pattern portion 18a1 of the DVD
[0048]
The CD light-receiving
[0049]
The first sub-beam light-receiving element pattern portion 18b2 of the CD light-receiving
[0050]
The second sub-beam light-receiving element pattern portion 18b3 of the CD light-receiving
[0051]
FIG. 10 is an explanatory diagram of the operation mode of the photodetector (PD-IC). FIG. 10 shows types of optical recording media (discs) (DVD-ROM, DVD-RAM, CD-ROM, and CD-RW), light receiving elements used for reproduction, focus error detection method, and tracking error detection method. Is shown in tabular form. In FIG. 10, a light receiving element used for reproduction is shown by adding a circle representing a light beam spot.
[0052]
When reproducing a DVD-ROM, only the main beam light receiving element patterns a, b, c, d of the light receiving part for DVD are used. Focus error detection (FES) is performed using the astigmatism method. Assuming that the outputs of the respective light receiving element patterns a, b, c, and d are Va, Vb, Vc, and Vd, the focus error detection output FES by the astigmatism method is expressed by the following equation.
FES = (Va + Vc) − (Vb + Vd)
[0053]
When reproducing a DVD-ROM, tracking error detection (RES) is performed using a phase difference method. The phase difference method detects a tracking error by utilizing the fact that a transport deviation can be detected in addition to amplitude modulation by a pit when a track deviation occurs. Note that when reproducing only a DVD-ROM, the sub-beams are unnecessary, so that the
[0054]
When reproducing a DVD-RAM, all the light receiving element patterns of the DVD light receiving unit are used. Focus error detection (FES) is performed using a differential astigmatism method. In the DVD-RAM, lands and grooves formed on the disk surface have the same width, and a groove asymmetry noise is generated in a normal astigmatism method. Since the cross-groove noise has an opposite phase between the main beam and the sub-beam, the cross-groove noise can be removed by adding the detection output by the main beam and the detection output by the sub-beam. Therefore, astigmatism detection is performed using both the main beam and the sub beam. Assuming that the outputs of the light receiving element patterns a to d, e1 to e4, and f1 to f4 are Va to Vd, Ve1 to Ve4, and Vf1 to Vf4, focus error detection output DAD-FES by the differential astigmatism method (DAD). Is expressed by the following equation. In the following equation, k is a coefficient.
DAD-FES = {(Va + Vc)-(Vb + Vd)} + k {(Vf1 + Vf3 + Ve1 + Ve3)-(Vf2 + Vf4 + Ve2 + Ve4)}
[0055]
The tracking error (RES) is detected using the differential push-pull method when reproducing the DVD-RAM. Since the DVD-RAM has a land-groove structure, the three-beam method cannot be applied. Further, the DVD-RAM needs a push-pull output to reproduce the address information (CAPA) recorded by the staggered emboss pits. On the other hand, the simple push-pull method is easy to adjust because it detects a tracking error with only the main beam, but has a poor radial shift characteristic. In the differential push-pull method (DPP), even if the push-pull output of the main beam and the push-pull output of the sub beam cause an offset due to a shift in the radial direction, the push-pull output waveform of the sub beam is inverted up and down, and the in-
[0056]
When reproducing the CD-ROM and CD-RW, the respective light receiving element patterns A, B, C, D, E1, E2, F1, and F2 of the CD light receiving unit are used. Focus error detection (FES) is performed using the astigmatism method. Assuming that the outputs of the light receiving element patterns A, B, C, and D are VA, VB, VC, and VD, the focus error detection output FES by the astigmatism method is expressed by the following equation.
FES = (VA + VC) − (VB + VD)
[0057]
When reproducing CD-ROM and CD-RW, tracking error detection (RES) is performed using a three-beam method. The three-beam method is widely used as a CD tracking detection method. Each sub-beam is arranged so as to be shifted from the main track by a quarter of the track pitch. When the outputs of the light receiving element patterns E1, E2, F1, and F2 are VE1, VE2, VF1, and VF2, respectively, tracking error detection output (RES) by the three beam method is expressed by the following equation.
FES = (VE1 + VE2) − (VF1 + VF2)
[0058]
In the three-beam method, the light receiving element pattern portion of the first sub beam may not be divided into two sub beam light receiving element patterns E1 and E2, and similarly, the light receiving element pattern portion of the second sub beam may be divided into each sub beam light receiving element. There is no need to divide the pattern into F1 and F2.
[0059]
As shown in FIG. 1, a linearly polarized light beam (laser light) emitted from a two-
[0060]
The
[0061]
The reflected light reflected by each of the
[0062]
In the present embodiment, the optical system that guides the light beam emitted from the
[0063]
Further, a
[0064]
Further, the
[0065]
By adjusting the position of the
[0066]
When the
[0067]
As described above, in the
[0068]
The
[0069]
Then, by configuring the optical reproducing device using the
[0070]
FIG. 12 shows a schematic configuration of an optical reproducing
[0071]
The
[0072]
The focus
The optical reproducing
[0073]
FIG. 13 is a schematic structural diagram of another optical pickup device according to this embodiment. In the
[0074]
The configuration and operation of the
[0075]
In the
[0076]
The light beam emitted from the two-
[0077]
The reflected light beam reflected by the optical recording medium (not shown) reaches the
[0078]
By adjusting the position of the
[0079]
By setting the interval LB of each light receiving portion to about 1.1 to 1.6 times the interval LA of each light emitting point, the overall size of the
[0080]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, recording is performed on a plurality of types of optical recording media such as CDs and DVDs having different protective layer thicknesses and different information recording densities and different laser light wavelengths for recording and reproduction. Therefore, an optical pickup device that can stably and satisfactorily reproduce the signal and an optical reproduction device including the same can be realized at a low manufacturing cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic structural diagram of an optical pickup device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a schematic structure of a two-wavelength semiconductor laser (laser diode) constituting a light source.
FIG. 3 is a diagram showing an arrangement of light emitting points and collimator lenses.
4A and 4B are structural views of an objective lens, in which FIG. 4A is a front view, FIG. 4B is a side view, and FIG. 4C is a partially enlarged view of FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a sine condition of a lens.
FIG. 6 is a structural diagram of an actuator assembly.
FIG. 7 is a diagram showing a working distance between the objective lens and the optical recording medium. FIG. 7A is a diagram showing a distance between the optical recording medium (DVD) reproduced using a laser beam having a short wavelength and the objective lens. FIG. 7B is a diagram showing the working distance between the optical recording medium (CD) to be reproduced using a laser beam having a long wavelength and the
8A and 8B are structural views of the sensor lens, in which FIG. 8A is a front view, FIG. 8B is a side sectional view of one, FIG. 8C is the other side sectional view, and FIG. FIG. 8A is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 8A, and FIG. 8E is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG.
FIG. 9 is a diagram showing a light receiving element pattern configuration of a light receiving unit of a photodetector.
FIG. 10 is an explanatory diagram of an operation mode of a photodetector (PD-IC).
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the angle of view ψ of a parallel light beam and the generated aberration.
FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of an optical reproducing apparatus equipped with an optical pickup device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a schematic structural diagram of another optical pickup device according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1a Digital Versatile Disc (DVD)
1b Compact disc (CD)
10, 20 Optical pickup device
11, 21 Two-wavelength semiconductor laser (light source)
11d, 11e, 21d, 21e Light emitting point
12, 22 phase difference plate
13a, 13b, 23a, 23b diffraction grating
14, 24 Beam splitter (beam splitter plate)
15, 25 Collimator lens
16, 26 Objective lens (double focus diffractive objective lens)
17, 27 Sensor lens (reflected light focusing position adjusting means, lens having negative refractive index)
17a Cylindrical concave lens
17b concave lens
17c Position adjustment pin hole
18, 28 Photodetector (PD-IC)
18a, 28a Light receiving part for CD
18b, 28b DVD photo detector
18a1, 18b1 Main beam light receiving element pattern section
18a2, 18a3, 18b2, 18b3 Sub-beam light receiving element pattern portion
50 Optical regenerator
52 Spindle motor
54 controller
55 Laser drive circuit
56 Lens drive circuit
57 Focus servo tracking circuit
58 Tracking servo tracking circuit
59 Laser control circuit
70 virtual plane
72 Convex lens
80 Actuator assembly
81 holder
82 wires
83 frames
100 Optical recording medium
LA Luminescent point interval
LB Distance between light receiving parts
θ1, θ2 Full width at half maximum angle
ψ angle of view
Claims (6)
前記第2の発光部は、前記コリメータレンズの焦点近傍から、前記対物レンズの姿勢特性に対応して所定のオフセット量でオフセットされた位置に配置され、
前記対物レンズは、前記第1の発光部からの光に対して正弦条件をほぼ満足すること
を特徴とする光ピックアップ装置。First and second light emitting units that emit two lights having different wavelengths, a collimator lens that shapes the light from the first and second light emitting units into a parallel light bundle, and the light from the collimator lens An objective lens that condenses light on either the first or second optical recording medium and reflected light from either the first or second optical recording medium, and receives an electric light corresponding to the intensity of the reflected light. An optical pickup device having a light receiving unit for converting into a signal,
The second light emitting unit is arranged at a position offset by a predetermined offset amount corresponding to the posture characteristic of the objective lens from the vicinity of the focal point of the collimator lens.
The objective lens substantially satisfies a sine condition with respect to light from the first light emitting unit.
前記第1及び第2の発光部から射出される光は発散光線束であること
を特徴とする光ピックアップ装置。The optical pickup device according to claim 1,
The light picked up from the first and second light emitting units is a divergent light beam.
前記対物レンズは、前記第1の光記録媒体での作動距離と前記第2の光記録媒体での作動距離とが異なること
を特徴とする光ピックアップ装置。The optical pickup device according to claim 1 or 2,
The optical pickup device, wherein the working distance of the objective lens in the first optical recording medium is different from the working distance in the second optical recording medium.
前記第1及び第2の発光部は、前記コリメータレンズの光軸に対してほぼ垂直な面内で位置調整可能に取り付けられていることThe first and second light emitting units are attached so that their positions can be adjusted in a plane substantially perpendicular to the optical axis of the collimator lens.
を特徴とする光ピックアップ装置。An optical pickup device characterized by the above.
前記第1の光記録媒体はDVD系又はCD系の一方であり、The first optical recording medium is one of a DVD system or a CD system,
前記第2の光記録媒体は前記DVD系又はCD系の他方であることThe second optical recording medium is the other of the DVD system or the CD system
を特徴とする光ピックアップ装置。An optical pickup device characterized by the above.
を特徴とする光再生装置。An optical regenerator characterized by the above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002194961A JP3831689B2 (en) | 2002-07-03 | 2002-07-03 | Optical pickup device and optical reproducing device including the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002194961A JP3831689B2 (en) | 2002-07-03 | 2002-07-03 | Optical pickup device and optical reproducing device including the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004039108A JP2004039108A (en) | 2004-02-05 |
JP3831689B2 true JP3831689B2 (en) | 2006-10-11 |
Family
ID=31703520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002194961A Expired - Lifetime JP3831689B2 (en) | 2002-07-03 | 2002-07-03 | Optical pickup device and optical reproducing device including the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3831689B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20050116266A (en) * | 2004-06-07 | 2005-12-12 | 삼성전기주식회사 | Optical pick-up apparatus for controlling beam spot |
-
2002
- 2002-07-03 JP JP2002194961A patent/JP3831689B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004039108A (en) | 2004-02-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20010019530A1 (en) | Semiconductor laser device and optical pickup device using the same | |
JP2000048386A (en) | Wavelength photosensitive beam combiner having aberration compensation | |
US6664998B1 (en) | Compound optical device, compound optical unit including the compound optical device, and optical pickup apparatus including the compound optical unit | |
US6339570B1 (en) | Optical pickup system | |
JP3662382B2 (en) | Optical pickup device | |
US7180668B2 (en) | Optical pickup device and optical disc device | |
US6633530B1 (en) | Optical pickup apparatus with light source unit including first light source and common light receiving section | |
US7345982B2 (en) | Optical pickup device, optical disk drive, optical device and composite optical element | |
JP2003272218A (en) | Optical pickup device and optical reproducing device | |
JP4753769B2 (en) | Objective lens holding device, optical pickup device | |
JP3831689B2 (en) | Optical pickup device and optical reproducing device including the same | |
JP4654085B2 (en) | Photodetector, optical pickup and optical disc apparatus | |
JP2004039109A (en) | Optical element, adjusting method therefor, optical pickup device using the same and optical reproducing device | |
JP4251107B2 (en) | Optical head and recording / reproducing apparatus using the same | |
JP2004139709A (en) | Optical pickup and disk drive device | |
JP3652659B2 (en) | Photodetector mounting position adjusting method and manufacturing method for optical pickup apparatus, photodetector mounting position adjusting apparatus, and optical pickup apparatus | |
JP3843049B2 (en) | Optical pickup device adjusting disk, adjusting method and manufacturing method, and optical reproducing device manufacturing method using the same | |
JP2003272217A (en) | Optical pickup device and optical reproducing device | |
KR100464427B1 (en) | Optical pickup and optical recording and/or reproducing apparatus employing it | |
KR100324272B1 (en) | Optical Pick-up Apparatus | |
JP4537628B2 (en) | Optical pickup device and optical disk device | |
KR100498472B1 (en) | Compatible optical pickup | |
JP2007317348A (en) | Optical pickup and optical information processing device | |
JP2008123605A (en) | Optical pickup device | |
JP3988442B2 (en) | Optical device, composite optical element, optical pickup device, and optical disk device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050131 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050208 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050322 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060704 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060714 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090721 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100721 Year of fee payment: 4 |