JP3849523B2 - 光ピックアップ及び光ディスク装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は光ピックアップ及び光ディスク装置、特にCD及びDVDに対して記録又は再生を行う、いわゆるコンボタイプの光ピックアップに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、CDに対して記録再生を行うCDドライブやDVDに対して記録再生を行うDVDドライブの他に、CD及びDVDのいずれに対しても記録又は再生を行うことができるコンボタイプの光ディスクドライブが開発されている。コンボドライブにおいては、CD用レーザ光を射出するレーザダイオード及びDVD用レーザ光を射出するレーザダイオードの2つの光源を備え、これらのレーザ光をCD及びDVDのディスク面に照射する共通の光学系を備えている。
【0003】
図6には、従来のコンボ光ディスク装置に用いられる光ピックアップの構成が示されている。CD用レーザ光を射出するCD用レーザダイオード10及びDVD用レーザ光を射出するDVD用レーザダイオード12が設けられる。CD用レーザ光及びDVD用レーザ光は合波プリズム14に入射する。合波プリズム14は、2つのプリズムを接合して構成され、接合面にてCD用レーザ光を透過するとともにDVD用レーザ光を反射する。合波プリズム14を透過したCD用レーザ光と合波プリズム14で反射したDVD用レーザ光は同一光軸上に沿ってコリメータレンズ16に入射する。コリメータレンズ16に入射したCD用レーザ光及びDVD用レーザ光は平行光としてミラー18に入射する。ミラー18で反射したレーザ光は紙面に対し垂直方向に位置する対物レンズ20に入射し、対物レンズ20で集光されてCD、DVDの表面に照射される。
【0004】
合波プリズム14、コリメータレンズ16、ミラー18及び対物レンズ20をCD系とDVD系で共通化することで、部品点数を削減し、コストを低減することが可能である。
【0005】
このようなコンボドライブにおいて、DVD系のスポット径を小さく絞るためには共通光学系の倍率を高くし、対物レンズ20に対する入射光のリム強度を高く設定する必要がある。光学倍率1/βは、
【数1】
1/β=(コリメータレンズの焦点距離)/対物レンズの焦点距離
で与えられ、光学倍率を高くするとリム強度、すなわち対物レンズ周縁部でのレーザ光強度が高くなり、レーザ光の強度分布がフラットに近づくためスポット径をより小さく絞ることができる。
【0006】
図7及び図8には、光学倍率が低い場合と高い場合の対物レンズ入射光のファーフィールドパターン(FFP)及びレーザ光の強度分布がそれぞれ示されている。各図において、(a)は光源であるレーザダイオード10、12とコリメータレンズ16と対物レンズ20及びCD、DVDディスク22との位置関係を示し、(b)は対物レンズ瞳におけるFFPを示し、(c)は対物レンズ瞳径におけるレーザ光の強度分布を示す。光学倍率が低い場合、図7(b)に示されるように対物レンズ入射光のFFPが小さく、(c)に示されるように対物レンズ瞳径の範囲内において入射レーザ光の強度分布にばらつきが生じる。すなわち、中心部では周縁部に比べて強度がより大きく、対物レンズ20で集光したときのディスク面におけるスポット径も大きくなる。一方、光学倍率が高い場合には、図8(b)に示されるようにFFPが大きくなり、リム強度もr2からr1と大きくなってレーザ光の強度分布もよりフラットとなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のコンボドライブではDVD系のスポット径を小さく設定するために共通の光学系の光学倍率をDVD系に合致させるべく高く設定しており(CD系の倍率を3〜4倍とすると、DVD系の倍率は5〜6倍)、コリメータレンズ16の焦点距離も大きく設定していた。コリメータレンズ16の焦点距離の増大は、光源であるDVD用レーザダイオード12とコリメータレンズ16間の距離の増大を招き、光ピックアップ全体のサイズが大型化してしまう問題があった。
【0008】
また、CD系はCD−R/RWにおいて記録を行うために高いカップリング効率を確保する必要があり、このため図6に示されるように倍率補正のためのカップリングレンズ13を光路上に配置せざるを得ず、部品点数の増加も招く問題があった。
【0009】
もちろん、例えばDVD用レーザダイオード12と合波プリズム14との間の光路上にDVD用レーザ光の強度分布をフラットにする補正フィルタを設けることで共通光学系の倍率をCD系並に小さくし、コリメータレンズ16の焦点距離を小さくしてDVD用レーザダイオード12とコリメータレンズ16との距離を縮小化することも考えられるが、フィルタという新たな光学部品を付加せざるを得ず、コスト増加を招く。
【0010】
一方、特開2001−134972号公報には、半導体レーザモジュールの窓部に回折格子を形成し、この回折格子によりレーザ光の強度分布を補正する構成も提案されているが、窓部に回折格子を形成した専用半導体レーザモジュールを用いることが必要であり、コスト的に不利である。
【0011】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みなされたものであり、その目的は、部品点数を増加させることなく全体サイズを縮小化できる光ピックアップ及びこれを備える光ディスク装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の光ピックアップは、CD用レーザ光を射出するCD用レーザ光源と、DVD用レーザ光を射出するDVD用レーザ光源と、前記CD用レーザ光とDVD用レーザ光を合波して同一光軸上に沿って射出する合波プリズムと、前記プリズムからのレーザ光を平行にするコリメータレンズと、前記コリメータレンズからのレーザ光を集光する対物レンズとを備える光ピックアップであって、前記合波プリズムの合波面に、前記DVD用レーザ光の周縁部に対する中心部の強度分布を相対的に減少させる光学膜が形成されることを特徴とする。
【0013】
前記合波プリズムは、前記CD用レーザ光を透過するとともに前記DVD用レーザ光を反射して合波し、前記光学膜は、前記DVD用レーザ光の光軸入射角において反射率が極小となる反射特性を有することができる。
【0014】
また、前記合波プリズムは、前記CD用レーザ光を反射するとともに前記DVD用レーザ光を透過して合波し、前記光学膜は、前記DVD用レーザ光の光軸入射角において透過率が極小となる透過特性を有してもよい。
【0015】
本発明の光ピックアップにおいて、前記コリメータレンズは、前記CD用レーザ光に応じた焦点距離を有することが好適である。
【0016】
本発明の光ピックアップは、CD及びDVDに記録又は再生を行うコンボドライブに組み込むことができる。
【0017】
このように、本発明の光ピックアップにおいては、CD用レーザ光とDVD用レーザ光を合波する合波プリズムの合波面に所定の特性を有する光学膜を形成し、この光学膜によりDVD用レーザ光の強度分布を補正する。すなわち、DVD用レーザ光の周縁部に対する中心部の強度分布が相対的に減少するように補正する。光源から射出したレーザ光の強度分布はガウス分布で近似できるが、合波プリズムの合波面にて当該強度分布を補正することでよりフラットな強度分布とし、コリメータレンズの焦点距離を小さく設定しても十分小さいスポット径に集光できる。
【0018】
合波プリズムがCD用レーザ光を透過し、DVD用レーザ光を反射するタイプのものである場合、合波面に形成される光学薄膜はDVD用レーザ光の光軸入射角においてその反射率が極小となる反射特性を有すればよい。これにより、中心部の強度を低下させ、DVD用レーザ光の周縁部に対する中心部の強度分布を相対的に減少させてフラット化できる。また、合波プリズムがCD用レーザ光を反射し、DVD用レーザ光を透過するタイプのものである場合、合波面に形成される光学膜はDVD用レーザ光の光軸入射角においてその透過率が極小となる透過特性を有すればよい。これにより、中心部の強度を低下させ、DVD用レーザ光の周縁部に対する中心部の強度分布を相対的に減少させてフラット化できる。かかる反射特性或いは透過特性は、例えば合波面に形成された多層光学薄膜の多重干渉作用により実現される。
【0019】
DVD用レーザ光の強度分布をフラット化することで、共通光学系の光学倍率を高く設定する必要がなくなる。従って、コリメータレンズの焦点距離もCD系並に短く設定でき、DVD用レーザ光源とコリメータレンズとの距離を縮小して光ピックアップ全体のサイズを小さくできる。また、カップリングレンズなどのCD用レーザ光を調整する光学部品も不要化できる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
【0021】
<第1実施形態>
図1には、本実施形態に係る光ピックアップの構成が示されている。従来の光ピックアップと同様に、CD用レーザダイオード10、DVD用レーザダイオード12が設けられ、合波プリズム14にてCD用レーザ光を透過し、DVD用レーザ光を反射して同一光軸上に合波する。合波プリズム14からのレーザ光はコリメータレンズ16にて平行光とされたのち、ミラー18に入射し、ミラー18で反射して対物レンズ20に入射する。CD用レーザダイオード10及びDVD用レーザダイオード12は、信号検出用のディテクタも一体的にモジュール化されたホログラムレーザユニットである。
【0022】
本実施形態における光ピックアップが図6に示された従来の光ピックアップと異なる点は、共通光学系の倍率がCD系に合わせて3〜4倍に設定されていること、コリメータレンズ16の焦点距離がCD系に合わせて短く設定されていること、DVD用レーザダイオード12とコリメータレンズ16との距離が焦点距離に応じて短く設定されていること、並びにCD用レーザダイオード10と合波プリズム14との間の光路上に設けられていたカップリングレンズ13が存在しないこと、である。このような相違は、合波プリズム14の合波面に形成された多層光学薄膜により達成される。多層光学薄膜は、蒸着あるいはスパッタなどの方法により形成される。多層光学薄膜の各層の材料、すなわち屈折率と各層の厚さを調整することで、所望の反射特性あるいは透過特性を得ることができる。
【0023】
図2には、合波プリズム14の合波面に形成された多層光学薄膜の反射特性が示されている。図において、横軸はDVD用レーザ光の入射角θであり、縦軸は反射率である。多層光学薄膜は、基本的には従来と同様にCD用レーザ光を透過し、DVD用レーザ光を反射するダイクロイック膜として機能するが、さらに、DVD用レーザ光に対して入射角がθ0の時に極小となるように各層の屈折率及び厚さが調整される。入射角θ0はDVD用レーザダイオード12から射出するDVD用レーザ光の光軸が合波プリズム14の合波面となす角である。このようにDVD用レーザ光の光軸入射角θ0において反射率が極小となるような特性とすることで、DVD用レーザ光の中心部における強度を減少させ、周縁部における強度に対して相対的に減少させることができる。中心部における入射角はθ0近傍であり、この入射角における反射率が極小となるからである。
【0024】
図3には、本実施形態におけるDVD用レーザ光の強度分布が示されている。(a)は、DVD用レーザダイオード12から射出したレーザ光の強度分布である。強度分布は略ガウス分布となる。一方、(b)は合波プリズム14の合波面で反射したレーザ光の強度分布である。中央部の強度は周縁部の強度に対して相対的に減少しており、(a)に示された強度分布よりもフラットな分布となっていることがわかる。このように、コリメータレンズ16に入射するレーザ光の強度分布がフラット化されているため、(c)に示されるように対物レンズのリム強度が大きくなり、光学倍率がCD系並みの3〜4倍であってもDVD用レーザ光を小さく絞ってDVD表面に照射することができる。
【0025】
本実施形態では、DVD用レーザダイオード12とコリメータレンズ16との距離をCD系並に縮小化でき、カップリングレンズ13が不要となることと相俟って全体のサイズを従来以上に小さくすることができる。
【0026】
また、本実施形態では、単に合波プリズム14の合波面に多層光学薄膜を形成するだけで済むため、汎用レーダダイオードをそのまま使用できる。
【0027】
<第2実施形態>
図4には、本実施形態に係る光ピックアップの構成が示されている。この実施形態においては、合波プリズム14がCD用レーザダイオード10からのCD用レーザ光を反射し、DVD用レーザダイオード12からのDVD用レーザ光を透過してコリメータレンズ16に導く。合波プリズム14の合波面に多層光学薄膜が形成され、DVD用レーザ光の強度分布を補正する。すなわち、DVD用レーザ光の中央部における透過率を周縁部に比べて小さく設定することで強度分布をフラットなものとする。
【0028】
図5には、図4に示された光ピックアップにおける多層光学薄膜の特性が示されている。図において、横軸はDVD用レーザ光の入射角θであり、縦軸は透過率である。本実施形態の多層光学薄膜は、基本的にCD用レーザ光を反射し、DVD用レーザ光を透過するダイクロイック膜として機能するが、さらにDVD用レーザ光に対して入射角θがθ0となる位置で透過率が極小となる特性を備える。θ0はDVD用レーザ光の光軸が合波面となす角である。これにより、DVD用レーザ光の中央部の強度を周縁部の強度に対して相対的に減少させることができる。
【0029】
本実施形態によっても、共通光学系の倍率を3〜4倍とCD系並に小さくでき、コリメータレンズ16の焦点距離も短くしてDVD用レーザダイオード12とコリメータレンズ16との距離を小さくでき、全体のサイズを縮小化できる。また、共通光学系はCD系に合わせているため、CD用レーザ光を補正するカップリングレンズ13も不要となる。
【0030】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、本実施形態においては合波プリズム14の合波面に形成された光学薄膜によりDVD用レーザ光の反射特性あるいは透過特性を調整して強度分布をフラット化しているが、さらに合波面にCD用レーザ光の反射特性あるいは透過特性を調整する第2の光学薄膜を形成することも可能である。
【0031】
また、DVD用レーザ光の光軸入射角において透過率が極小となる透過特性を有する光学膜を合波プリズム14のDVD用レーザ光の入射面側に付加的に設けることもできる。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればDVD用レーザ光源とコリメータレンズとの距離を小さくでき、装置全体のサイズを縮小化することができる。また、カップリングレンズ等の光学部品を不要化して部品点数を削減し、コスト低下を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施形態の構成図である。
【図2】 図1における合波プリズムの反射率特性説明図である。
【図3】 実施形態のDVD用レーザ光強度分布説明図である。
【図4】 他の実施形態の構成図である。
【図5】 図4に示された合波プリズムの透過率特性説明図である。
【図6】 従来の光ピックアップ構成図である。
【図7】 光学倍率が低い場合のDVD用レーザ光強度分布説明図である。
【図8】 光学倍率が高い場合のDVD用レーザ光強度分布説明図である。
【符号の説明】
10 CD用レーザダイオード、12 DVD用レーザダイオード、14 合波プリズム、16 コリメータレンズ、18 ミラー、20 対物レンズ。
Claims (5)
- CD用レーザ光を射出するCD用レーザ光源と、
DVD用レーザ光を射出するDVD用レーザ光源と、
前記CD用レーザ光とDVD用レーザ光を合波して同一光軸上に沿って射出する合波プリズムと、
前記プリズムからのレーザ光を平行にするコリメータレンズと、
前記コリメータレンズからのレーザ光を集光する対物レンズと、
を備える光ピックアップであって、
前記合波プリズムの合波面に、前記DVD用レーザ光の周縁部に対する中心部の強度分布を相対的に減少させる光学膜が形成される
ことを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項1記載の光ピックアップにおいて、
前記合波プリズムは、前記CD用レーザ光を透過するとともに前記DVD用レーザ光を反射して合波し、
前記光学膜は、前記DVD用レーザ光の光軸入射角において反射率が極小となる反射特性を有することを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項1記載の光ピックアップにおいて、
前記合波プリズムは、前記CD用レーザ光を反射するとともに前記DVD用レーザ光を透過して合波し、
前記光学膜は、前記DVD用レーザ光の光軸入射角において透過率が極小となる透過特性を有することを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の光ピックアップにおいて、
前記コリメータレンズは、前記CD用レーザ光に応じた焦点距離を有することを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の光ピックアップを備え、CD及びDVDに記録又は再生を行う光ディスク装置。
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