JP4264406B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光を用いてＣＤ，ＤＶＤなどの光ディスクに信号を記録し、または光ディスクに記録された信号を再生する光ピックアップ装置に関する。

一般に、ＣＤ，ＤＶＤ等の光ディスクに信号を記録し、または光ディスクに記録された信号を再生するために光ピックアップ装置が用いられている。この種の光ピックアップ装置は、半導体レーザなどからなるレーザ光源から出射されるレーザ光を、偏光ビームスプリッタなどの光学系を介して光ディスクに導き、同光ディスクからの反射光を同光学系を介して受光素子に導いている。

また、近年、光ディスクの記憶容量を増大させるため開口数（ＮＡ）の大きい対物レンズを用いた光ピックアップ装置がある。このような光ピックアップ装置においては、大きい開口数（ＮＡ）を得るため使用している２つの対物レンズの間隔誤差および光ディスクの透明基板の厚さ誤差により球面収差が発生する。この球面収差を補正するため、例えば、下記特許文献１に示されるように、レーザ光源から出射されるレーザ光を収差補正レンズ群を介して対物レンズに入射させるようにしている。
特開２０００−１３１６０３号公報

しかしながら、これらの光ピックアップ装置においては、偏光ビームスプリッタ内に入射したレーザ光の一部が乱反射することによって迷光となる。そして、この迷光の一部は、偏光ビームスプリッタおよび他の光学系を介して受光素子に導かれる。また、偏光ビームスプリッタ以外の光学系にレーザ光が入射した際にも、レーザ光の一部が乱反射し迷光となる。そして、この迷光の一部も、偏光ビームスプリッタおよび他の光学系を介して受光素子に導かれる。

この場合、受光素子から出力される受光信号中には、これらの迷光に基づく受光信号が含まれるため、この受光信号に基づいて行われる光ディスクのからの記録信号の再生、対物レンズのフォーカスサーボ制御およびトラックサーボ制御の各精度が悪化するという問題がある。また、対物レンズのフォーカスサーボ制御およびトラックサーボ制御の各精度が悪化することにより光ディスクへの信号の記録精度も悪化するという問題もある。

また、本発明の発明者らは、前記収差補正レンズ群を備えた光ピックアップ装置においては、収差補正レンズ群にレーザ光が入射した際に生じる迷光が他の光学系により生じる迷光よりも大きく、受光素子に入射する迷光の量が収差補正レンズ群を備えない光ピックアップ装置に比べて非常に大きいことを発見した。このことは、同受光素子から出力される受光信号に基づいて行われる光ディスクからの記録信号の再生、対物レンズのフォーカスサーボ制御およびトラックサーボ制御の各精度が更に悪化することを意味する。

本発明は前記問題に対処するためなされたもので、その目的は、光ピックアップ装置内の偏光ビームスプリッタなどの光学系により生じる迷光を除去して、光ディスクからの記録信号の再生、対物レンズのフォーカスサーボ制御およびトラックサーボ制御の各精度を良好にすることが可能な光ピックアップ装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の特徴は、レーザ光を出射するレーザ光源と、光ディスクからの反射光を受光する受光素子と、レーザ光源から出射され所定の偏光方向を有するレーザ光を透過または反射させて光ディスクに導くとともに、同光ディスクからの反射光を透過または反射させて受光素子に導く偏光ビームスプリッタとを備えた光ピックアップ装置において、偏光ビームスプリッタと受光素子との間の前記反射光の光路上に、反射光の偏光方向と同じ偏光方向を有する光のみを透過または反射させて受光素子の方向に導く第１の偏光光学器と、第１の偏光光学器と受光素子との間の前記反射光の光路上に、反射光の偏光方向と同じ偏光方向を有する光のみを透過または反射させて受光素子に導く第２の偏光光学器とを配置したことにある。

この場合、前記第１の偏光光学器を、例えば、偏光ビームスプリッタまたは偏光子にするとよい。また、前記第２の偏光光学器を、例えば、偏光ビームスプリッタまたは偏光子にするとよい。

このように構成した本発明においては、偏光ビームスプリッタと受光素子との間に、光ディスクからの反射光の偏光方向と同一の偏光方向を有するレーザ光のみを受光素子の方向に導く第１の偏光光学器を配置した。これにより、受光素子には、光ディスクからの反射光のみが入射する。受光素子は、同光ディスクからの反射光のみに基づいて検出信号を生成する。この結果、この検出信号に基づいて行われる光ディスクからの記録信号の再生、対物レンズのフォーカスサーボ制御およびトラックサーボ制御の各精度が良好となる。また、光ディスクに信号を記録する際には、対物レンズのフォーカスサーボ制御およびトラックサーボ制御の各精度が良好となることによって、信号の記録精度も良好となる。さらに、偏光ビームスプリッタから導かれる迷光の量が多く、迷光の一部が第１の偏光光学器を透過する場合であっても、第1の偏光光学器と前記受光素子との間に配置した第２の偏光光学器によって同一部の迷光が受光素子に導かれることを防止できる。この結果、偏光ビームスプリッタから導かれる迷光の量が多い場合であっても、受光素子に光ディスクＤＫからの反射光のみを導くことができる。

また、本発明の他の特徴は、前記レーザ光源と前記偏光ビームスプリッタとの間のレーザ光の光路上に、レーザ光源から出射され所定の偏光方向を有するレーザ光のみを透過または反射させて偏光ビームスプリッタに導く第３の偏光光学器を配置したことにある。

これによれば、第３の偏光光学器から出射されるレーザ光は所定の偏光方向を有するレーザ光のみとなる。これにより、同レーザ光を入射する光学系、例えば、偏光ビームスプリッタにおいて生じる迷光は、所定の偏光方向を有する迷光のみとなり同所定の偏光方向以外の偏光方向を有する迷光が生じないため、発生する迷光の総量を減らすことができる。この結果、第１の偏光光学器に導かれる迷光の総量が減少し、より効果的に光ディスクからの反射光のみを受光素子に導くことができる。

以下、本発明に係る光ピックアップ装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、ＣＤ，ＤＶＤなどの光ディスクＤＫにレーザ光を照射して信号の記録および再生を行う光ピックアップ装置の全体概略図である。この光ピックアップ装置は、レーザ光が出射されるレーザ光源１１と光ディスクＤＫとの間に、コリメートレンズ１２、偏光ビームスプリッタ１３、収差補正レンズ群１４、１／４波長板１５および対物レンズ１６を備えている。

レーザ光源１１は、半導体レーザで構成されており、主にＰ偏光の偏向方向を有するレーザ光を出射する。ここでＰ偏向の偏光方向を有するレーザ光とは、直線偏光のうち入射面に対して平行に振動する光である。このレーザ光源１１は、図示しないコントローラにより制御されて所定の光量のレーザ光を出射する。レーザ光源１１から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ１２により平行光に変換された後、偏光ビームスプリッタ１３に入射する。

偏光ビームスプリッタ１３は、入射した光を偏光方向に応じて分光する偏光光学器である。具体的には、入射したレーザ光のうちＰ偏光のレーザ光の一部を透過させて収差補正レンズ群１４に導くとともに、他の一部のＰ偏光のレーザ光およびＰ偏光以外の偏光方向を有するレーザ光、例えば、Ｐ偏光に対して垂直方向に振動するＳ偏光のレーザ光を入射方向に直交する方向（図示左側）に反射させる。実際には、大部分のＰ偏光のレーザ光を透過させる。

収差補正レンズ群１４は、一対の凸レンズ１４ａと凹レンズ１４ｂとから構成されており、後述する対物レンズ１６および光ディスクＤＫの透明基板によって生じる球面収差を補正するレンズ群である。具体的には、入射したレーザ光に対して対物レンズ１６および光ディスクＤＫの透明基板によって生じる球面収差と反対符号の球面収差を生じさせて１／４波長板１５に導く。１／４波長板１５は、入射したレーザ光の直線偏光を円偏光に変換して対物レンズ１６に導く。対物レンズ１６は、一対の第１レンズ１６ａおよび第２レンズ１６ｂから構成されており、入射したレーザ光を光ディスクＤＫ上に集光する。

一方、偏光ビームスプリッタ１３によって入射方向と直交する方向に反射されたレーザ光の光軸上には、集光レンズ１７および光量検出器１８が設けられている。集光レンズ１７は、入射したレーザ光を光量検出器１８上に集光する。光量検出器１８は、フォトダイオードなどからなる受光素子であり、受光したレーザ光の光量に対応した検出信号に変換して出力する。この検出信号は、図示しないコントローラによりレーザ光源１１から出射されるレーザ光の光量制御に用いられる。

光ディスクＤＫ上に集光されたレーザ光は、同光ディスクＤＫにより反射され、反射光として対物レンズ１６、１／４波長板１５および収差補正レンズ群１４を介して再度偏光ビームスプリッタ１３に入射する。偏光ビームスプリッタ１３は、入射した反射光を入射方向と直交する方向（図示右側）に反射させる。偏光ビームスプリッタ１３を反射した反射光の光軸上には、集光レンズ１９、シリンドリカルレンズ２０、偏光ビームスプリッタ２１およびフォトディテクタ２２が設けられている。

集光レンズ１９は、偏光ビームスプリッタ１３を反射した反射光をシリンドリカルレンズ２０および偏光ビームスプリッタ２１を介してフォトディテクタ２２上に集光させる。シリンドリカルレンズ２０は、透過した反射光に非点収差を生じさせる光学系である。偏光ビームスプリッタ２１は、前記した偏光ビームスプリッタ１３と同様に入射した光を偏光方向に応じて分光する偏光光学器である。具体的には、入射した反射光の偏光方向のうち、Ｓ偏光のレーザ光を透過させてフォトディテクタ２２に導くとともに、Ｐ偏光のレーザ光を入射方向に直交する方向（図示下側）に反射させる。

フォトディテクタ２２は、分割線で区切られた４つの同一正方形状の受光素子からなる４分割受光素子によって構成されており、各受光素子は受光量に比例した検出信号をそれぞれ受光信号として出力する。この受光信号は、図示しない信号再生回路、フォーカスサーボ制御回路およびトラックサーボ制御回路などに供給され、光ディスクＤＫに記録されている信号の再生、対物レンズ１６のフォーカスサーボ制御およびトラックサーボ制御に用いられる。

このように構成された光ピックアップ装置を使用するに際しては、対物レンズ１６の上方における所定の位置にＣＤ，ＤＶＤなどの光ディスクＤＫを配置して、光ピックアップ装置を備えた図示しない光ディスク装置の電源を投入し、光ディスクＤＫを回転させるとともにレーザ光源１１からレーザ光を出射させる。このレーザ光源１１からのレーザ光の出射は、光ディスク装置内の図示しないレーザ駆動回路によって制御されており、光ディスクＤＫに記録されている信号を再生する場合には、連続的な一定レベルのレーザ光を出射する。また、光ディスクＤＫに信号を記録する場合には、記録される信号に応じた矩形波状のレーザ光を出射する。本作動説明においては、光ディスクＤＫに記録されている信号を再生する場合を一例として説明する。したがって、レーザ光源１１は、連続的な一定レベルのレーザ光を出射する。

レーザ光源１１から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ１２を介して偏光ビームスプリッタ１３に入射する。偏光ビームスプリッタ１３に入射したレーザ光のうち、大部分のＰ偏光のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１３を透過して収差補正レンズ群１４を介して１／４波長板１５に入射する。１／４波長板１５に入射したレーザ光は、直線偏光が円偏光に変換された後、対物レンズ１６を介して光ディスクＤＫ上に集光される。

一方、偏光ビームスプリッタ１３に入射したレーザ光のうち、他の一部のＰ偏光のレーザ光およびＰ偏光以外の偏光方向を有するレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１３によって反射されて集光レンズ１７を介して光量検出器１８に入射する。光量検出器１８は、受光量に対応する検出信号を図示しないコントローラに出力する。これにより、レーザ光源１１から出射されるレーザ光の光量が一定レベルに維持される。

光ディスクＤＫからの反射光は、対物レンズ１６を介して１／４波長板１５に入射する。１／４波長板１５に入射した反射光は、直線偏光が円偏光に変換された後、収差補正レンズ群１４を介して偏光ビームスプリッタ１３に入射する。この場合、偏光ビームスプリッタ１３に入射する反射光は、１／４波長板を２回透過していることからレーザ光の偏光軸が９０度回転された光、すなわち、Ｓ偏光の光となっている。したがって、偏光ビームスプリッタ１３は、入射した反射光の大部分を反射させて集光レンズ１９およびシリンドリカルレンズ２０を介して偏光ビームスプリッタ２１に導く。

この場合、偏光ビームスプリッタ２１には、光ディスクＤＫからの反射光のほかに偏光ビームスプリッタ１３から導かれる迷光も入射する。すなわち、レーザ光源１１から偏光ビームスプリッタ１３に入射したレーザ光および偏光ビームスプリッタ１３を透過または反射したレーザ光の一部が迷光となって偏光ビームスプリッタ２１に入射する。

具体的には、例えば、図２のレーザ光線ａが示すように、偏光ビームスプリッタ１３を透過したレーザ光の一部が収差補正レンズ１４ａによって反射され迷光となり、その一部が、偏光ビームスプリッタ１３に再び入射する。この迷光はＰ偏光であるためその大部分が偏光ビームスプリッタ１３を透過するが、一部は反射されて偏光ビームスプリッタ２１に導かれる。また、レーザ光線ｂが示すように、偏光ビームスプリッタ１３に入射したレーザ光の一部が、偏光ビームスプリッタ１３内の内壁面を反射して迷光となる。この迷光もＰ偏光であるため、その大部分が偏光ビームスプリッタ１３を透過するが、一部は反射されて偏光ビームスプリッタ２１に導かれる。

また、レーザ光線ｃが示すように、偏光ビームスプリッタ１３を反射したレーザ光の一部が光量検出器１８によって反射され迷光となり、その一部が、偏光ビームスプリッタ１３に再び入射する。この迷光は、Ｐ偏光およびＰ偏光以外の偏光方向を有する光である。このため、Ｐ偏光の迷光は、偏光ビームスプリッタ１３を透過して偏光ビームスプリッタ２１に導かれ、Ｐ偏光以外の直線変更のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１３によって反射される。また、レーザ光線ｄが示すように、偏光ビームスプリッタ１３に入射したレーザ光の一部が、偏光ビームスプリッタ１３内の内壁面を反射して迷光となる。この迷光もＰ偏光およびＰ偏光以外の偏光方向を有する光であるため、Ｐ偏光の迷光は、偏光ビームスプリッタ１３を透過して偏光ビームスプリッタ２１に導かれ、Ｐ偏光以外の直線変更のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１３によって反射される。

したがって、偏光ビームスプリッタ２１には、光ディスクＤＫからのＳ偏光の反射光と偏光ビームスプリッタ１３からのＰ偏光の迷光とが入射する。偏光ビームスプリッタ２１は、Ｓ偏光の光を透過させるとともにＰ偏光の光を反射するため、光ディスクＤＫからの反射光は透過してフォトディテクタ２２に導かれるとともに、偏光ビームスプリッタ１３からの迷光は反射される。したがって、フォトディテクタ２２には、光ディスクＤＫからの反射光のみが入射することになる。

フォトディテクタ２２は、受光した反射光の光量に応じた検出信号を図示しない信号再生回路、フォーカスサーボ制御回路およびトラックサーボ制御回路等に出力する。信号再生回路、フォーカスサーボ制御回路およびトラックサーボ制御回路は、同検出信号、すなわち、光ディスクＤＫからの反射光にのみに基づいて、光ディスクＤＫからの記録信号の再生、対物レンズ１６のフォーカスサーボ制御およびトラックサーボ制御を行う。

上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、発生した迷光をフォトディテクタ２２に導く偏光ビームスプリッタ１３と光ディスクＤＫからの反射光に基づいて検出信号を生成するフォトディテクタ２２との間に、光ディスクＤＫからの反射光のみを透過させてフォトディテクタ２２に導く偏光ビームスプリッタ２１を配置した。これにより、フォトディテクタ２２には、光ディスクＤＫからの反射光のみ入射され、検出信号は同反射光のみに基づいて生成される。この結果、この検出信号に基づいて行われる光ディスクＤＫからの記録信号の再生、対物レンズ１６のフォーカスサーボ制御およびトラックサーボ制御の各精度が良好となる。また、光ディスクＤＫに信号を記録する際においては、対物レンズ１６のフォーカスサーボ制御およびトラックサーボ制御の各精度が良好となることによって、光ディスクＤＫへの信号の記録精度も良好となる。

さらに、本発明の実施にあたっては、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更も可能である。

上記実施形態においては、光ディスクＤＫからの反射光を透過させるとともに、偏光ビームスプリッタ１３からの迷光を反射させる偏光光学器として偏光ビームスプリッタ２１を用いたが、光ディスクＤＫからの反射光のみをフォトディテクタ２２に導く偏光光学器であれば、これに限定されるものではない。例えば、偏光ビームスプリッタ２１に代えて、光ディスクＤＫからの反射光と同一の偏光方向を有する光のみを透過する偏光子を配置してフォトディテクタ２２に導くようにしてもよい。これによっても、偏光ビームスプリッタ１３からの迷光を除去して光ディスクＤＫからの反射光のみをフォトディテクタ２２に導くことができる。

また、上記実施形態においては、偏光ビームスプリッタ１３からの迷光を反射させる偏光ビームスプリッタ２１を１つ設けるようにしたが、これに限定されるものではなく、２つ以上設けるようにしてもよい。例えば、図３に示すように、上記実施形態における偏光ビームスプリッタ２１に代えて、光ディスクＤＫからの反射光のみを透過する第１の偏光光学器としての偏光子２１ａおよび第２の偏光光学器としての偏光子２１ｂを設ける。この場合、偏光ビームスプリッタ１３から導かれる迷光は偏光子２１ａを透過することができない。しかし、偏光ビームスプリッタ１３から導かれる迷光の量が多く、迷光の一部が偏光子２１ａを透過した場合（図３のレーザ光線ａ，ｂ，ｃ，ｄ）であっても、偏光子２１ｂによってこの一部の迷光がフォトディテクタ２２に導かれることを防止できる。この結果、偏光ビームスプリッタ１３から導かれる迷光の量が多い場合であっても、フォトディテクタ２２に光ディスクＤＫからの反射光のみを導くことができる。

また、上記実施形態においては、偏光ビームスプリッタ１３などによって生じた迷光を偏光ビームスプリッタ２１によってフォトディテク２２に入射することを防止したが、これに加えて、偏光子などの偏光光学器を用いてＰ偏光以外の偏光成分の迷光を除去し、偏光ビームスプリッタ２１を透過してしまう迷光を除去することもできる。具体的には、図４に示すように、上記実施形態に係る光ピックアップ装置内におけるコリメートレンズ１２と偏光ビームスプリッタ１３との間のレーザ光の光軸上に、第３の偏光光学器としての偏光子２３を配置する。偏光子２３は、レーザ光源１１から出射されるＰ偏光のレーザ光のみを透過させる偏光光学器である。

レーザ光源１１から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ１２を介して偏光子２３に入射する。この場合、レーザ光源１１から出射されるレーザ光はＰ偏光の偏光方向を有するレーザ光であるが、厳密には他の偏光方向も僅かながら有している。したがって、偏光子２３は、これらの他の偏光方向を有するレーザ光（図４のレーザ光線ｅ）を透過させず、Ｐ偏光のレーザ光のみを偏光ビームスプリッタ１３に導く。これにより偏光ビームスプリッタ１３などにおいて生じる迷光は、Ｐ偏光の迷光のみとすることができる。この結果、偏光ビームスプリッタ２１を透過してしまう偏光成分の迷光が除去され、より効果的に光ディスクＤＫからの反射光のみをフォトディテクタ２２に導くことができる。

また、上記実施形態においては、光ディスクＤＫからのＳ偏光の反射光を透過させるとともに、偏光ビームスプリッタ１３からのＰ偏光の迷光を反射させる偏光ビームスプリッタ２１を用いたが、光ディスクＤＫからの反射光のみをフォトディテクタ２２に導くようにすれば、これに限定されるものではない。例えば、光ディスクＤＫからのＳ偏光の反射光を反射させてフォトディテクタ２２に導くとともに、偏光ビームスプリッタ１３からのＰ偏光の迷光を透過させる偏光ビームスプリッタ２１を用いるようにしてもよい。これによっても、偏光ビームスプリッタ１３からの迷光を除去して光ディスクＤＫからの反射光のみをフォトディテクタ２２に導くことができる。

また、上記実施形態においては、レーザ光源１１から出射されたレーザ光を透過させて光ディスクＤＫに導くとともに、同光ディスクＤＫからの反射光を反射させてフォトディテクタ２２に導く偏光ビームスプリッタ１３を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、レーザ光源１１から出射されたレーザ光を反射させて光ディスクＤＫに導くとともに、同光ディスクＤＫからの反射光を透過させて偏光ビームスプリッタ２１に導く偏光ビームスプリッタ１３を用いるようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る光ピックアップ装置の全体を示す概略図である。 図１の光ピックアップ装置における迷光の状態を示す説明図である。 本発明の変形例に係る光ピックアップ装置の全体と同光ピックアップ装置における迷光の状態を示す説明図である。 本発明の他の変形例に係る光ピックアップ装置の全体と同光ピックアップ装置における迷光の状態を示す説明図である。

符号の説明

ＤＫ…光ディスク、１１…レーザ光源、１３…偏光ビームスプリッタ、１４…収差補正レンズ群、１５…１／４波長板、１６…対物レンズ、２１…偏光ビームスプリッタ、２１ａ，２１ｂ…偏光子、２２…フォトディテクタ、２３…偏光子。

Claims (2)

1. レーザ光を出射するレーザ光源と、
   光ディスクからの反射光を受光する受光素子と、
   前記レーザ光源から出射され所定の偏光方向を有するレーザ光を透過または反射させて前記光ディスクに導くとともに、同光ディスクからの反射光を透過または反射させて前記受光素子に導く偏光ビームスプリッタとを備えた光ピックアップ装置において、
   前記偏光ビームスプリッタと前記受光素子との間の前記反射光の光路上に、前記反射光の偏光方向と同じ偏光方向を有する光のみを透過または反射させて前記受光素子の方向に導く第１の偏光光学器と、
   前記第１の偏光光学器と前記受光素子との間の前記反射光の光路上に、前記反射光の偏光方向と同じ偏光方向を有する光のみを透過または反射させて前記受光素子に導く第２の偏光光学器とを配置したことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 請求項１に記載の光ピックアップ装置において、さらに、
   前記レーザ光源と前記偏光ビームスプリッタとの間の前記レーザ光の光路上に、前記レーザ光源から出射され所定の偏光方向を有するレーザ光のみを透過または反射させて前記偏光ビームスプリッタに導く第３の偏光光学器を配置した光ピックアップ装置。

Images