JP4359189B2 - Optical pickup device - Google Patents
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Description
本発明は、光ピックアップ装置に関し、特に記録型光ピックアップ装置において半導体レーザの有する固有ノイズによって生じる再生特性劣化を抑制する手段、並びに、前記手段を応用し、光ディスクの信号記録層上に形成されたカバー層の厚さが基準値からずれることによって生じる球面収差を補正することができる、光ピックアップ装置に関する。 The present invention relates to an optical pickup device, and more particularly to means for suppressing deterioration of reproduction characteristics caused by intrinsic noise of a semiconductor laser in a recording type optical pickup device, and the above means are applied to be formed on a signal recording layer of an optical disc. The present invention relates to an optical pickup device that can correct spherical aberration caused by deviation of the thickness of a cover layer from a reference value.
近年、光ディスクは、映像データ、音声データ、コンピュータデータ等のデータを記録する媒体として広く使用されており、光ディスクに対する高記録密度化(大容量化)、高速記録への要求は、ますます強くなっており、昨今、青紫色の半導体レーザを利用した大容量光ディスク装置が製品化され始めている。 In recent years, optical discs have been widely used as media for recording data such as video data, audio data, and computer data, and the demand for higher recording density (higher capacity) and high-speed recording for optical discs is increasing. Recently, large-capacity optical disk devices using blue-violet semiconductor lasers have begun to be commercialized.
光源として半導体レーザを用いた光ディスク装置ではレーザノイズにより再生特性が劣化するという現象がある。レーザノイズは2種類に分類でき、1つは戻り光が無い場合に生じる固有ノイズ、もう1つは戻り光を戻した場合に加算される戻り光ノイズである。通常、ノイズ評価は次のようなRIN(Relative Intensity Noise)値を用いる。ここで、Pはレーザ出力、Δfは測定帯域幅である。
RIN={(ノイズ強度)2/P2}/Δf [dB/Hz]
光ピックアップ装置の場合、半導体レーザの出力したレーザ光が光ディスクにて反射した後、どうしても半導体レーザに戻ってしまう。その戻り光量により戻り光ノイズは発生する。この戻り光ノイズは半導体レーザを単一モードで発振させた場合に最も大きくなる傾向があるため、通常、再生時にはレーザ光に高周波重畳を印加し、マルチモード化してこの戻り光ノイズを最小限に抑えている。
In an optical disk apparatus using a semiconductor laser as a light source, there is a phenomenon that reproduction characteristics deteriorate due to laser noise. Laser noise can be classified into two types, one is inherent noise that occurs when there is no return light, and the other is return light noise that is added when return light is returned. Usually, the noise evaluation uses the following RIN (Relative Intensity Noise) values. Here, P is the laser output and Δf is the measurement bandwidth.
RIN = {(noise intensity) 2 / P 2 } / Δf [dB / Hz]
In the case of an optical pickup device, the laser beam output from the semiconductor laser is inevitably returned to the semiconductor laser after being reflected by the optical disk. Return light noise is generated by the amount of return light. This return light noise tends to become the largest when the semiconductor laser is oscillated in a single mode. Therefore, normally, high-frequency superimposition is applied to the laser light during reproduction to make it multimode to minimize this return light noise. It is suppressed.
又、固有ノイズは、レーザ光のもつ光強度のゆらぎに相当する。青紫色半導体レーザの固有ノイズ特性の例を図8に示す。同図に示すように固有ノイズは半導体レーザの出射パワーが低いほど、RIN即ちノイズが高いという傾向を有している。 In addition, the intrinsic noise corresponds to fluctuations in the light intensity of the laser light. An example of intrinsic noise characteristics of a blue-violet semiconductor laser is shown in FIG. As shown in the figure, the intrinsic noise has a tendency that the RIN, that is, the noise is higher as the emission power of the semiconductor laser is lower.
従って、固有ノイズの面から考慮するとレーザ光の出射パワーはできるだけ高出力で利用するのが好ましい。勿論、ディスクの再生パワーはメディアによって概ね規定されており、光ピックアップ装置の対物レンズから出力する光スポットのパワーは規定値にて利用しなければならないため、光学系の光効率(光スポットパワー/レーザ光出射パワー)を好ましく設定することになる。具体的には光学効率を落とし、対物レンズの出射パワーは規定値とした場合に、半導体レーザからの出射パワーはなるべく大きくなるように光学系を構成することにより、半導体レーザの固有ノイズを抑えることができ、再生性能が向上する。 Therefore, considering the inherent noise, it is preferable to use the laser beam emission power as high as possible. Of course, the reproduction power of the disc is generally defined by the media, and the power of the light spot output from the objective lens of the optical pickup device must be used at the specified value. Therefore, the optical efficiency of the optical system (light spot power / (Laser light emission power) is preferably set. Specifically, by reducing the optical efficiency and setting the output power of the objective lens to the specified value, the optical system is configured so that the output power from the semiconductor laser is as large as possible, thereby suppressing the intrinsic noise of the semiconductor laser. Playback performance is improved.
このような光ディスクは、信号記録層上に光を透過するカバー層を有しており、カバー層を介して信号記録層に光を集光することによりデータの記録/再生が行なわれる。信号記録層に光を集光する対物レンズは、カバー層の厚さが基準値(光ディスクの規格値の標準値)の時に、信号記録層上で球面収差が最小となるように設計されている。このため、光ディスクの片面に複数の信号記録層がある場合、又はカバー層の厚さに製造上のばらつきがある場合など、カバー層の厚さが基準値からずれていると球面収差が発生し、記録/再生特性が劣化する。 Such an optical disc has a cover layer that transmits light on the signal recording layer, and data is recorded / reproduced by condensing the light onto the signal recording layer through the cover layer. The objective lens that focuses light on the signal recording layer is designed so that spherical aberration is minimized on the signal recording layer when the thickness of the cover layer is a reference value (standard value of the standard value of the optical disc). . For this reason, spherical aberration occurs when the thickness of the cover layer deviates from the reference value, such as when there are multiple signal recording layers on one side of the optical disk, or when the thickness of the cover layer varies in manufacturing. Recording / reproduction characteristics deteriorate.
特許文献1には、カバー層の厚さが基準値からずれることによって発生する球面収差を補正するため、2枚の凸レンズ、または1枚の凸レンズと1枚の凹レンズからなるビームエキスパンダをコリメータレンズと対物レンズの間の平行光中に配置し、これら2枚のレンズ間の距離を調整して、光の平行度を調整する光ピックアップ装置が開示されている。 In Patent Document 1, a collimator lens is provided with two convex lenses or a beam expander composed of one convex lens and one concave lens in order to correct spherical aberration that occurs when the thickness of the cover layer deviates from a reference value. An optical pickup device is disclosed that is arranged in parallel light between the lens and the objective lens, and adjusts the parallelism of the light by adjusting the distance between the two lenses.
この光ピックアップ装置は、カバー層の厚さが基準値からずれている時、ビームエキスパンダによって対物レンズへの入射光を平行光から拡散光又は収束光に変換する。そして、カバー層の厚さが基準値からずれることによって発生する球面収差を、対物レンズで発生する球面収差により相殺し、信号記録層上での球面収差を記録/再生にほぼ影響しない程度まで軽減するものである。
半導体レーザの固有ノイズを低減するには、光ピックアップ装置の光学効率を低く設計し、対物レンズの出射光パワーが規定値の際に半導体レーザの出射パワーをなるべく大きくなるようにすれば良いが、再生専用の光ピックアップ装置であればこのような光学系を構成することも可能であるが、記録型光ピックアップ装置の場合、記録時の記録パワーを確保するために光学効率をむやみに落とすことができない。
In order to reduce the intrinsic noise of the semiconductor laser, the optical efficiency of the optical pickup device is designed to be low, and the output power of the semiconductor laser should be as large as possible when the output light power of the objective lens is a specified value. It is possible to configure such an optical system as long as it is a read-only optical pickup device. However, in the case of a recording optical pickup device, the optical efficiency may be reduced unnecessarily in order to secure recording power during recording. Can not.
本発明は、このような半導体レーザの有する固有ノイズをできるだけ軽減した状態で再生を行うと共に、記録の際はできるだけ記録パワーを確保するように、再生時と記録時において光学効率を可変できる光ピックアップ装置を提供することを目的とする。又、本発明の他の目的は、光ディスクのカバー層の厚さに製造上のばらつきがある場合、或いは光ディスクの片面に複数の信号記録層がある場合等に生じる球面収差を補正することが可能である光ピックアップ装置を提供することである。 The present invention is an optical pickup capable of performing reproduction while reducing the intrinsic noise of such a semiconductor laser as much as possible, and varying optical efficiency during reproduction and recording so as to ensure as much recording power as possible during recording. An object is to provide an apparatus. Another object of the present invention is to correct spherical aberration that occurs when the thickness of the cover layer of the optical disc has manufacturing variations or when there are multiple signal recording layers on one side of the optical disc. It is providing the optical pick-up apparatus which is.
第1の発明は、信号記録層の上にカバー層が形成されている光ディスクの記録再生を行う光ピックアップ装置であって、光源と、前記光源からの光を前記カバー層を透過して前記信号記録層に集光させる対物レンズと、前記光源からの光を前記対物レンズに入射させるコリメータレンズと、前記光源から前記コリメータレンズに向けて順次配置されるダイバージェントレンズ及び補正レンズと、前記光源と前記ダイバージェントレンズとの距離を変えるために前記ダイバージェントレンズを光軸に沿って移動させるダイバージェントレンズ移動手段と、前記補正レンズと前記コリメータレンズとの距離を変えるために前記補正レンズを光軸に沿って移動させる補正レンズ移動手段と、を備え、前記光源と前記ダイバージェントレンズとの距離、及び前記補正レンズと前記コリメータレンズとの距離を変えることによって光学効率を記録時に第1の状態に設定し、再生時に第1の状態より光学効率の低い第2の状態に設定することを特徴とする光ピックアップ装置である。 1st invention is the optical pick-up apparatus which records and reproduces the optical disk in which the cover layer is formed on the signal recording layer, Comprising: The light from the said light source permeate | transmits the said cover layer, and the said signal An objective lens for focusing on the recording layer; a collimator lens for causing the light from the light source to enter the objective lens; a divergent lens and a correction lens sequentially arranged from the light source toward the collimator lens; and the light source; A divergent lens moving means for moving the divergent lens along an optical axis in order to change a distance from the divergent lens; and an optical axis for changing the distance between the correction lens and the collimator lens. Correction lens moving means for moving along the distance between the light source and the divergent lens And optical efficiency is set to a first state at the time of recording by changing the distance between the correction lens and the collimator lens, and characterized in that when setting the first second state lower optical efficiency than state playback This is an optical pickup device.
第2の発明は、第1の発明の光ピックアップ装置において、光学効率設定後に、更に前記補正レンズと前記コリメータレンズとの距離を信号記録層での球面収差を補正するように微調整することによって前記対物レンズへの入射光を平行光、拡散光、収束光のうちのいずれかにするものである。 According to a second invention, in the optical pickup device of the first invention, after the optical efficiency is set, the distance between the correction lens and the collimator lens is further finely adjusted so as to correct the spherical aberration in the signal recording layer . The incident light to the objective lens is any one of parallel light, diffused light, and convergent light.
光学効率を第1の状態又は第2の状態のうちのいずれかに設定した後に、補正レンズのみを補正レンズ移動手段により光軸に沿って移動させることにより補正レンズとコリメータレンズとの距離を微調整し、コリメータレンズから出射された光を平行光、拡散光、収束光のうちのいずれかにする。コリメータレンズからの出射光は、対物レンズによって光ディスクのカバー層を通して信号記録層に集光される。従って、カバー層の厚さが基準値からずれた場合、補正レンズを光軸に沿って移動させて、対物レンズへの入射光を平行光から拡散光又は収束光にする。この結果、カバー層の厚さが基準値からずれたことによって生じた球面収差は、対物レンズからの射出光に発生する逆方向の球面収差によって相殺される。このため、信号記録層上の球面収差を抑制することができる。 After the optical efficiency is set to either the first state or the second state, only the correction lens is moved along the optical axis by the correction lens moving means, thereby reducing the distance between the correction lens and the collimator lens. The light emitted from the collimator lens is adjusted to one of parallel light, diffused light, and convergent light. Light emitted from the collimator lens is condensed on the signal recording layer through the cover layer of the optical disk by the objective lens. Therefore, when the thickness of the cover layer deviates from the reference value, the correction lens is moved along the optical axis, and the incident light to the objective lens is changed from parallel light to diffused light or convergent light. As a result, the spherical aberration caused by the deviation of the thickness of the cover layer from the reference value is canceled out by the reverse spherical aberration generated in the light emitted from the objective lens. For this reason, spherical aberration on the signal recording layer can be suppressed.
第3の発明は、第1又は2の発明の光ピックアップ装置において、補正レンズが1枚の凹レンズとなっているものである。このため、光ピックアップ装置を小型化できる。 According to a third invention, in the optical pickup device of the first or second invention, the correction lens is a single concave lens. For this reason, an optical pick-up apparatus can be reduced in size.
第4の発明は、第1乃至3のいずれかの発明の光ピックアップ装置において、光ディスクの種類に応じてダイバージェントレンズと補正レンズを光軸に沿って移動させるものである。ROMディスク、R/RWディスク、単層ディスク、二層ディスク等の光ディスクの種類に応じてダイバージェントレンズと補正レンズを光軸に沿って移動させることができるため、各々の光ディスクについて光学効率の変更及び球面収差補正をすることができる。 According to a fourth invention, in the optical pickup device according to any one of the first to third inventions, the divergent lens and the correction lens are moved along the optical axis in accordance with the type of the optical disk. Since the divergent lens and correction lens can be moved along the optical axis according to the type of optical disk such as ROM disk, R / RW disk, single-layer disk, double-layer disk, etc., the optical efficiency of each optical disk can be changed. And spherical aberration correction.
本発明によれば、半導体レーザの有する固有ノイズをできるだけ軽減した状態で再生を行うと共に、記録の際はできるだけ記録パワーを確保するように、再生時と記録時において光学効率を可変することができる。又、光ディスクのカバー層の厚さに製造上のばらつきがある場合、或いは光ディスクの片面に複数の信号記録層がある場合等に生じる球面収差を補正することが可能となる。 According to the present invention, reproduction can be performed with the intrinsic noise of the semiconductor laser reduced as much as possible, and the optical efficiency can be varied between reproduction and recording so as to ensure recording power as much as possible during recording. . In addition, it is possible to correct spherical aberration that occurs when the thickness of the cover layer of the optical disc has manufacturing variations or when there are a plurality of signal recording layers on one side of the optical disc.
本発明の上述の目的,その他の目的,特徴,および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
The above object, other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.
図1(a)〜図1(c)を参照して、この実施例の高密度光ディスク(以下この実施例では光ディスクという)19の記録/再生を行うことができる光ピックアップ装置10について説明する。図1(a)〜図1(c)には、光ピックアップ装置10の斜視図、平面図及び側面図がそれぞれ示されている。
With reference to FIGS. 1A to 1C, an
まず、光源である青紫色半導体レーザ11(以下、半導体レーザという)から光ディスク19上に集光するまでの光路(往路)について説明する。半導体レーザ11から出射された直線偏光のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ12に入射する。尚、半導体レーザ11の出射光は±5.4度程の広がりをもつ拡散光である。偏光ビームスプリッタ12は半導体レーザ側から入射した直線偏光をほぼ透過する。偏光ビームスプリッタ12を透過したレーザ光は、1/4波長板13に入射し、直線偏光から円偏光に変換される。円偏光に変換されたレーザ光は、ダイバージェントレンズ14によってその広がり角度を緩やかにされ、その後、補正レンズ15により広がり角度を広くされる。尚、補正レンズとしては凸レンズを使用することもできるが、凹レンズとする方が光ピックアップ装置を小型化できるので好ましい。ダイバージェントレンズ14及び補正レンズ15は、光学効率の調整、及び球面収差の度合いによって光軸方向(X方向)に沿って移動できるようになっており、その位置関係についての詳細は後述する。補正レンズ15を透過した光は、立ち上げミラー16により入射光の大部分が反射して対物レンズ18が配置されている方向(+Z方向)に進み、コリメータレンズ17により平行光となって、対物レンズ18に入射し、対物レンズ18により平行光は絞られ、光ディスク19の信号記録層に集光される。尚、前記立ち上げミラー16に入射した光の一部は透過し、立ち上げミラーの後ろに配置されたフロントモニタダイオード23に入射する。フロントモニタダイオード23は光検出器であり、入射光に応じた電気信号を出力し、半導体レーザ11の出力パワーを制御するAPC(Automatic Power Control)制御に利用する。
First, an optical path (outward path) from the light source blue-violet semiconductor laser 11 (hereinafter referred to as a semiconductor laser) to condensing on the
次に、光ディスク19の信号記録層からの反射光の光路(復路)について説明する。光ディスク19の信号記録層によって反射された円偏光のレーザ光は、再び対物レンズ18、コリメータレンズ17を透過後、立ち上げミラー16によって補正レンズ15が配置された方向(−X方向)に反射される。次いで、反射された円偏光のレーザ光は、補正レンズ15、ダイバージェントレンズ14、1/4波長板13を透過し、該1/4波長板13によって、円偏光から直線偏光に変換される。尚、復路では光ディスクでの反射により円偏光の方向が往路と反対となるため、前記1/4波長板13にて直線偏光になるレーザ光の偏光方向は、往路、即ち半導体レーザ11から射出された直線偏光の偏光方向に対して90度回転したものとなる。よって、直線偏光に変換されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ12によって、入射方向と90度の角度をなす方向(プラスY方向)に反射される。偏光ビームスプリッタ12によって反射された光は、フォーカスサーボができるように非点収差を引き起こす検出レンズ20を透過した後、光検出器21に入射する。前記光検出器21はフォトダイオードからなり、入射した光の強度に応じた信号を出力するものであり、田の字のように4つの検出部に分割された周知の4分割センサを備えている。各々の分割検出部の出力(a〜d)を元に図示しない制御装置にて、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号等のサーボ用エラー信号を演算生成する。又、分割検出部の出力(a〜d)の総和が光ディスク上の信号記録層の情報を表すRF信号となる。
Next, the optical path (return path) of the reflected light from the signal recording layer of the
次に、図2を参照して光学効率の変更方法について説明する。尚、同図においては、光学効率の変更に主眼を置き、光学効率に影響を及ぼさない光学部品、光検出器等は省略している。11は半導体レーザ、14はダイバージェントレンズ、15は補正レンズ、17はコリメータレンズ、18は対物レンズを示している。同図(a)は光学効率が高い光学配置(第1の状態)を示しており、高い記録パワーが必要な記録時に有効な構成である。同図(b)は光学効率が低い光学配置(第2の状態)を示しており、前述の(a)の配置と比較すると、ダイバージェントレンズ14が半導体レーザ11から離れて光ディスクに近づく方向へ光軸に沿って移動し、かつ補正レンズ15は半導体レーザ11に近づいて光ディスクからは遠ざかる方向へ光軸に沿って移動している。図2(b)の光学配置は光学効率が低いため、対物レンズ18の出射パワーを同図(a)の光学効率が高い場合と同一にした際には、半導体レーザ11の出射パワーは大きく設定することとなり、結果的に半導体レーザ11の固有ノイズが低い状態となる。従って、再生専用ディスク(ROM)や記録済みのR/RWディスクの再生時において、図2(b)の光学配置、即ち光学効率を第1の状態よりも低い第2の状態に設定することにより再生特性が向上する。
Next, a method for changing the optical efficiency will be described with reference to FIG. In the figure, the focus is on changing the optical efficiency, and optical components, photodetectors, and the like that do not affect the optical efficiency are omitted.
図3にて、球面収差補正について説明する。同図において、光ディスク19は2層ディスクであり、ディスク表面19aに近い側の第1の信号記録層19bと遠い側の第2の信号記録層19cとを有している。
The spherical aberration correction will be described with reference to FIG. In the figure, an
図3(a)を参照して、対物レンズ18にレーザ光を平行光として入射させた時、レーザ光がディスク表面19aから第1のカバー層30bおよび第2のカバー層30aを透過して第2の信号記録層19cに集光するように対物レンズ18が設計されている場合、第2の信号記録層19cに集光されるレーザ光の球面収差は最小となる。
Referring to FIG. 3A, when laser light is incident on the
この対物レンズ18を使用して、第1の信号記録層19bに集光させると、レーザ光が透過するカバー層は第1のカバー層30bだけであるため、第1の信号記録層19bで球面収差が生じる。そこで、図3(b)に示すように、対物レンズ18に入射するレーザ光を収束光にすると、カバー層の厚さが薄くなったことによる球面収差をほぼ相殺するような球面収差がレーザ光に生じ、第1の信号記録層19bに集光するレーザ光の球面収差を抑制することができる。
When the
又、上記とは逆に、対物レンズ18にレーザ光を平行光として入射させた時、レーザ光がディスク表面19aから第1のカバー層30bを透過して、ディスク表面19aに近い第1の信号記録層19bに集光するように対物レンズ18が設計されている場合、第1の信号記録層19bに集光されるレーザ光の球面収差は最小となる。
Contrary to the above, when laser light is incident on the
この対物レンズ18を使用して、第1の信号記録層19bよりも深い位置にある第2の信号記録層19cにレーザ光を集光させると、レーザ光は第1のカバー層30b及び第2のカバー層30aを透過しなければならないので、第2の信号記録層19cで球面収差が発生する。そこで、対物レンズ18に入射するレーザ光を拡散光にすると、カバー層の厚さが厚くなったことによる球面収差をほぼ相殺するような球面収差がレーザ光に生じ、第2の信号記録層19cに集光するレーザ光の球面収差を抑制することができる。
When the
又、単層の光ディスクにおいてもカバー層の厚さにはばらつきがあるため、このように対物レンズへの入射光を平行光の状態から収束光や拡散光に調整できる構成は、再生及び記録品位の特性向上に有効である。 In addition, since the thickness of the cover layer varies even in a single-layer optical disc, the configuration in which the incident light to the objective lens can be adjusted from a parallel light state to a convergent light or a diffused light has a reproduction and recording quality. It is effective for improving the characteristics of
次に、図4を参照して、補正レンズ15の位置を変えることによって、対物レンズ18に入射するレーザ光が平行光、拡散光および収束光のいずれかとなることを説明する。この光学系は前述の図2(b)で示した再生時に有効な光学効率を低く設定した光学配置(第2の状態)を基準位置とするものであり、半導体レーザ11、ダイバージェントレンズ14、コリメータレンズ17、対物レンズ18の位置は固定し、補正レンズ15のみを基準位置より光軸方向に移動させることにより球面収差補正を行っている。
Next, with reference to FIG. 4, it will be described that the laser light incident on the
図4(b)は、光ディスク19のカバー層の厚さが基準値の場合を示している。この時、補正レンズ15の位置は、コリメータレンズ17から射出されるレーザ光が平行光となるような位置にある。従って、対物レンズ18への入射光は平行光となる。
FIG. 4B shows a case where the thickness of the cover layer of the
同図(a)は、カバー層の厚さが基準値よりも厚い場合を示している。このとき補正レンズ15の位置は、同図(b)の場合に比べて、コリメータレンズ17側に移動しているので、コリメータレンズ17から射出されるレーザ光は拡散光となる。従って、対物レンズ18への入射光は拡散光となる。
FIG. 4A shows a case where the cover layer is thicker than the reference value. At this time, since the position of the
同図(c)は、カバー層の厚さが基準値よりも薄い場合を示している。このとき補正レンズ15の位置は、同図(b)の場合に比べて、ダイバージェントレンズ14側に移動しているので、コリメータレンズ17から射出されるレーザ光は収束光となる。したがって、対物レンズ18への入射光は収束光となる。
FIG. 3C shows the case where the cover layer is thinner than the reference value. At this time, since the position of the
尚、上記説明は、図2(b)で示した再生時に有効である光学効率の低い第2の状態を基準にしたが、図2(a)で示した、記録時に有効である光学効率が第2の状態より高い第1の状態の光学配置を用いても、同様に補正レンズ15のみを調節することにより球面収差補正を行うことができる。
Although the above description is based on the second state with low optical efficiency that is effective at the time of reproduction shown in FIG. 2B, the optical efficiency that is effective at the time of recording shown in FIG. Even when the optical arrangement in the first state higher than the second state is used, spherical aberration correction can be performed by adjusting only the
次に、図5を参照して、光ディスク19のカバー層の厚さが70μmから130μmの範囲で発生する球面収差と、この球面収差に対して上述の補正を行なった場合のシミュレーション結果について説明する。ここで、カバー層の厚さの基準値を100μm、対物レンズの開口数NAを0.85とした。
Next, with reference to FIG. 5, the spherical aberration that occurs when the thickness of the cover layer of the
例えば、カバー層の厚さが基準値100μmから±10μmはずれた場合、すなわちカバー層の厚さが110μm又は90μmの場合には、図5からわかるように、球面収差の発生量は約0.1λ(λは光の波長)にまで増加する。一般に、良好な記録/再生特性を得るためには,球面収差の発生量は光ピックアップ装置10全体で0.07λ以下に抑えなければならないとされている。このため、球面収差の発生量が0.1λの場合、良好な記録/再生特性は得られない。
For example, when the thickness of the cover layer is deviated from the
そこで、ダイバージェントレンズ14とコリメータレンズ17との間に配備した補正レンズ15を光軸に沿って前後に動かすことによって、対物レンズ18に入射するレーザ光を拡散光又は収束光へと補正を行うと、図5からわかるように、球面収差の発生量は0.01λ以下と、補正を行なわない場合に比べて大幅に抑制することができる。このように、球面収差の発生量を0.01λ以下に抑制することができれば、記録/再生特性への影響はほとんどないと考えられる。
Therefore, by moving the
尚、光学効率の変更、及び球面収差の補正を行うダイバージェントレンズ14と補正レンズ15の光軸方向への移動方法は、一般的なステッピングモータやボイスコイルを用いた駆動装置を用いることで可能である。
Note that the method of moving the
又、本実施例では青紫色レーザを用いた高密度光ディスク用光ピックアップ装置について説明を行ったが、赤色レーザを用いたDVD用光ピックアップ装置にも用いることができる。記録型DVD用光ピックアップ装置においても、記録の高速化対応のためには、高出力レーザを搭載し光学効率を上げることが望ましいが、再生時における低出力に起因するレーザ固有ノイズが懸念される。又、DVDディスクにも2層ディスクがあり、球面収差は青紫色レーザを用いた高密度ディスクほどではないが、補正することにより記録再生性能は向上する。 In this embodiment, the optical pickup device for a high-density optical disk using a blue-violet laser has been described. However, the optical pickup device for a DVD using a red laser can also be used. In a recordable DVD optical pickup device, it is desirable to increase the optical efficiency by mounting a high-power laser in order to cope with the high-speed recording, but there is a concern about laser-specific noise due to low output during reproduction. . In addition, there are two-layer discs for DVD discs, and spherical aberration is not as high as that for high-density discs using a blue-violet laser, but the recording / reproducing performance is improved by correcting it.
次に、図6を参照して、光ディスク記録/再生装置60について説明する。光ディスク記録/再生装置60は、光ピックアップ装置10を含み、該光ピックアップ装置10は図1に示した光学部品、光検出器等の他に、レーザ駆動回路41、温度センサ42、対物レンズ用アクチュエータ43、ダイバージェントレンズ移動手段44、補正レンズ移動手段45等で構成されている。50は前記ピックアップ装置10を制御する制御装置である。
Next, the optical disc recording / reproducing
レーザ駆動回路41は半導体レーザ11を駆動するものであり、フロントモニタダイオード23は半導体レーザ11の出力を測定し、前記測定値を制御装置50に与える。制御装置50はこの値を元に対物レンズ18から目的のレーザパワーが出射するようにレーザの駆動電流を制御する。又、前記レーザ駆動回路41は、再生時の戻り光ノイズを低減させることを目的としてレーザに高周波重畳を印加する機能も有する。記録時には、制御装置50から与えられる記録信号に基づき、記録パワーのパルス発光を制御する。温度センサ42は、光ピックアップ装置10の半導体レーザ11近傍に取り付けられており、半導体レーザ11の周囲温度を検出し制御装置50にその情報を与える。青紫色レーザは温度上昇に伴いレーザの発振波長が僅かであるが上昇する傾向があり、波長が変動すると球面収差の程度も変化するため、周囲温度を検出し球面収差補正量を制御する。ダイバージェントレンズ移動手段44と補正レンズ移動手段45は、各々ダイバージェントレンズ14と補正レンズ15を光軸に沿って移動制御させるもので、パルスモータ等で構成される。
The
アクチュエータ43は、対物レンズ18をフォーカス方向、及びトラッキング方向へ移動制御するもので、光検出器21の出力信号を元に、制御装置50にてフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号等のサーボ用エラー信号が演算生成され、本信号を元にアクチュエータ43を制御する。ここで、例えば光ディスク19が反っている時、対物レンズ18を光ディスクの主面に対して垂直方向に移動させて焦点を合わせると、対物レンズ18と補正レンズ15との距離が変わり、球面収差の発生に影響を与える。よって、フォーカスサーボ制御を行った状態にて、前記アクチュエータ43のフォーカス駆動電圧を参照することにより、対物レンズ18と光ディスク19との距離を推定し、球面収差補正量を微調整する。
The
本実施例では、半導体レーザ11の周囲温度、並びに対物レンズ18のフォーカス方向の位置情報より、球面収差補正量を微調整する例を示したが、対象ディスクがROMや記録済みのR/RWディスクであれば、再生信号のジッタやエラーレートを元に最適な補正量を決定することも可能である。
In the present embodiment, an example in which the spherical aberration correction amount is finely adjusted based on the ambient temperature of the
次に、図7を参照して、ダイバージェントレンズ14及び補正レンズ15の移動制御における処理フローについて説明する。
Next, a processing flow in movement control of the
まず、ステップS1にて、ダイバージェントレンズ14と補正レンズ15を初期位置に移動させる。本実施例では、この初期値を光学効率が低い、即ちレーザの固有ノイズが低い、再生特性が良好となる位置(第2の状態)とした。又、補正レンズ15の位置は単層ディスク(シングルレイヤSL)及び二層ディスク(デュアルレイヤDL)のL0層で球面収差が少なくなる位置としている。尚、本実施例での光ディスクは二層ディスクとし、L0層が単層ディスクと同じカバー層厚さであり、L1層はL0層よりもディスク表面に近い構造をとるものとした。次に、ステップS2にて、レーザを点灯させ対物レンズ出射において再生パワーとなるように調整を行う。ここで、ダイバージェントレンズ14と補正レンズ15を所定の位置に移動させた後、レーザを点灯させてパワーを調整するのは、上記両方のレンズ移動に伴い光学効率が変化するためである。
First, in step S1, the
次に、ステップS3にて、ディスクの判別を行い、再生専用ディスク(ROM)や記録済みのR/RWディスクである場合は、ステップS1にて初期調整したレンズ位置、即ち光学効率の低い第2の状態が好ましいため、両レンズの位置は変えずに、ステップS7に移行する。未記録ディスクの場合は、光学効率を高い状態に変更するため、ステップS4にて一度レーザを消灯して、ステップS5にて光学効率が高い第1の状態となるようにダイバージェントレンズ14と補正レンズ15を移動させ、次に、ステップS6にてレーザを点灯させ再生パワーとなるように調整を行う。又、ステップS5においても、補正レンズ15の位置は単層ディスク及び二層ディスクのL0層で球面収差が少なくなる位置を初期値としている。
Next, in step S3, the disc is discriminated. If the disc is a read-only disc (ROM) or a recorded R / RW disc, the lens position initially adjusted in step S1, that is, the second optical efficiency is low. Since this state is preferable, the process proceeds to step S7 without changing the positions of both lenses. In the case of an unrecorded disc, in order to change the optical efficiency to a high state, the laser is turned off once in step S4, and correction is performed with the
ここまでの処理にて光学効率の変更処理が完了し、以降は収差補正の処理となる。 The process of changing the optical efficiency is completed by the process so far, and the subsequent process is an aberration correction process.
次にステップS7にて、ディスクの層構造を判別し、単層ディスク乃至は二層ディスクのL0層である場合は、ステップS9に移行し、二層ディスクのL1層である場合は、ステップS1若しくはステップS5にて初期設定した補正レンズ位置が好ましくないため、L1層にて球面収差が少なくなる位置に補正レンズ15を移動する。但し、ここまでの補正レンズの位置は球面収差補正の粗調整にあたり、予め光ディスク記録再生装置にて準備してある設定値を用いる。
Next, in step S7, the layer structure of the disc is discriminated. If it is the L0 layer of a single layer disc or a dual layer disc, the process proceeds to step S9, and if it is the L1 layer of a dual layer disc, step S1 is performed. Alternatively, since the correction lens position initially set in step S5 is not preferable, the
次に、ステップS9にて、信号エリアで再生を行い再生特性が最も良好となるよう補正レンズ15の位置を微調整する。この指標としては再生信号の再生ジッタやエラーレート等を制御装置にて計測し判断を行う。又同時に、この時の半導体レーザの周辺温度及び対物レンズ位置を記憶し、後述する記録の際の球面収差補正に用いる。
Next, in step S9, reproduction is performed in the signal area, and the position of the
次に、ステップS10にて、再生動作か記録動作かを判断し、再生の場合にはステップS11にて、目的のトラックの再生を行うと共に再生信号を元にジッタやエラーレートが最適になるように補正レンズ15の位置を常に微調整していく。
Next, in step S10, it is determined whether the reproduction operation or the recording operation. In the case of reproduction, in step S11, the target track is reproduced, and the jitter and error rate are optimized based on the reproduction signal. The position of the
記録の際は、ステップS9で得られた補正レンズ15の最適位置の状態における温度、対物レンズ位置からの変化量に応じて補正レンズ15を微調整して球面収差補正を行い(ステップS12)、記録を行う。
At the time of recording, spherical aberration correction is performed by finely adjusting the
このように、再生時と記録時において、ダイバージェントレンズと補正レンズの位置を光軸方向に変更し、光ピックアップ装置の光学効率を、記録時に高い、即ち第1の状態に、再生時には第1の状態より低い第2の状態に設定することにより、再生時には再生特性が良好となり、記録時には高い記録パワーを出射することが可能となる。又、第1又は第2の状態のうちのいずれかの光学効率を決定した後は、補正レンズのみを光軸方向に微調整することにより球面収差補正が可能となる。 As described above, the positions of the divergent lens and the correction lens are changed in the optical axis direction during reproduction and recording, and the optical efficiency of the optical pickup device is high during recording, that is, the first state, and first during reproduction. By setting the second state lower than the above state, the reproduction characteristics are good during reproduction, and high recording power can be emitted during recording. After determining the optical efficiency of either the first or second state, it is possible to correct spherical aberration by finely adjusting only the correction lens in the optical axis direction.
本発明の実施形態を実施例により具体的に説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。例えば、本実施例では光源が1つである光ピックアップ装置について説明したが、それに限らず複数の光源を具備した光ピックアップ装置にも本発明を適用できるのは言うまでもない。 Although the embodiment of the present invention has been specifically described by way of examples, the present invention is not limited to these examples. For example, in the present embodiment, the optical pickup apparatus having one light source has been described. However, it is needless to say that the present invention can also be applied to an optical pickup apparatus having a plurality of light sources.
10…光ピックアップ装置
11…半導体レーザ
14…ダイバージェントレンズ
15…補正レンズ
17…コリメータレンズ
18…対物レンズ
19…光ディスク
21…光検出器
44…ダイバージェントレンズ移動手段
45…補正レンズ移動手段
50…制御装置
60…光ディスク記録/再生装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
光源と、
前記光源からの光を前記カバー層を透過して前記信号記録層に集光させる対物レンズと、
前記光源からの光を前記対物レンズに入射させるコリメータレンズと、
前記光源から前記コリメータレンズに向けて順次配置されるダイバージェントレンズ及び補正レンズと、
前記光源と前記ダイバージェントレンズとの距離を変えるために前記ダイバージェントレンズを光軸に沿って移動させるダイバージェントレンズ移動手段と、
前記補正レンズと前記コリメータレンズとの距離を変えるために前記補正レンズを光軸に沿って移動させる補正レンズ移動手段と、
を備え、
前記光源と前記ダイバージェントレンズとの距離、及び前記補正レンズと前記コリメータレンズとの距離を変えることによって光学効率を記録時に第1の状態に設定し、再生時に第1の状態より光学効率の低い第2の状態に設定することを特徴とする光ピックアップ装置。 An optical pickup device for recording / reproducing an optical disc in which a cover layer is formed on a signal recording layer,
A light source;
An objective lens for condensing light from the light source through the cover layer and condensing on the signal recording layer;
A collimator lens that makes the light from the light source incident on the objective lens;
A divergent lens and a correction lens sequentially arranged from the light source toward the collimator lens;
Divergent lens moving means for moving the divergent lens along an optical axis in order to change the distance between the light source and the divergent lens;
Correction lens moving means for moving the correction lens along the optical axis in order to change the distance between the correction lens and the collimator lens;
With
The optical efficiency is set to the first state during recording by changing the distance between the light source and the divergent lens and the distance between the correction lens and the collimator lens, and the optical efficiency is lower than that in the first state during reproduction. the optical pickup apparatus characterized by setting the second state.
。 The correction lens and the divergent lens, the optical pickup device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that moving along the optical axis in accordance with the type of the optical disc.
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