JP4634627B2

JP4634627B2 - 光ピックアップ装置

Info

Publication number: JP4634627B2
Application number: JP2001048359A
Authority: JP
Inventors: 秀明平井; 育夫前田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2021-02-23
Also published as: JP2002251775A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤ（コンパクト・ディスク）系の光ディスク、ＤＶＤ（デジタル・バーサタイル・ディスク）系の光ディスク等の光記録媒体に対して情報の記録、再生または消去を行う光ディスクドライブ装置等に装備される光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、ＣＤ系の光ディスクやＤＶＤ系の光ディスク等の光記録媒体に対して情報の記録、再生または消去を行う光ディスクドライブ装置に装備される光ピックアップ装置の従来例を示す。図８は従来の光ピックアップ装置の概要を示す概略構成図である。
図８において、半導体レーザからなるレーザ光源２１から出射されたレーザ光はコリメートレンズ２２により平行光とされた後、偏光ビームスプリッタ２３により光記録媒体である光ディスク（図示せず）側に向けて反射される。この際、１／４波長板２４を経た後、対物レンズ２５により光ディスク面に集光照射される。光ディスクからの反射光は、再び、対物レンズ２５、１／４波長板２４を経ることにより偏光方向が９０°変換されて偏光ビームスプリッタ２３に入射することにより、この偏光ビームスプリッタ２３を透過する。偏光ビームスプリッタ２３を透過した光は検出レンズ２６により検出系受光素子２７に結像され、情報信号／フォーカスエラー信号／トラッキングエラー信号等の各種信号の検出に供される。尚、検出系自体は各種の方式がある。
【０００３】
この種の光ピックアップ装置では、各種情報を安定して検出し、又は、安定した記録動作を行うためには、レーザ光源２１から出射されるレーザ光の光量が安定していることが重要である。このため、従来からレーザ光源の発するレーザ光の光量をモニタ用受光素子でモニタし、そのモニタ受光量に応じてレーザ光源から発するレーザ光の光量を制御するようにしている（尚、この光量制御をオートパワーコントロール（ＡＰＣ）と言う）。
この場合のモニタ方式としては、レーザ光源のチップ内にその後方に向けて発せられる後方光を受光するモニタ用受光素子を一体に内蔵させてなるものがあるが、この方式では、レーザ光源の構造が制約される、実際に用いる前方光との対応が必ずしも正確でない、等の理由から、レーザ光源から前方に向けて出射される光束の一部を受光するモニタ用受光素子を設けるのが一般的である。図８に示す従来例では、レーザ光源２１から前方に向けて出射された光束の一部を受光するモニタ用の受光素子２８が偏光ビームスプリッタ２３を介してレーザ光源２１に対峙する位置に配設されている。すなわち、受光素子２８はレーザ光源２１から出射されて偏光ビームスプリッタ２３を透過した光を受光することになる。尚、符号２９はその透過光を受光素子２８に結像させる集光レンズである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
（従来技術の課題１：対物レンズへ向かう本来の光束の光量減少）
ところで、図８に示すような構成の従来の光ピックアップ装置によると、レーザ光源２１から出射された光束の一部が受光素子２８側にも向かうように偏光ビームスプリッタ２３において分光させる必要がある。例えば、光ディスク側に向かう反射率と受光素子２８側に向かう透過率との比率が９：１の如く設定される。この結果、レーザ光源２１から出射されて対物レンズ２５側へ向かう本来の光束の光量が減少してしまう不都合がある。
【０００５】
（従来技術の課題２：ＡＰＣによるパワー制御の信頼性）
また、偏光ビームスプリッタ２３の反射率、透過率などの特性は、±５％程度のばらつきがあるので、５％〜１５％の広い範囲で光ビームの反射が変動することを想定する必要があり、設計や調整が困難となる。さらに、偏光ビームスプリッタ２３の反射率等の特性は、波長に応じて変動するため、ＡＰＣによるパワー制御の信頼性を低下させることが問題となる。
【０００６】
（本発明の目的）
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたものであり、レーザ光の利用効率を確保しつつ、製造ばらつきや波長変動の影響を受けにくく信頼性の高いＡＰＣを行うことが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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための手段として、本発明は、レーザ光源と、該レーザ光源から出射されたレーザ光を０次光と複数の回折光に分岐するグレーティングパターンを備えた光学素子と、光路を偏向させる立上げミラーと、前記レーザ光源からのレーザ光を集光し光記録媒体に照射する光学系と、前記レーザ光源からのレーザ光を集光し光記録媒体に照射する光学系を通過し前記立上げミラーで偏向された前記光記録媒体からの反射光に対するビームスプリットを実行するホログラムパターンを備えた光学素子と、前記レーザ光源の発するレーザ光の光量をモニタするモニタ用受光素子とを備え、前記光記録媒体に対してレーザ光を照射することで情報を検出する光ピックアップ装置において、前記グレーティングパターンの回折方向と、前記ホログラムパターンの回折方向が略直交するとともに、前記モニタ用受光素子は前記立上げミラーの後方で、前記立上げミラーと前記光学系の隙間を通過して照射される位置に配置され、前記レーザ光源からのレーザ光を集光し光記録媒体に照射する光学系には入射しない余分なレーザ光を検出するものであり、前記モニタ用受光素子を、前記レーザ光源から出射され光記録媒体に向かうレーザ光のうち、前記グレーティングパターンでレーザ出射方向へ分岐された０次光および複数の回折光が前記ホログラムパターンでレーザ出射方向へ回折されて前記立上げミラーの後方に照射される位置で、且つ、前記０次光および回折光の一つが前記ホログラムパターンにより回折されて重なる領域に配置することを特徴とする。すなわち本発明では、レーザ光源から出射され光記録媒体に向かうレーザ光のうち、グレーティングパターンでレーザ出射方向に回折され、さらにホログラムパターンで回折されて立上げミラーの後方に照射される回折光を用いてＡＰＣ制御を行なえるようにし、対物レンズ等の光学系でのレーザ光の利用効率を保持し、波長変動の影響を受けにくい信頼性の高いＡＰＣを行うことができる光ピックアップ装置を提供するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成、動作および作用を、図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
［実施例１］
まず本発明にかかる光ピックアップ装置の構成例について説明する。図１は本発明の一実施例を示す光ピックアップ装置の概略構成図である。同図において符号１は光源や受光素子、ホログラム等が一体に組み込まれたホログラムユニットであり、１１はレーザ光源であるレーザ素子（半導体レーザ）、１２はホログラム素子である。このホログラム素子１２の上面にはエッチングにより溝が形成されることでホログラムパターン１４が構成され、下面にもエッチングにより溝が形成されることでグレーティングパターン１３が構成されている。符号２，３，４は光学系を構成するカップリングレンズ、立上げミラー（または立上げプリズム）、対物レンズであり、符号５は光ディスク等の光記録媒体を示している。また、符号１５はホログラムユニット１内に配設した５分割受光素子であり、図６に示すように１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅの各分割受光素子部から構成される（詳細は後述する）。そして、符号６はオートパワーコントロール（ＡＰＣ）制御用のモニタ用受光素子であり、７はＡＰＣ制御用の回路（ＡＰＣ回路）である。
【００１５】
ホログラムユニット１内のレーザ素子１１から出射されたレーザ光は、グレーティングパターン１３により回折されてトラッキングサーボ用に主ビーム（０次回折光）と２つの副ビーム（±１次回折光）に分離されるとともに、光記録媒体５からの反射光に対しビームスプリット機能を有するサーボ信号生成用に形成されたホログラムパターン１４でも回折される。これらの回折光を利用してフロントモニタ方式のＡＰＣ制御を行うことが可能となるが、この詳細については後述する。このようにして複数のレーザ光（回折光）に分けられたホログラムユニット１からの出射光は、続くカップリングレンズ２でカップリングされ、立上げミラー（または立上げプリズム）３で反射されて光路を偏向され、対物レンズ４に入射し、対物レンズ４により光記録媒体５上に微小スポットとして集光され、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。光記録媒体５からの反射光は対物レンズ４を通過し、立上げミラー（または立上げプリズム）３で偏向され、カップリングレンズ２で収束光とされ、ホログラムパターン１４によりレーザ素子１１と同一キャン内にある５分割受光素子１５方向に回折され、その５分割受光素子１５の受光面で受光される。そして５分割受光素子１５からは、情報信号及び、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信号が検出される。
【００１６】
次にホログラムパターン１４の信号光生成方法について説明する。ホログラムパターン１４は、図７に示すように３つの領域１４ａ，１４ｂ，１４ｃから成り、領域１４ａと領域１４ｂ、領域１４ｃの分割線は光記録媒体５の半径方向に一致し、領域１４ｂと領域１４ｃの分割線はジッタ方向に一致する。グレーティングパターン１３での０次回折光の光記録媒体５からの反射光は、図６に示す５分割受光素子１５の受光面上の分割受光素子部１５ｂ，１５ｃの分割線上に集光され、他方の領域に入射したものは分割受光素子部１５ｄ上に集光される。またグレーティングパターン１３での±１次回折光の光記録媒体５からの反射光は、それぞれ分割受光素子部１５ａ，１５ｅ上に集光される。これらの集光光束は、光記録媒体上のレーザ光束の収束状態に応じて図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように変化する。従って、５分割受光素子１５の各分割受光素子部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅの出力をＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５とすると、フォーカス誤差信号ＦＥは、
ＦＥ＝Ｓ２−Ｓ３
で与えられ、一方、トラッキング誤差信号ＴＥは所謂３ビーム法で検出され、
ＴＥ＝Ｓ１−Ｓ５
で与えられる。また、情報信号ＲＦは、
ＲＦ＝Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４
で与えられる。
【００１７】
次にホログラムユニット１から出射されるレーザ光の回折光に関して述べる。
前述の通り、レーザ素子１１から出射したレーザ光がグレーティングパターン１３により回折されてトラッキングサーボ用に主ビーム（０次回折光）と２つの±１次回折光に分離されるとともに、光記録媒体５からの反射光に対しビームスプリット機能を有するサーボ信号生成用に形成されたホログラムパターン１４でも回折される。これらの回折光の様子を図２に示す。グレーティングパターン１３により３ビームに分けられた後、さらにホログラムパターン１４の各領域でそれぞれ０次、±１次の３ビームに分けられる。特にホログラムパターン１４はフォーカス信号生成用の領域１４ａとトラッキング信号生成用の領域１４ｂ，１４ｃの回折角度が異なっているため、最終的に５つの回折光に分けられる。このようにしてレーザ素子１１から発したレーザ光は、グレーティングパターン１３で３つに分けられるとともに、ホログラムパターン１４により、グレーティングパターン１３での回折光とは直交する方向に５方向に回折されるため、計１５の回折光に分けられる。
【００１８】
次に回折光の回折方向に関して述べる。グレーティングパターン１３では、光記録媒体方向へ出射される回折光と、光記録媒体方向とは反対の光源方向へ反射回折される光（反射回折光）が発生する。図１に示す構成の光ピックアップ装置において、このような反射回折光がサーボ信号検出用の受光素子１５に入射すると、光記録媒体５からの信号出力にオフセットを生じせしめ、サーボ制御に支障を来す原因となる。そこで本発明では、ホログラムパターン１４での回折光とグレーティングパターン１３での回折光とは直交する方向に生成させている。これによりグレーティングパターン１３での反射回折光は信号検出用の受光素子１５とは直交する方向に向かい、結果的に不要なオフセットは発生しないようになっている。
【００１９】
次にモニタ方式のＡＰＣ制御に関して述べる。上述のようにして生成された複数の回折光の一部は、対物レンズ４には入射しない、すなわち光記録媒体５の照射には用いられない。この余分なレーザ光をモニタ用受光素子６にて検出することにより、レーザ光のパワー（光量）に比例する検出信号が出力される。この検出信号は、ＡＰＣ回路７において所定の基準値と比較され、検出信号と基準値の差分に応じた駆動信号が生成されて、レーザ素子１１に供給（フィードバック）される。これにより、レーザ素子１１から出射されるレーザ光のパワーが制御され、モニタ用受光素子６の検出信号と前記基準値との差分をゼロに近づけるようフィードバック制御が行われるので、レーザ光のパワーを常に一定に保つように制御が行われることとなる。
【００２０】
また、生成された複数の回折光のうち、対物レンズ４には入射しないレーザ光を、モニタ用受光素子６にて検出してパワー（光量）をモニタするが、そのモニタ用受光素子６の具体的な設置位置としては、例えば立上げミラー３の後方で、且つ図３に示すように、複数の回折光が重なる領域が挙げられる。そして、このように複数の回折光が重なる領域にモニタ用受光素子６を設置することにより、常に安定した光量が保持でき、信頼性の高い光量検出を行うことができる。
【００２１】
［実施例２］
次に本発明の別の実施例について述べる。上述した実施例１の構成では、ホログラム素子１２には、ホログラムパターン１４とグレーティングパターン１３が設けられているが、本実施例ではホログラム素子１２にはホログラムパターン１４のみが形成され、グレーティングパターンは施されない構成とした例である。
尚、その他の構成は実施例１と同様である。
このようにホログラム素子１２にグレーティングパターンが施されていなくても、図４に示すように、複数の回折光が重なる領域にモニタ用受光素子６を設置すれば、実施例１と同様にレーザ光の光量のモニタ検出が可能である。
【００２２】
［実施例３］
次に本発明のさらに別の実施例について述べる。本実施例では、図１の構成の光ピックアップ装置において、モニタ用受光素子は、レーザ素子１１から出射され光記録媒体５に向かうレーザ光のうち、グレーティングパターン１３で光源方向へ反射回折される反射回折光をモニタする構成とするものである。すなわち、レーザ素子１１から出射され光記録媒体５に向かうレーザ光のうち、グレーティングパターン１３で光記録媒体とは反対の光源方向へ反射回折される反射回折光を利用してＡＰＣ制御を行なうものである。
より詳しく述べると、レーザ素子１１から出射されたレーザ光は、グレーティングパターン１３により光記録媒体方向へ回折されてトラッキングサーボ用に０次光（主ビーム）と±１次光（２つの副ビーム）に分離されるが、この際、図５に示すように、光源側に向かって反射する反射回折光が発生する。そこで本実施例では、この反射回折光を受光できる位置にモニタ用受光素子を設置して実施例１、２と同様にモニタし、ＡＰＣ制御を行なう構成とする。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レーザ光源から出射され光記録媒体に向かうレーザ光のうち、グレーティングパターンでレーザ出射方向に回折され、さらにホログラムパターンで回折されて立上げミラーの後方に照射される回折光を用いてＡＰＣ制御を行なうようにしたので、対物レンズ等の光学系でのレーザ光の利用効率が保持でき、波長変動の影響を受けにくく、信頼性の高いＡＰＣ制御を行うことができる光ピックアップ装置を提供できる。
【００２５】
また、本発明によれば、グレーティングパターンの回折方向とホログラムパターンの回折方向を略直交させているため、グレーティングパターンでの反射回折光は、信号検出用の受光素子に入射することがないので、結果的に不要なオフセットが発生しないようにすることができる。
【００２６】
さらに本発明によれば、前記モニタ用受光素子は、前記グレーティングパターンでレーザ出射方向に回折され、さらにホログラムパターンで回折されて立上げミラーの後方に照射される複数の回折光が重なる領域に配置されるため、常に安定した光量が保持でき、波長変動の影響を受けにくく、信頼性の高いＡＰＣ制御を行うことができる光ピックアップ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す光ピックアップ装置のホログラム素子に設けたグレーティングパターン及びホログラムパターンで回折される回折光の様子を示す説明図である。
【図３】図１に示す光ピックアップ装置のホログラム素子に設けたグレーティングパターン及びホログラムパターンで回折される回折光と、モニタ用受光素子の設置位置の関係を説明するための説明図である。
【図４】図１に示す光ピックアップ装置のホログラム素子にホログラムパターンのみを設けた場合の回折光と、モニタ用受光素子の設置位置の関係を説明するための説明図である。
【図５】図１に示す光ピックアップ装置のホログラム素子に設けたグレーティングパターンによる反射回折光を説明するための説明図である。
【図６】図１に示す光ピックアップ装置のホログラムユニット内に設置した５分割受光素子の受光面（各分割受光素子部）の構成例と、光記録媒体上のレーザ光束の収束（フォーカス）状態に応じた各分割受光素子上の集光状態の変化を説明するための説明図である。
【図７】図１に示す光ピックアップ装置のホログラム素子に設けたホログラムパターンの領域の説明図である。
【図８】従来の光ピックアップ装置の概要を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ホログラムユニット
２カップリングレンズ
３立上げミラー（または立上げプリズム）
４対物レンズ
５光記録媒体
６モニタ用受光素子
７ＡＰＣ回路
１１レーザ素子（レーザ光源）
１２ホログラム素子
１３グレーティングパターン
１４ホログラムパターン
１５５分割受光素子

Claims

レーザ光源と、該レーザ光源から出射されたレーザ光を０次光と複数の回折光に分岐するグレーティングパターンを備えた光学素子と、光路を偏向させる立上げミラーと、前記レーザ光源からのレーザ光を集光し光記録媒体に照射する光学系と、前記レーザ光源からのレーザ光を集光し光記録媒体に照射する光学系を通過し前記立上げミラーで偏向された前記光記録媒体からの反射光に対するビームスプリットを実行するホログラムパターンを備えた光学素子と、前記レーザ光源の発するレーザ光の光量をモニタするモニタ用受光素子とを備え、前記光記録媒体に対してレーザ光を照射することで情報を検出する光ピックアップ装置において、
前記グレーティングパターンの回折方向と、前記ホログラムパターンの回折方向が略直交するとともに、
前記モニタ用受光素子は前記立上げミラーの後方で、前記立上げミラーと前記光学系の隙間をレーザー光が通過して照射される位置に配置され、前記レーザ光源からのレーザ光を集光し光記録媒体に照射する光学系には入射しない余分なレーザ光を検出するものであり、
前記モニタ用受光素子を、前記レーザ光源から出射され光記録媒体に向かうレーザ光のうち、前記グレーティングパターンでレーザ出射方向へ分岐された０次光および複数の回折光が前記ホログラムパターンでレーザ出射方向へ回折されて前記立上げミラーの後方に照射される位置で、且つ、前記０次光および回折光の一つが前記ホログラムパターンにより回折されて重なる領域に配置することを特徴とする光ピックアップ装置。