WO2005101392A1 - 多層ディスク用光ピックアップ装置 - Google Patents

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WO2005101392A1
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light
light beam
recording layer
pickup device
optical
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Ikuya Kikuchi
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Pioneer Corporation
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    • G11B7/24035—Recording layers
    • G11B7/24038—Multiple laminated recording layers

Definitions

  • the present invention relates to an optical pickup device for a multilayer disc having a plurality of recording layers.
  • Optical discs such as CDs (Compact discs) and DVDs (Digital Video Discs or Digital Versatile Discs) are known as information recording media for optically recording or reproducing information.
  • a multi-layer optical disc which has a plurality of recording layers on the same recording surface (side) to increase the recording capacity per one surface.
  • Such a multilayer optical disk has a structure in which a plurality of recording layers at relatively small predetermined intervals are stacked. For example, development of a recordable multilayer optical disk using a recording layer such as a phase-change medium is underway.
  • Some optical pickup devices for such a multilayer optical disk include an aberration correction device for correcting aberrations caused by reflection on the optical disk.
  • an aberration correction apparatus there is an apparatus using a beam expander for changing a beam diameter of a light beam (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-106012).
  • An aberration correction device using a beam expander moves a lens of the beam expander along an optical axis of the light beam to correct a spherical aberration of the light beam caused by a difference in thickness of the optical disk. .
  • the optical pickup device described in (1) above it is difficult to achieve high precision and low cost, and the device configuration is complicated. Also, as described above, the spacing between the recording layers of a multi-layer optical disc has become smaller in accordance with the increase in the capacity of the disc, and an optical pickup device that can obtain i-quality light-receiving signals and that can be controlled with high precision is required. Have been.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an example is to provide a highly accurate and simple optical pickup device that can avoid mixing of unnecessary light, can obtain a high-quality signal, and can provide an example.
  • the optical pickup device focuses an optical beam on a self-recording layer of a recording medium having a plurality of recording layers, receives reflected light from the recording layer, and performs recording and Z or reproduction.
  • a light source for emitting a light beam, a condenser lens for condensing the light beam, and a light beam that is disposed at an optical conjugate position of an exit point of the light beam and passes the light beam condensed by the light lens.
  • a beam expander including a collimator lens that collimates the light beam that has passed through the transmission plate, and a collimator lens, and an object that focuses the light beam collimated by the beam expander on the recording layer.
  • a photodetector that detects a lens and a light beam reflected by a recording book and passed through an objective lens and a beam expander, and generates an error signal for controlling a focus position and a read data signal. And characterized in that:
  • the optical pickup device provides a recording device having a plurality of recording layers.
  • An optical pickup device that focuses a light beam, receives reflected light from a recording layer, and records and / or reads information data.
  • the optical pickup device travels from a light source to a recording beach and light from a recording medium.
  • a beam splitter for separating an optical path returning to the detector, and a beam expander for correcting aberration of a light beam focused on the recording layer.
  • the beam expander includes a condensing lens for collecting the light beam and a condensing lens for collecting the light beam.
  • An ii1 ⁇ 2 plate which is located in a common optical path between the outgoing optical path and the returning optical path and has a passing portion at an optically conjugate point with the emission of the light beam, and a collimator lens which collimates the light beam passing through the passing portion. It is characterized by including.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a configuration of an optical pickup device that is Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the structure of the light shielding plate shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the light shielding plate shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a structure of an optical disc having a plurality of recording layers.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing a state in which unnecessary reflection light from an optical disc is generated by a side plate.
  • FIG. 6 is a diagram showing the intensity of the received light signal (signal light amount) with respect to the defocus amount.
  • FIG. 7 is a diagram showing a focus error (FE) signal intensity with respect to a defocus amount.
  • FIG. 8 is a plan view showing the structure of the upper plate according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing a configuration of an optical system of an optical pickup device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a configuration of an optical system of an optical pickup device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing a configuration of an optical system of an optical pickup device which is a modification of the fourth embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram schematically illustrating a configuration of an optical system of an optical pickup device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a configuration of an optical pickup device 10 according to a first embodiment of the present invention.
  • the light source 11 has, for example, a semiconductor laser and emits laser light.
  • a part of the light beam LB from the light source 11 is reflected by the polarization beam splitter 12 and received by the power monitor 14 including the light receiving element, and the light intensity of the light source 11 is monitored.
  • the power monitor 14 is for monitoring the amount of light from the light source 11 when performing m, and a / ⁇ ° ⁇ monitor may be provided in the light source 11.
  • Most of the light beam from the light source 11 passes through the polarizing beam splitter 12 and enters the beam expander 15 for correcting spherical aberration.
  • the beam expander 15 is a converging beam expander having a condensing lens 16, a boat board (unnecessary light
  • 2 and 3 are a plan view and a sectional view schematically showing the structure of i7, respectively.
  • a pinhole 17A is provided at the center of i7 so that the light beam focused by the focusing lens 16 can pass through the plate 17.
  • the pinhole 17A has a diameter D and the plate 17 has a thickness TH. That is, the pinhole 17 A is a cylindrical penetration with a diameter D and length TH. It is formed.
  • a portion other than the passing portion is an area 17B that emits light and a laser used.
  • the pinhole 17A may be formed as a through-hole, but is not limited to this, as long as it is formed as a passing portion that can pass or pass the condensed light beam. Good.
  • the shape is not limited to a columnar shape, but may be any shape that allows a focused light beam to pass through.
  • the collimator lens 18 is formed by a guide shaft (not shown) parallel to the optical axis, and the lens driver 32 is used to adjust the moving coil, step motor, etc. It is configured so that it can move in the direction of the optical axis (optical path). This makes it possible to correct the spherical aberration of the light beam caused by the difference in the thickness of the optical disk.
  • the light beam from the light source 11 transmitted through the polarizing beam splitter 12 is condensed by the condensing lens 16 and is condensed (that is, optically conjugate with the light beam exit point of the light source 11). Pass through the pinhole 17 mm located at the right position. That is, the plate 17 is disposed at a position on the optical axis such that the pinhole 17A is conjugate with the light source 11 (the emission point of the light beam). That is, the passing portion (pinhole) 17 A is formed in a shape including the optical conjugate point.
  • the passing portion 17A is a pinhole diameter through which the reflected light from the focused (that is, the target) recording layer of the disc passes and the reflected light from the unfocused recording layer passes. Having.
  • the length of the passing portion 17 A in the optical axis direction and the thickness of the plate 17) allow the reflected light from the focused recording layer to pass therethrough, and the reflected light from the unfocused recording layer to pass through. It is large enough to reflect light. That is, the shape and size of the passing portion 17A can be determined according to the beam shape and size of the reflected light from the focused recording layer in the passing portion 17A.
  • the light beam passing through the pinhole 17 A of the ml 7 is converted into a substantially parallel light by the collimating lens 18.
  • the beam expander 15 is disposed between the polarizing beam splitter 12 and the objective lens 22.
  • the passing portion 17A is preferably of a size such that almost all reflected light from the out-of-focus recording layer is formed.
  • the light beam from the beam expander 15 is circularly polarized by the ⁇ / 4 wavelength plate 21 and enters the objective lens 22.
  • the light beam condensed by the objective lens 22 enters the optical disc 23 and is reflected.
  • the objective lens 22 is driven to focus the light beam on a desired layer of the optical disc 23. More specifically, as shown in FIG. 4, the optical disk 23 has a plurality of recording layers (recording surfaces) formed on a substrate 24.
  • the optical disk 23 has a plurality of recording layers (recording surfaces) formed on a substrate 24.
  • a first recording layer 25 ⁇ , a second recording layer 25 ⁇ , and a third recording layer 25C are formed on the substrate 24.
  • a spacer layer (intermediate layer) 26 A, 2 A is provided between the first recording layer 25 A and the second recording layer 25 B, and between the second recording layer 25 B and the third recording layer 25 C, respectively. 6B is formed, and a power bar layer (protective layer) 26 is formed on the third recording layer 25C (disk surface).
  • an information data signal is recorded on the first recording layer 25A or a recorded data signal is reproduced from the first recording layer 25A.
  • the light beam that has entered the optical disc 23 focuses on the first recording layer 25A through the third recording layer 25C and the second recording layer 25B. This light is reflected by the first recording layer 25A and returns to the objective lens. A part of the light beam incident on the optical disc 23 is reflected by the third recording layer 25C and the second recording layer 25B. The reflected light is unnecessary light that degrades signal quality.
  • the signal light from the first recording layer 25A is reflected by the focal plane (recording layer), it passes through the objective lens 22 and passes through the same optical path as the control to the polarizing beam splitter 12 Incident.
  • the reflected light from the disk 23 is in a polarization state orthogonal to the polarization state in FIG. Therefore, the reflected light is reflected by the beam splitter 12, condensed by the condensing element 27 including the optical eave for the servo control signal, and is incident on the photodetector 28.
  • the polarization beam splitter 12 separates the outgoing light path and the returning light path. Further, a half mirror or the like can be used instead of the polarization beam splitter.
  • the photodetector 28 includes a light receiving element that receives reflected light from the focused recording layer and generates a read data signal, and a focusing position including a focus error and a tracking error.
  • a light receiving element for generating a servo control signal for generating an error signal for control is provided.
  • the reflected light (unnecessary light) from the second recording layer 25 ⁇ and the third recording layer 25C is reflected light on the deforming force surface, so that the divergent light is transmitted through an optical path different from the outward path.
  • the light is incident on the collimator lens 18 of the expander 15 and collected. However, since the divergent light is condensed, it is not condensed at the position of the pinhole 17 ⁇ , and most of the reflected light (unnecessary light) is ⁇ 6 by the light shielding plate 17.
  • FIG. 5 schematically shows a state in which unnecessary light reflected from the optical disk 23 is blocked by the plate 17.
  • the optical path to the recording layer focused by the objective lens 22 (the target recording layer, here the first recording layer 25A) is indicated by a broken line, and the unfocused recording layer (the second recording layer 2A) is shown.
  • the optical path of the unnecessary reflection light from 5B and / or the third recording layer 25C) is indicated by a solid line.
  • the reflected light from the unfocused recording layer is not condensed at the position of the pinhole 17A and cannot pass through the reflector 17.
  • the aberration of the light beam can be corrected by moving the collimator lens 18 in the direction of the optical axis, but the pinhole 17A is optically connected to the light source 11 (light beam emission point). As long as it is located at a conjugate position, even if the collimator lens 18 is moved for aberration correction, the focal position of the reflected light from the target recording layer The position does not change.
  • the positioning of the pinhole 17 A is adjusted by a simple method. It can be performed. That is, when the pinhole 17A is arranged at a position optically conjugate to the emission point of the light beam ( ⁇ the condensing point by the optical lens 16), the pinhole 17 at each g of the light beam The beam of light by A is not shaken.
  • the diameter of the pinhole 17 A should be larger than the diameter of the focused spot. Therefore, first, for example, an optical power meter is disposed immediately after the lens 18 in the collimator, and the optical power from the condenser lens 16 is monitored in a state where the plate 17 is not disposed.
  • the plate 17 is inserted, and the position of the light shielding plate 17 in the optical axis direction of the light beam and a plane perpendicular to the optical axis direction (that is, the position of the pinhole 17A) is adjusted. Precise positioning of pinhole 17A by adjusting the position of plate 17 so that the optical power detected by the optical power meter becomes equal to the optical power before inserting ii ⁇ plate 17 can do.
  • the unnecessary reflection light is blocked, and the light passing through the pinhole 17A is only a small part (less than 1%) of the total unnecessary light.
  • a part of the unnecessary light passing through the pinhole 17 A is collected by the light collecting eaves 27, but is defocused on the photodetector 28, so that the fiber is emitted.
  • unnecessary light mixed into the signal light is further reduced, and is negligible. Therefore, the information data signal and the servo signal detected by the fiber detector 28 are not affected by other recording layers, and a high-quality detection signal can be obtained.
  • the read data signal and the support signal from the photodetector 28 are processed by the signal processing circuit 31 and sent to the controller 35.
  • the controller 35 drives the beam expander 15 to perform spherical aberration correction control.
  • the controller 3 5 is an optical pickup device '1 In addition to generating various control signals in accordance with the operation state of 0, it controls the entire optical pickup device 10 such as signal processing required for reproducing and recording data signals.
  • a storage device (memory) 36 for storing data and the like necessary for the above control is connected to the controller 35.
  • FIG. 6 shows the received light signal intensity (signal light amount) with respect to the defocus amount. That is, the signal intensity when the light shield 17 having the pinhole 17 A is provided (shown by a solid line) is compared with the signal intensity when the light shield 17 is not provided (shown by a broken line).
  • FIG. 7 shows the focus error (FE) signal intensity with respect to the defocus amount. In other words, the error signal intensity when the light shielding plate 17 is provided (shown by a solid line) and when it is not provided (shown by a broken line) are compared and shown. In FIGS. 6 and 7, for ease of comparison, the light receiving signal intensity and the focus error signal intensity are normalized to about 1 when the light shielding plate 17 is provided and when it is not provided.
  • both the signal light and the focus error remain even after defocusing. It can be seen that even with a certain interlayer thickness, the signal-to-noise ratio (SNR) decreases and the focus error has an offset.
  • the j1 ⁇ 2 plate 17 is provided, the signal light is not completely zero at the defocus of about ⁇ 0.02 (approximately 5 ⁇ 111), but the mixing of unnecessary light is 1 It is about Z100, and a sufficiently high SNR is obtained. Also, the focus error signal intensity is almost zero, and no offset has occurred.
  • the pinhole 17A is provided in the reciprocating common optical path between the element (beam splitter 12) for separating the forward and return paths of the light beam and the objective lens 22.
  • the capture range is limited by the pinhole 17 A, it is possible to perform a focus servo or the like with high accuracy without increasing the magnification of the servo error detection optical system.
  • the optical pickup device 10 is configured to perform tracking control by a three-beam method. That is, the optical system of the optical pickup device 10 has an optical element that generates a main beam and two sub beams from the laser light of the light source 11. For example, a main beam and a sub-beam are generated by a grating element arranged between the light source 11 and the polarizing beam splitter 12. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a plan view showing the structure of the plate 17 of the present example.
  • a main beam pinhole 17A is provided to allow the converged main beam light to pass through the ⁇ 11 ⁇ 2 plate 17, and it is used for tracking control, etc.
  • Two sub-beam pinholes 17S are provided symmetrically around the main beam pinhole 17A so that the two sub-beams can pass through.
  • each of the sub-beam pinholes 17S is larger than that of the main-beam pinhole 17A so that the position of the sub-beam can be rotationally adjusted around the optical axis.
  • the diameter of each of the sub-beam pinholes 17S may be a rotation adjustment direction, that is, an ellipse along an arc around the optical axis, or an arc portion having a predetermined width.
  • FIG. 9 is H, which schematically shows the configuration of the optical system of the optical pickup device 10 according to the third embodiment of the present invention. Circuits such as a signal processing circuit 31, a lens dryer 32, a controller 35, and a storage device 36 of the optical pickup device 10 are omitted.
  • the present optical system includes a condenser beam expander 15 including a condenser lens 16, a tm 17 and a collimator lens 18, a ⁇ / 4 wavelength plate 21, An objective lens 22 and a photodetector 28 are provided.
  • the optical system of the optical pickup device 10 is configured to use the polarization hologram element 41 to separate the light beam from the return path.
  • a light-shielding plate 17 having a pinhole 17 ⁇ disposed at an optically conjugate position of an emission point of the light beam is disposed in a common optical path for reciprocation of the light beam. Therefore, similarly to the above-described embodiment, the reflected light (unnecessary light) from the unfocused recording layer is not condensed at the position of the pinhole 17A, and is blocked by the i-plate 17.
  • the configuration is simple, and a compact optical pickup device can be realized.
  • the pickup configuration is simple. That is, a high-accuracy, low-cost aberration correction device having a high SNR can be realized with a simpler and more compact configuration.
  • FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a configuration of an optical system of an optical pickup device 10 according to a fourth embodiment of the present invention.
  • This embodiment is different from the above-described embodiment in that a hologram element 42 is used instead of the beam splitter 12.
  • a converging beam expander 15 including a converging lens 16, a plate 17 and a collimating lens 18, an objective lens 22, and a photodetector 28
  • the hologram 42 is a normal hologram which is not of a polarization type, and in this embodiment, a ⁇ / 4 wavelength plate is not used. That is, the hologram element 42 is used to separate the forward and return paths of the optical beam.
  • a plate 17 having a pinhole 17 ⁇ disposed at an optically conjugate position of the light beam emission point is disposed in the common optical path of the reciprocating light beam. Therefore, similarly to the above-described embodiment, the reflected light (unnecessary light) from the unfocused recording layer is not condensed at the position of the pinhole 17A and is blocked by ti7. Further, in the present embodiment, even the laser light emitted from the light source 11 can block the diffracted light (unnecessary light) such as the first-order diffracted light, thereby avoiding the adverse effect of the unnecessary light.
  • the configuration of the pickup is simple. That is, a high-accuracy, low-cost aberration correction device having a high SNR can be realized with a simpler configuration.
  • a hologram integration (HOE) unit 45 having a light source 11, a hologram element 42, and a photodetector 28 may be used. Further, with a simple configuration, it is possible to provide an aberration correction device having low cost, high SNR, and high accuracy. [Example 5]
  • FIG. 12 is a profile diagram schematically showing the configuration of an optical pickup device 10 according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a profile diagram schematically showing the configuration of an optical pickup device 10 according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the drive unit for driving the actuator 18 A and the actuator 18 A so that the beam expander 15 can be driven during the recording or reproduction of the optical disc to correct the aberration has been described.
  • the case in which such a drive device is not provided will be described.
  • the beam expander 15 is adjusted in advance, and the condenser lens i 6,
  • the arrangement of the lens 17 and the collimated lens 18 is fixed.
  • spherical aberration correction is adjusted for a predetermined recording layer of the optical disk, and fixed in that state.
  • an initial adjustment is made so that aberration correction is optimal for a second recording layer which is an intermediate recording layer.
  • the initial adjustment is performed so that aberration correction is optimal for the second recording layer or the third recording layer that is an intermediate recording layer. ing.
  • the initial adjustment is made so that aberration correction is optimal for the recording layer closest to the middle position of the layer structure composed of the number of recording layers (and spacer layers). Just do it.
  • the amount of aberration correction is adjusted to the recording layer located in the middle of the optical disk among the plurality of recording layers, the problems such as the SNR and the offset can be practically avoided.

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Abstract

光ビームを射出する光源と、光ビームを集光する集光レンズ、光ビームの射出点の光学的共役位置に配されて当該集光された光ビームを通過させる通過部を有する遮光板、及び通過部を通過した光ビームをコリメートするコリメータレンズ、を含むビームエキスパンダと、当該コリメートされた光ビームを記録層に合焦せしめる対物レンズと、記録媒体により反射され、対物レンズ及びビームエキスパンダを経た光ビームを検出し、合焦位置制御のための誤差信号及び読取データ信号を生成する光検出器と、を有している。

Description

明細書 多層ディスク用光ピックアツプ装置 技術分野
本発明は複数の記録層を有する多層ディスク用の光ピックアップ装置に関する。
背景翻
光学的に情報記録又は情報再生が行われる情報記録腿として、 CD (Compact disc) 、 DVD (Digi tal Video Disc又は Digi tal Versat i le Disc) 等の光ディスクが知られ ている。 さらに、 光ディスクの大容量化のため、 複数の記録層を同一記録面 （サイド） に 設けることにより 1面当たりの記録容量を増大させること力河能な多層光ディスクが知ら れている。 かかる多層光ディスクは、 比較的小さな所定の間隔を置いた複数の記録層を積 層した構造を有している。 例えば、 相変化媒体等の記録灘を用いた記録可能な多層光デ イスクの開発が、進められている。
このような多層光ディスク用の光ピックアツプ装置には、 光ディスクでの反射により生 じる収差を補正するための収差補正装置を備えたものがある。 かかる の収差補正装置 としては、 光ビームのビーム径を変更せしめるビームエキスパンダを用いたものがある （ 例えば、 特開平 1 0— 1 0 6 0 1 2号公報参照） 。 ビームエキスパンダを用いた収差補正 装置は、 当該ビームエキスパンダのレンズを光ビームの光軸に沿って移動せしめて光ディ スクの厚みの違いによって生じた光ビームの球面収差を補正するものである。
また、 複数の記録層を有する光ディスクの記録 ·再生時においては、 記録 '再生の対象 である記録層、 すなわち光ビームがフォ一力シングされている記録層以外の記録層からの 光が信号光に混入することなどによる光ピックアップ装置の性能低下が問題となる。 この ような不要な光の混入を避けるため、 不要光を除去する手段を設けた光ピ、ックアツプ装置 が開示されている。 （例えば、 特開 2 0 0 3— 3 2 3 7 3 6号公報、 特開 2 0 0 1— 1 8 9 0 3 2号公報、 特開平 0 8— 1 8 5 6 4 0号公報参照） 。
しかしながら、 上記した ¾έ¾の光ピックアップ装置では、 高精度化及び低コスト化を図 るのは困難であり、 装置構成が複雑になっていた。 また、 前述のように、 ディスクの大 容量化に応じて、 多層光ディスクの記録層間の間隔は小さくなつており、 i¾品質な受光信 号が得られ、 高精度に制御可能な光ピックアップ装置が要求されている。
発明の開示
本発明は、 上記した課題を解決するためになされたものであり、 不要光 混入を回避で き、 高品質な 信号が得られ、 高精度にしてかつ簡易な光ピックアップ装置を提供する ことが一例として挙げられる。
本発明による光ピックァップ装置は、 複数の記録層を有する記録媒体の言己録層に光ビー ムを集光させ、 記録層からの反射光を受光して記録及び Z又は再生をなす^ 6ピックァップ 装置であって、 光ビームを射出する光源と、 光ビームを集光する集光レンズ、 光ビームの 射出点の光学的共役位置に配されて当 光レンズにより集光された光ビームを通過させ る通過部を有する «板、 及び通過部を通過した光ビームをコリメ一トするコリメータレ ンズ、 を含むビームエキスパンダと、 ビームエキスパンダによりコリメートされた光ビー ムを記録層に合焦せしめる対物レンズと、 記録謝本により反射され 対物レンズ及びビー ムエキスパンダを経た光ビームを検出し、 合焦位置制御のための誤差信号及び読取データ 信号を生成する光検出器と、 を有することを特徴としている。
また、 本発明による光ピックアップ装置は、 複数の記録層を有する記録 δ某体の記録層に 光ビームを集光させ、 記録層からの反射光を受光して情報データの記録及び/又は読み耳 りをなす光ピックアップ装置であって、 光源から記録灘への往きの光路と記録媒体から 光検出器への帰りの光路とを分離するビームスプリッ夕と、 記録層に合焦する光ビーム 収差を補正するビームエキスパンダと、 を備え、 ビームエキスパンダは、 光ビームを集 する集光レンズと、 往きの光路と帰りの光路との共通光路に位置し且つ光ビームの射出 と光学的な共役点に通過部が位置する ii½板と、 通過部を通過した光ビームをコリメー卜 するコリメータレンズとを含むことを特徴としている。
図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施例 1である光ピックアップ装置の構成を模式的に示すブロック Θ である。
図 2は、 図 1に示す遮光板の構造を模式的に示す平面図である。
図 3は、 図 1に示す遮光板の構造を模式的に示す断面図である。
図 4は、 複数の記録層を有する光ディスクの構造を献的に示す断面図である。
図 5は、 光ディスクからの反射不要光が «板によって される様子を模式的に示す 図である。
図 6は、 デフォーカス量に対する受光信号強度 （信号光量） を示す図である。
図 7は、 デフォ一カス量に対するフォーカスエラ一 （F E) 信号強度を示す図である。 図 8は、 本発明の実施例 2における «板の構造を示す平面図である。
図 9は、 本発明の実施例 3である光ピックアツプ装置の光学系の構成を模式的に示す際 である。
図 1 0は、 本発明の実施例 4である光ピックアップ装置の光学系の構成を模式的に示す 図である。 図 1 1は、 実施例 4の改変例である光ピックアップ装置の光学系の構成を模式的に^す 図である。
図 1 2は、 本発明の実施例 5である光ピックアップ装置の光学系の構成を^;的に す 図である。
発明を実施するための形態
以下、 本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。 なお、 以下に示す実 施例において、 等価な構成要素には同一の参照符を付している。
【実施例 1】
図 1は、 本発明の実施例 1である光ピックアップ装置 1 0の構成を模式的に示すブロッ ク図である。
光源 1 1は、 例えば半導体レ一ザを有し、 レーザ光を射出する。 光源 1 1からの光ビ一 ム L Bは、 偏光ビームスプリツ夕 1 2でその一部が反射されて受光素子を含むパヮ一モニ 夕 1 4によって受光され 光源 1 1の光強度がモニタされる。 パワーモニタ 1 4は、 m を行う場合などに、 光源 1 1からの光量をモニターするためのもので、 光源 1 1内に/ヽ°ヮ —モニタを設けても良い。 光源 1 1からの光ビームの殆どは偏光ビームスプリッタ 1 2を 透過して、 球面収差補正用のビームエキスパンダ 1 5に入射する。
ビームエキスパンダ 1 5は、 集光レンズ 1 6、 艇板 （不要光 |5鉄; |¾) 1 7及びコ' Jメ —夕一レンズ 1 8を有する集光型ビームエキスパンダである。 図 2及び図 3は、 それぞ i 7の構造を模式的に示す平面図及び断面図である。 i 7の中央部には、 集 光レンズ 1 6により集光された光ビームが 板 1 7を通過することができるようにピン ホール 1 7 Aが設けられている。 ピンホール 1 7 Aは直径 Dを有し、 板 1 7は厚さ T Hを有している。 すなわち、 ピンホール 1 7 Aは直径 D、 長さ THの円柱形状の貫通 しと して形成されている。 また、 当該通過部 （ピンホール 1 7 A) 以外の部分は、 用いられる レ一ザ、光を¾½する 領域 1 7 Bである。 なお、 ピンホール 1 7 Aは貫通孔として形成 されていてもよいが、 これに限らず、 集光された光ビ一ムを通過又は ¾ϋさせることが可 能な通過部として形成されていればよい。 また、 円柱形状に限らず、 集光された光ビーム が通過できるような形状を有していればよい。
コリメ一ターレンズ 1 8は、 光軸に平行なガイドシャフト （図示しない） により 寺さ れており、 レンズドライバ 3 2によりム一ビングコイル、 ステップモ一夕等のァクチユエ —夕 1 8 Αを βすることにより光軸 （光路） 方向に移動できるように構成されている。 これにより光ディスクの厚みの違いによって生じた光ビームの球面収差を補正することが できる。
偏光ビ一ムスプリッタ 1 2を透過した光源 1 1からの光ビームは、 集光レンズ 1 6によ り集光され、 集光点 （すなわち、 光源 1 1の光ビーム射出点と光学的に共役な位置） に位 置するピンホール 1 7 Αを通過する。 すなわち、 板 1 7は、 ピンホール 1 7 Aが光源 1 1 (光ビームの射出点） と共役な位置となるように、 光軸上の位置に配置されている。 つまり、 通過部 （ピンホール） 1 7 Aは、 当該光学的共役点を含むような形状に形成され ている。 また、 通過部 1 7 Aは、 ディスクの焦点が合わされている （すなわち、 目標とし ている） 記録層からの反射光を通過させ、 焦点の合っていない記録層からの反射光を するピンホール径を有する。 また、 同様に、 光軸方向の通過部 1 7 Aの長さ 板 1 7 の厚さ） は、 焦点が合わされている記録層からの反射光を通過させ、 焦点の合っていない 記録層からの反射光を するような大きさである。 すなわち、 通過部 1 7 Aの形状及び 大きさは、 焦点が合わされている記録層からの反射光の通過部 1 7 Aにおけるビーム形状 及び大きさに応じて定めることができる。 m l 7のピンホール 1 7 Aを通過した光ビームはコリメ一夕一レンズ 1 8により略 平行光とされる。 ビームエキスパンダ 1 5は、 偏光ビームスプリッ夕 1 2と対物レンズ 2 2の間に配置されている。 なお、 通過部 1 7 Aは、 焦点の合っていない記録層からの反射 光をほぼ全て するような大きさであるのが好ましい。
ビームエキスパンダ 1 5からの 光ビームは λ /4波長板 2 1で円偏光にされ、 対 物レンズ 2 2に入射する。 対物レンズ 2 2で集光された光ビームは、 光ディスク 2 3に入 射し、 反射される。 対物レンズ 2 2は光ビームを光ディスク 2 3の所望の層に焦点を合わ せる （フォーカシングする） ように駆動される。 より詳細には、 図 4に示すように、 光デ イスク 2 3は、 基板 2 4上に複数の記録層 （記録面） が形成されている。 以下においては 、 光ディスク 2 3が 3つの記録層を有する場合を例に説明する。 基板 2 4上には、 第 1記 録層 2 5 Α、 第 2記録層 2 5 Β、 第 3記録層 2 5 Cが形成されている。 第 1記録層 2 5 A 及び第 2記録層 2 5 B間、 第 2記録層 2 5 B及び第 3記録層 2 5 C間にはそれぞれスぺ一 サ層 （中間層） 2 6 A， 2 6 Bが形成され、 第 3記録層 2 5 C上 （ディスク表面） には力 バー層 (保護層） 2 6が、形成されている。
以下においては、 第 1記録層 2 5 Aに情報データ信号を記録又は第 1記録層 2 5 Aから 記録データ信号を再生する場合について説明する。 光ディスク 2 3に入射した光ビームは 、 第 3記録層 2 5 C及び第 2記録層 2 5 Bを¾1して第 1記録層 2 5 A上に焦点を結ぶ。 この光は第 1記録層 2 5 Aで反射され、 対物レンズに戻る。 また、 光ディスク 2 3に入射 した光ビームの一部は、 第 3記録層 2 5 C及び第 2記録層 2 5 Bによって反射される。 当 該反射光は信号の品質を低下させる不要光である。
第 1記録層 2 5 Aからの信号光は、 合焦面 （記録層） で反射されているため、 対物レン ズ 2 2を通り、 御各と同一の光路を通って偏光ビームスプリッタ 1 2に入射する。 光ディ スク 2 3からの反射光は、 λ/4波長板 2 1によって ¾ί§の偏光状態と直交した偏光状態 となっている。 従って、 当該反射光は、 ビームスプリッタ 1 2により反射され、 サーポ制 御信号用光学軒を含む集光素子 2 7によって集光され 光検出器 2 8に入射する。 すな わち、 偏光ビ一ムスプリッ夕 1 2によって、 往きの光路と帰りの光路とが分離されている 。 また、 偏光ビームスプリッタの代わりにハーフミラー等を用いることもできる。 なお、 光検出器 2 8には、 当該フォーカシングされている記録層からの反射光を受光して読取デ —夕信号を生成する受光素子、 及びフォーカスエラ一、 卜ラッキングエラー等を含む合焦 位置制御用の誤差信号を生成するサーポ制御信号生成用の受光素子が設けられている。 一方、 第 2記録層 2 5 Β及び第 3記録層 2 5 Cからの反射光 （不要光) は、 デフォー力 ス面での反射光であるため、 発散光として往路とは異なる光路を経てビームエキスパンダ 1 5のコリメ一夕一レンズ 1 8に入射して集光される。 しかしながら、 発散光を集光して いるため、 ピンホ一ル 1 7 Αの位置では集光されず、 当該反射光 （不要光） の殆どは遮光 板 1 7によって^ "6される。
図 5に、 光ディスク 2 3からの反射不要光が 板 1 7によって遮光される様子を模式 的に示す。 対物レンズ 2 2によって合焦されている記録層 （目標の記録層、 ここでは第 1 記録層 2 5 A) への光路については破線で示し、 合焦されていない記録層 （第 2記録層 2 5 B及び/又は第 3記録層 2 5 C) からの反射不要光の光路を実線で示している。 図に示 すように、 合焦されていない記録層からの反射光はピンホール 1 7 Aの位置では集光され ず、 麟板 1 7を通過することはできない。 なお、 コリメ一夕一レンズ 1 8を光軸方向に 移動することにより光ビームの収差を補正することができるが、 ピンホール 1 7 Aが光源 1 1 (光ビームの射出点） と光学的に共役な位置に配置されている限りにおいては、 収差 補正のためコリメーターレンズ 1 8を移動させても当該目標記録層からの反射光の合焦位 置は変化しない。
なお、 このような光ピックアップ装置 1 0を得るためには、 ピンホール 1 7 Aを正確に 位置決めする必要があるが、 以下に説明するように、 簡単な方法によってピンホール 1 7 Aの位置決め調整を行うことができる。 すなわち、 光ビームの射出点と光学的に共役な位 置 （^光レンズ 1 6による集光点） にピンホ―ル 1 7 Aを配置した場合には、 光ビームの ¾g各ではピンホール 1 7 Aによる光ビ一ムのけられは生じない。 なお、 ピンホール 1 7 A の径を集光スポット径よりも大きくしておく。 従って、 まず、 例えば光パワーメータをコ リメ一夕一レンズ 1 8の直後に配置し、 板 1 7を配置しない状態において集光レンズ 1 6からの光パワーをモニタしておく。 次に、 板 1 7を挿入し、 光ビームの光軸方向 及び光軸方向に垂直な面内における遮光板 1 7の位置 （すなわち、 ピンホール 1 7 Aの位 置） を調整する。 光パワーメ一夕により検出される光パワーが ii^板 1 7を挿入する前の 光パワーと同等な大きさとなるように 板 1 7の位置を調整することによってピンホー ル 1 7 Aを正確に位置決めすることができる。
上記したように、 反射不要光は遮断され、 ピンホール 1 7 Aを通過する光は全不要光の ごく一部 （1 %未満） である。 また、 ピンホ―ル 1 7 Aを通過した当該不要光の一部は、 集光軒 2 7によって集光されるが、 光検出器 2 8に対してはデフォーカス状態となるた め、 纖出器 2 8において信号光に混入する不要光はさらに少なくなり、 無視できる程度 である。 従って、 纖出器 2 8において検出される情報データ信号及びサーポ信号は、 他 の記録層からの影響を受けず、 高品質な検出信号を得ることが可能である。
光検出器 2 8からの読取データ信号、 サ一ポ信号は、 信号処理回路 3 1により信号処理 され、 コントローラ 3 5に送出される。 また、 コントローラ 3 5はビームエキスパンダ 1 5を駆動して球面収差補正制御をなす。 また、 コント口一ラ 3 5は光ピックアップ装置' 1 0の動作状況に応じて各種の制御信号を生成するとともに、 データ信号の再生及び記録に 必要な信号処理など、 光ピックアツプ装置 1 0の全体の制御をなす。 また、 コントローラ 3 5には上記制御に必要なデータ等を格納するための記憶装置 （メモリ） 3 6が接続され ている。
図 6は、 デフォーカス量に対する受光信号強度 （信号光量） を示している。 すなわち、 ピンホール 1 7 Aを有する遮光板 1 7を設けた場合 （実線で示す） の信号強度を、 遮光板 1 7を設けない場合 （破線で示す） と比較して示している。 また、 図 7は、 デフォーカス 量に対するフォーカスエラ一 （F E) 信号強度を示している。 すなわち、 遮光板 1 7を設 けた場合 （実線で示す） と、 設けない場合 （破線で示す） でのエラ一信号強度を比較して 示している。 なお、 図 6及び図 7においては、 比較の容易さのため、 遮光板 1 7を設けた 場合及び設けない場合について受光信号強度及びフォーカスエラー信号強度を略 1にノー マライズして示している。
図 6及び図 7に示されるように、 «板 1 7を設けない場合では、 例えば ± 0. 0 2 程度 （約 5 m) デフォーカスしても信号光、 フォーカスエラー共に残っており、 この程 度の層間厚でも信号雑音比 （S NR) の低下と、 フォーカスエラーにオフセットが生じる ことがわかる。 一方、 j ½板 1 7を設けた場合では、 ± 0. 0 2程度 （約5 ^ 111) のデ フォーカスにおいて、 信号光は完全にはゼロとはなっていないが、 不要光の混入は 1 Z 1 0 0程度になっており、 十分に高い S NRが得られている。 また、 フォーカスエラ一信号 強度はほぼゼロになっており、 オフセットは生じていない。 従って、 高品質な受光信号 ( データ信号） 得られるとともに、 誤差信号の信頼度も高いため、 高精度に合焦位置制御 ( フォーカシング制御、 トラッキング制御） を行うことが可能である。 また、 構成も簡易で あり、 コンパクトな光ピックァップ装置を実現することができる。 本発明によれば、 光ビームの往路と復路を分離する素子 （ビームスプリツ夕 1 2 ) と対 物レンズ 2 2の間の往復共通光路中にピンホール 1 7 Aが設けられている。 また、 ピンホ —ル 1 7 Aによってキヤプチャ一レンジを制限する構成としているので、 サーポエラー検 出光学系の倍率を大きくしなくても、 フォーカスサーポ等を高精度に行うことができる。 【実施例 2】
以下に、 本発明の実施例 2である光ピックアップ装置 1 0について説明する。 光ピック ァップ装置 1 0は、 3ビーム法によるトラッキング制御を行うように構成されている。 す なわち、 光ピックァップ装置 1 0の光学系は、 光源 1 1のレーザ光からメインビーム及び 2つのサブビームを生成する光学素子を有している。 例えば、 光源 1 1及び偏光ビ一ムス プリッ夕 1 2間に配されたグレーティング素子によってメインビーム及びサブビームが生 成される。 その他の構成は、 実施例 1と同様である。
図 8は、 本実施例の 板 1 7の構造を示す平面図である。 板 1 7の中央部には、 集光されたメインビーム光が ^1½板 1 7を通過することができるようにメインビーム用ピ ンホール 1 7 Aが設けられているとともに、 トラッキング制御などに用いられる 2つのサ ブビームが通過することができるようにサブビーム用ピンホール 1 7 Sがメインビーム用 ピンホ一ル 1 7 Aを中心とした対称位置に 2つ設けられている。
サブビームの位置を光軸周りに回転調整できるようにサブビーム用ピンホール 1 7 Sの 各々の径は、 メインビーム用ピンホール 1 7 Aよりも大きい。 あるいは、 サブビーム用ピ ンホール 1 7 Sの各々の径は回転調勤向、 すなわち光軸周りの円弧に沿った長円、 又は 所定幅を有する円弧部分等であつてもよい。
かかる構成によって、 3ビーム法による制御を行う場合にも本発明を適用することがで きる。 【実施例 3】
図 9は、 本発明の実施例 3である光ピックアップ装置 1 0の光学系の構成を模式的に示 す Hである。 なお、 光ピックアップ装置 1 0の信号処理回路 3 1、 レンズドライノ 3 2、 コント口一ラ 3 5、 記憶装置 3 6等の回路については省略して示している。
本実施例が上記した実施例と異なるのは、 ビームスプリッ夕 1 2に代えて偏光ホロダラ ム鮮を用いている点である。 また、 上記した実施例と同様、 本光学系には集光レンズ 1 6、 tm 1 7及びコリメーターレンズ 1 8を含む集光型ビームエキスパンダ 1 5と、 λ /4波長板 2 1と、 対物レンズ 2 2と、 光検出器 2 8が設けられている。
本実施例において、 光ピックアップ装置 1 0の光学系は、 偏光ホログラム素子 4 1を用 いて光ビームの碰と復路を分離するように構成されている。 また、 光ビームの往復共通 光路中に、 光ビームの射出点の光学的共役位置に配されたピンホール 1 7 Αを有する遮光 板 1 7が配置されている。 従って、 上記した実施例と同様、 合焦されていない記録層から の反射光 （不要光） はピンホール 1 7 Aの位置では集光されず、 i ¾板 1 7によって遮断 される。
従っ 、 信号雑音比 （S NR) の低下と、 誤差信号にオフセットが生じることを回避で きる。 すなわち、 高品質な受光信号 （データ信号） が得られるとともに、 高精度に合焦位 置制御 （フォーカシング制御、 トラッキング制御） を行うことが可能である。 また、 構成 も簡易であり、 コンパクトな光ピックアップ装置を実現することができる。
また、 力、かる構成においてはホログラム素子を用いているためピックアップの構成が簡 単である。 すなわち、 高い S NRを有し、 高精度で低コストな収差補正装置をより簡単か っコンパクトな構成で実現することができる。
【実施例 4】 図 1 0は、 本発明の実施例 4である光ピックアップ装置 1 0の光学系の構成を模式的に 示す図である。 本実施例が上記した実施例と異なるのは、 ビームスプリッタ 1 2に代えて ホログラム素子 4 2を用いている点である。 また、 上記した実施例と同様、 集光レンズ 1 6、 板 1 7及びコリメ一夕一レンズ 1 8を含む集光型ビームエキスパンダ 1 5と、 対 物レンズ 2 2と、 光検出器 2 8とを有している。 なお、 ホログラム^? 4 2は偏光型では ない通常のホログラムであり、 本実施例においては、 λ/4波長板は用いていない。 すなわち、 ホログラム素子 4 2を用いて光ビ一ムの往路と復路を分離するように構成さ れている。 また、 光ビームの往復共通光路中に、 光ビームの射出点の光学的共役位置に配 されたピンホール 1 7 Αを有する舰板 1 7が配置されている。 従って、 上記した実施例 と同様、 合焦されていない記録層からの反射光 （不要光） はピンホール 1 7 Aの位置では 集光されず、 t i 7によって遮断される。 さらに、 本実施例では、 光源 1 1から射出 されたレーザ光の においても 1次回折光等の回折光 （不要光） を遮断することができ 、 不要光による悪影響を回避することがでさる。
従って、 信号雑音比 (S NR) の低下と、 フォーカスエラーにオフセットが生じること を回避できる。 また、 かかる構成においてはホログラム素子を用いているためピックアツ プの構成が簡単である。 すなわち、 高い S NRを有し、 高精度で低コストな収差補正装置 をより簡単な構成で実現することができる。
なお、 図 1 1の改変例に示すように、 光源 1 1、 ホログラム素子 4 2及び光検出器 2 8 を有するホログラム集積 (HO E) ユニット 4 5を用いてもよい。 さらに、 簡単な構成に よって、 低コストかつ高い S NR、 精度を有する収差補正装置を提供することができる。 【実施例 5】
図 1 2は、 本発明の実施例 5である光ピックアップ装置 1 0の構成を模式的に示すプロ ック図である。
上記した実施例においては、 光ディスクの記録又は再生時にビームエキスパンダ 1 5を 駆動して収差を補正することができるよう、 ァクチユエ一夕 1 8 A及びァクチユエ一夕 1 8 Aを駆動する駆動部 （レンズドライノ 3 2) からなる β装置を有する場合について説 明したが、 かかる駆動装置を設けない場合について説明する。
本実施例において、 ビームエキスパンダ 1 5は予め調整され、 集光レンズ i 6、
1 7及びコリメ一夕一レンズ 1 8の配置は固定されている。 例えば、 光ピックアップ装置 1 0の組み立て時において、 光ディスクの所定の記録層に対して球面収差補正の調整がな され、 その状態で固定されている。 例えば、 3つの記録層を有する 3層光ディスクの場合 では、 それらの中間の記録層である第 2記録層に対して収差補正が最適であるように初期 調整がなされている。 また、 例えば、 4つの記録層を有する 4層光ディスクの場合では、 それらの中間の記録層である第 2記録層あるいは第 3記録層に対して収差補正が最適であ るように初期調整がなされている。 すなわち、 複数の記録層を有する光ディスクにおいて は、 当薩数の記録層 （及びスぺーサ層） からなる層構造の中間位置に最も近い記録層に 対して収差補正が最適であるように初期調 ればよい。 このように、 複数の記録層のう ち、 光ディスクの中間に位置する記録層に収差補正量を合わせておけば実用上、 上記した S NRやオフセット等の問題は回避することができる。

Claims

請求の範囲
1 . 複数の記録層を有する記録媒体の記録層に光ビームを集光させ、 前記記録層からの反 射光を受光して情報データの記録及び/又は読み取りをなす光ピックァップ装置であつて 前記光ビームを射出する光源と、
前記光ビームを集光する集光レンズ、 前記光ビームの射出点の光学的共役位置に配され て前記集光レンズにより集光された光ビ一ムを通過させる通過部を有する遮光板、 及び前 記通過部を通過した光ビ一ムをコリメ一トするコリメータレンズ、 を含むビームエキスパ ンダと、
前記ビームエキスパンダによりコリメ一トされた光ビームを前記記録層に合焦せしめる 対物レンズと、
前記記録 本により反射され、 前記対物レンズ及び前記ビームエキスパンダを経た光ビ ームを検出し、 合焦位置制御のための誤差信号及び読取データ信号を生成する 出器と 、 を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記ビームエキスパンダは、 前記コリメ一夕レンズを前記光ビームの光軸方向に駆 動する駆動部を有し、 前記記録層に合焦する光ビームの収差を補正することを特徴とする 請求項 1に記載の光ピックアップ装置。
3. 前記通過部は、 前記光ビームが合焦されている記録層以外の記録層からの反射光を する大きさを有することを特徴とする請求項 1に記載の光ピックァップ装置。
4. 前記光源は主ビーム及び副ビームを生成する光学素子を有し、 前記遮光板は各々が 前記主ビーム及び ビームの光学的共役位置に配され、 前記主ビーム及び ビームに対応 する通過部を有することを特徴とする請求項 1に記載の光ピックアツプ装置。
5 . 前記副ビームに対応する通過部は、 前記主ビームに対応する通過部よりも犬なる径 を有することを特徴とする請求項 4に記載の光ピックァップ装置。
6. 前記光源及び前記集光レンズ間の光路上に配され、 前記ビームエキスパンダを経た 反射光ビームを前記:)1 ^出器に導くホログラム素子を有することを特徴とする請求項 1に 記載の光ピックアップ装置。
7 . 複数の記録層を有する記録 本の記録層に光ビームを集光させ、 前記記録層からの反 射光を受光して情報デ一夕の記録及び Z又は読み取りをなす光ピックアツプ装置であつて 光源から前記記録謝本への往きの光路と前記記録媒体から光検出器への帰りの光路とを 分離するビームスプリッ夕と、
前記記録層に合焦する光ビームの収差を補正するビ一ムエキスパンダと、 を備え、 前記ビームエキスパンダは、 前記光ビームを集光する集光レンズと、 前記往きの光路と 帰りの光路との共通光路に位置し且つ前記光ビームの射出点と光学的な共役点に通過部が 位置する 板と、 前記通過部を通過した光ビームをコリメ一トするコリメータレンズと を含むことを特徵とする光ピックァップ装置。
8. 前記 it¾板は、 前記光ビームが合焦されている記録層からの反射光を させ、 合焦 されていない記録層からの反射光を することを特徴とする請求項 7に記載の光ピック アップ装置。
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