JP3966434B2

JP3966434B2 - 光ピックアップ装置

Info

Publication number: JP3966434B2
Application number: JP33045597A
Authority: JP
Inventors: 圭男吉田; 幸夫倉田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-12-01
Filing date: 1997-12-01
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2017-12-01
Also published as: JPH11161998A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばディスク、光磁気ディスクなどの記録媒体に情報を記録させ、または記録した情報を再生する光情報記録再生装置の特に光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ピックアップ装置の光学系に回折素子を導入することは、光ピックアップ装置の小型軽量化、低価格化、信頼性の向上に有効であり、現在、回折格子を用いた光ピックアップ装置がその主流となりつつある。
【０００３】
図４は、その一例を示す光ピックアップ装置である。半導体レーザ１０１から出射した光は、第１の回折格子１０２で主ビームと２つの副ビームに分割され、第２の回折格子１０３を０次回折光として通過した光がコリメートレンズ１０４と対物レンズ１０５とを透過して、記録媒体であるディスク１０６上に集光される。ディスク１０６で反射された光は、再び対物レンズ１０５、コリメートレンズ１０４を通って第２の回折格子１０３に入射する。
【０００４】
第２の回折格子１０３は２つの領域に分割されており、ディスク１０６で反射された３つの光ビームはそれぞれ２分割され、合計６つの光ビームとして所定の光検出装置１０７で検出される。この光検出装置１０７は、５つの光検出器１０７ａ〜１０７ｅを備え、光検出器１０７ａ〜１０７ｅの出力をＳ１〜Ｓ５とすると、フォーカス誤差信号ＦＥＳは、
ＦＥＳ＝Ｓ２−Ｓ３、
トラッキング誤差信号ＲＥＳは、
ＲＥＳ＝Ｓ１−Ｓ５、
再生情報信号ＲＦは、
ＲＦ＝Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４
により与えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した回折格子を用いた光ピックアップ装置の本質的課題としては、光源である半導体レーザ１０１から出射された光が第２の回折格子１０３を通過する際に発生する１次回折光がコリメートレンズ１０４に入射し、これがディスク１０６で反射されて光検出装置１０７に入射して、偽信号を生じ、サーボ系が不安定になる等の障害が生じることが挙げられる。
【０００６】
この課題に対して、本願出願人は、特開平２−２７３３３６に第２の回折格子１０３の形成領域を所定の範囲とすることにより抑制できることを示した。
【０００７】
しかし、追記型ディスクや光磁気ディスク等に情報を記録するには、主ビームがディスク上で４ｍＷ前後の出力を有することが必要になるため、コリメートレンズの開口数ＮＡを０．１８程度まで拡大しなければならない。コリメートレンズのＮＡを拡大すると、第２の回折格子１０３の面積も開口数に比例して大きくなるので、該回折格子１０３の形成範囲を前記の所定の範囲内にするには６つの光ビームの集光点を並列に配置する必要がある。そうすると、副ビーム検出用光検出器１０７ａおよび１０７ｅを更に２分割する必要があるので、計７つの光検出器を並列に配置することになるが、これは組立公差を考慮すると困難である。また、光検出器の増加に伴い、光検出器などを収納するパッケージの出力ピンの数が増え、パッケージが大きくなるという問題も生じる。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、不要な迷光の発生を防止できる小型の光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ピックアップ装置は、光源と、該光源からの光束を主ビームと第１および第２の２つの副ビームに分割する第１の回折格子と、該第１の回折格子から照射される前記３つのビームをそれぞれ回折する第２の回折格子と、該第２の回折格子による前記３つのビームの０次回折光の光束を記録媒体上に集光させる光学系と、前記記録媒体からの前記３つのビームの反射光の前記第２の回折格子での１次回折光を検出する４つの第１〜第４の光検出器とを具備する光ピックアップ装置であって、該第２の回折素子が、前記主ビームの光軸の通る直線を境界として第１の領域及び第２の領域に分割されており、前記第１および第２の光検出器は、前記第２回折格子の前記第１の領域および第２の領域を通過する前記主ビームの１次回折光をそれぞれ検出するように配置されており、前記第３の光検出器は、前記第１の副ビームにおける前記第１の領域を通過する１次回折光のみを検出し、また、前記第４の光検出器は、前記第２の副ビームにおける前記第２の領域を通過する１次回折光のみを検出するように、それぞれ前記第１および第２の光検出器の外側に配置されるとともに、前記第１および第２の領域を通過して前記第１および第２の光検出器にて検出されない前記各副ビームの残りの１次回折光のそれぞれが、前記光検出器が設けられていない領域に集光されるように構成されており、前記第３および第４の光検出器にてそれぞれ検出される第１および第２の各副ビームの光の強度を比較してトラッキング信号を得るよう構成されていることを特徴とする。
【００１１】
前記第１および第２の各副ビームの光強度をそれぞれ検出する第３および第４の光検出器が、前記光源より等距離に配置されていてもよい。
【００１２】
前記第１の副ビームの光軸が前記第１の領域を通り、前記第２の副ビームの光軸が前記第２の領域を通ってもよい。
【００１３】
前記記録媒体からの反射光の一部を分岐させる光分岐手段と、該光分岐手段によって分岐された光束を２つの偏光成分に分離する偏光分離手段と、分離された２つの偏光成分を検出する偏光検出用光検出器とを、更に具備してもよい。
【００１４】
前記光源と、前記第１〜第４の光検出器と、前記偏光検出用光検出器とが同一のパッケージに収納されていてもよい。
【００１５】
以下に、本発明の作用につき説明する。
【００１６】
本発明の請求項１による場合には、第２の回折素子は第１及び第２の領域に分割されており、２つの副ビームのうち、前記第１の領域で回折された一方の副ビームと前記第２の領域で回折された他方の副ビームの強度を比較してトラッキング信号を得るので、光検出器の数が少なくて済み、開口数が大きいコリメートレンズを採用しても、小型で不要な迷光の発生を防止することが容易である。更に、少ない光検出器で安定な３ビーム法によるトラッキング信号を得る事ができる。
【００１７】
また、本発明の請求項２による場合には、第２の回折素子における第１及び第２の領域の境界が光軸の通る直線であるので、トラッキング信号に不要なオフセット成分が重畳されることが無い。
【００１８】
また、本発明の請求項３による場合には、光検出器が光源よりほぼ等距離に配置されているので、より容易に不要な迷光の発生が抑制でき、設計の自由度が増す。
【００１９】
また、本発明の請求項４による場合には、２つの副ビームのうちその光軸が前記第１の領域を通る一方の副ビームを第１の副ビーム、その光軸が前記第２の領域を通る他方の副ビームを第２の副ビームとするとき、前記第１の領域で回折された第１の副ビームの強度と、前記第２の領域で回折された第２の副ビームの強度を比較してトラッキング信号を得るので、トラッキング信号出力の低下を緩和できる。
【００２０】
また、本発明の請求項５による場合には、記録媒体からの反射光の一部を分岐させる光分岐手段と、該光分岐手段によって分岐された光束を２つの偏光成分に分離する偏光分離手段と、分離された２つの偏光成分を検出する偏光検出用光検出器とを具備しているので、光磁気記録媒体に記録された情報も再生することができる。
【００２１】
また、本発明の請求項６による場合には、前記光源と、前記複数の光検出器と、前記偏光検出用光検出器とが同一のパッケージに収納されているので、各素子の相互位置関係が安定に保たれ、耐環境性が改善される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る光ピックアップ装置ついて図１及び図２を用いて説明する。
【００２３】
半導体レーザ１から出射した光は、第１の回折格子２で主ビームと２つの副ビームに分割され、第２の回折格子３を０次回折光として通過し、コリメートレンズ４、対物レンズ５によって記録媒体であるディスク６上に集光される。ディスク６で反射された光は、再び対物レンズ５、コリメートレンズ４を通って第２の回折格子３に入射する。
【００２４】
第２の回折素子３は、光軸を通る分割線ＤＬで第１の領域３ａと第２の領域３ｂに分割されており、ディスク６で反射された主ビームのうち第１の領域３ａで回折された部分は、光検出装置７の光検出器７ｂと７ｃとの境界上に集光され、第２の領域３ｂで回折された部分は光検出装置７の光検出器７ｄに集光される。従って、フォーカス誤差信号ＦＥＳ及び再生情報信号ＲＦは、光検出器７ｂ〜７ｄの出力をＳ２〜Ｓ４とすると、
ＦＥＳ＝Ｓ２−Ｓ３、
ＲＦ＝Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４
により与えられる。
【００２５】
一方、２つの副ビームもディスク６で反射されて、第２の回折格子３に入射する。２つの副ビームのうち、その光軸が第１の領域３ａを通るものを第１の副ビーム、光軸が第２の領域３ａを通るものを第２の副ビームとする。第１の副ビームの内、第１の領域３ａで回折された部分は光検出器７ａに集光され、残りは光検出器７ｃと７ｄの間に集光される。同様に第２の副ビームの内、第２の領域で回折された部分は光検出器７ｅ上に、残りは光検出器７ｃと７ｄの間に集光される。そして、トラッキング信号ＲＥＳは、光検出器７ａ、７ｅの出力をＳ１、Ｓ５とすると、
ＲＥＳ＝Ｓ１−Ｓ５
により与えられる。
【００２６】
本実施形態に係る光ピックアップ装置では、その光強度が検出されるべき光スポットは４つであるので、すべての光検出器７ａ〜７ｅを半導体レーザ１から十分遠ざけた位置に配置することが可能である。この結果、第２の回折格子３で発生した回折光がコリメートレンズ４に入射しない構成とすることを実現できる。また、ピン数の増加に伴うパッケージの大型化も回避できる。また、すべての光検出器７ａ〜７ｅを、図２のように、ある直線上に位置するように設けることが可能であるので、光源である半導体レーザ１よりほぼ等距離に光検出器７ａ〜７ｅを配置することができる。
【００２７】
上述した副ビームは、ディスク６からの反射光の１部のみが検出に用いられるので、出力は約１／２となるが、上記のように光軸が通る領域で回折された部分を検出に用いることにより、幾分低下の割合を下げることができる。例えば、対物レンズ５の焦点距離および開口数の各々を３ｍｍおよび０．４５、コリメートレンズ４のそれらを９ｍｍおよび０．１８、半導体レーザ１から第２の回折格子３までの距離を３ｍｍ、ディスク６上での主ビームと副ビームとの間隔を２０μｍとすると、第２の回折格子上の主ビームの光軸と副ビームの光軸の間隔は４０μｍ、ビーム径は０．９ｍｍとなる。よって、第１の副ビームで見ると、全光量の５６％が第１の領域３ａに入射するので、５０％を基準とすると、出力を約１２％改善できる。
【００２８】
前記分割線ＤＬは、主ビームの光軸が通るように設定することが好ましい。何故ならば、分割線ＤＬが主ビームの光軸を外れると、主ビームが正しくトラック上に集光されていても、光検出器７ａと７ｅの出力に差が生じるからである。
【００２９】
（第２の実施形態）
図３に、第２の実施形態に係る光ピックアップ装置を示す。
【００３０】
この光ピックアップ装置は、基本構成は第１の実施形態と同じであるが、偏光ビームスプリッタ８と、ミラー９と、光導波路素子１０とが追加されている。簡単のため、図１と共通の部材には同一の番号を記した。
【００３１】
偏光ビームスプリッタ８は、第１の回折格子３と第２の回折格子２との間に配置されている。ディスク６からの反射光のうち、一部が偏光ビームスプリッタ８で反射され、ミラー９で再度反射されて光導波路素子１０に入射する。
【００３２】
光導波路素子１０は、前記反射光を２つの偏光成分に分離する偏光分離手段１１と、２つの偏光を検出する偏光検出用光検出器１２とを有しており、偏光検出用光検出器１２にて出された２つの偏光の強度を比較することにより、反射光の偏光面の回転を検出できる。従って第２の実施形態では記録媒体として光磁気ディスクを使用することができる。
【００３３】
光導波路素子１０は、薄膜技術を用いて偏光分離手段１１と偏光検出用光検出器１２とを１ｍｍ×２ｍｍ程度のチップに集積化できるので、光ピックアップ装置の小型化に適する。また、光導波路素子１０のうち、少なくとも偏光検出用光検出器１２と、半導体レーザ１やサーボ信号検出用光検出器７とを、同一パッケージ（図示せず）に収納することにより、各素子相互の位置関係が安定に保たれ、耐環境性が向上する。
【００３４】
なお、光導波路素子１０及びこれを用いた光ピックアップ装置については、特願平８−１７９７０５、特願平９−０４０５１７に詳しく記載されている。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、第２の回折素子は第１及び第２の領域に分割されており、２つの副ビームのうち、前記第１の領域で回折された一方の副ビームと前記第２の領域で回折された他方の副ビームの強度を比較してトラッキング信号を得るので、光検出器の数が少なくて済み、開口数が大きいコリメートレンズを採用しても、小型で不要な迷光の発生を防止することが容易である。更に、少ない光検出器で安定な３ビーム法によるトラッキング信号を得る事ができる。
【００３６】
また、第２の回折素子における第１及び第２の領域の境界が光軸の通る直線であるので、トラッキング信号に不要なオフセット成分が重畳されることが無い。
【００３７】
また、光検出器が光源よりほぼ等距離に配置されていることにより、より容易に不要な迷光の発生が抑制でき、設計の自由度が増す。
【００３８】
また、２つの副ビームのうちその光軸が前記第１の領域を通る一方の副ビームを第１の副ビーム、その光軸が前記第２の領域を通る他方の副ビームを第２の副ビームとするとき、前記第１の領域で回折された第１の副ビームの強度と、前記第２の領域で回折された第２の副ビームの強度を比較してトラッキング信号を得ることにより、トラッキング信号出力の低下を緩和できる。
【００３９】
また、記録媒体からの反射光の一部を分岐させる光分岐手段と、該光分岐手段によって分岐された光束を２つの偏光成分に分離する偏光分離手段と、分離された２つの偏光成分を検出する偏光検出用光検出器とを具備していることにより、光磁気記録媒体に記録された情報も再生することができる。
【００４０】
また、前記光源と、前記複数の光検出器と、前記偏光検出用光検出器とが同一のパッケージに収納されていることにより、各素子の相互位置関係が安定に保たれ、耐環境性が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光ピックアップ装置を示す概略構成図（斜視図）である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る光ピックアップ装置に用いられる第２の回折格子と光検出器との関係を示す平面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る光ピックアップ装置を示す概略構成図（斜視図）である。
【図４】従来の光ピックアップ装置を示す概略構成図（斜視図）である。
【符号の説明】
１半導体レーザ
２第１の回折格子
３第２の回折格子
ＤＬ分割線
３ａ第１の領域
３ｂ第２の領域
４コリメートレンズ
５対物レンズ
６ディスク
７光検出装置
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ光検出器
８偏光ビームスプリッタ
９ミラー
１０光導波路素子

Claims

光源と、該光源からの光束を主ビームと第１および第２の２つの副ビームに分割する第１の回折格子と、
該第１の回折格子から照射される前記３つのビームをそれぞれ回折する第２の回折格子と、
該第２の回折格子による前記３つのビームの０次回折光の光束を記録媒体上に集光させる光学系と、
前記記録媒体からの前記３つのビームの反射光の前記第２の回折格子での１次回折光を検出する４つの第１〜第４の光検出器とを具備する光ピックアップ装置であって、
該第２の回折素子が、前記主ビームの光軸の通る直線を境界として第１の領域及び第２の領域に分割されており、
前記第１および第２の光検出器は、前記第２回折格子の前記第１の領域および第２の領域を通過する前記主ビームの１次回折光をそれぞれ検出するように配置されており、
前記第３の光検出器は、前記第１の副ビームにおける前記第１の領域を通過する１次回折光のみを検出し、また、前記第４の光検出器は、前記第２の副ビームにおける前記第２の領域を通過する１次回折光のみを検出するように、それぞれ前記第１および第２の光検出器の外側に配置されるとともに、前記第１および第２の領域を通過して前記第１および第２の光検出器にて検出されない前記各副ビームの残りの１次回折光のそれぞれが、前記光検出器が設けられていない領域に集光されるように構成されており、
前記第３および第４の光検出器にてそれぞれ検出される第１および第２の各副ビームの光の強度を比較してトラッキング信号を得るよう構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
前記第１および第２の各副ビームの光強度をそれぞれ検出する第３および第４の光検出器が、前記光源より等距離に配置されていることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
前記第１の副ビームの光軸が前記第１の領域を通り、前記第２の副ビームの光軸が前記第２の領域を通ることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
前記記録媒体からの反射光の一部を分岐させる光分岐手段と、該光分岐手段によって分岐された光束を２つの偏光成分に分離する偏光分離手段と、分離された２つの偏光成分を検出する偏光検出用光検出器とを、更に具備することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
前記光源と、前記第１〜第４の光検出器と、前記偏光検出用光検出器とが同一のパッケージに収納されていることを特徴とする請求項４記載の光ピックアップ装置。