JP2008077762A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複雑な光学部品を使用することなく、同一の受光素子の異なる領域に、3種の波長の信号を導くことができて、安価で信頼性の高い光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】第1の光源1と第2の光源2と第3の光源3と第1の回折素子15aと第2の回折素子14aと受光素子13とを有する。第1の回折素子15aは、第1の光源1の短波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を回折する。第2の回折素子14aは、短波長のレーザ光の偏光方向と直交する偏光方向に設定された第2の光源2の中間波長のレーザ光による記録媒体からの反射光、および、短波長のレーザ光の偏光方向と直交する偏光方向に設定された第3の光源3の長波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を回折する。受光素子13は、第1の回折素子15aの短波長の回折光と、第2の回折素子14aの中間波長の回折光、および、第2の回折素子14aの長波長の回折光とを、互いに異なる領域で受光する。
【選択図】図1

Description

この発明は、互いに波長の異なる3種類のレーザ光によって、記録方式の異なる記録媒体への信号の書き込みや読み取りを行う光ピックアップ装置に関する。
レーザ光を用いて光学的に信号の読み取りが行われる光ディスクとしては、CD(コンパクトディスク)が普及しているが、更なる大容量のニーズに応えてCDと同一ディスク径として機構的な互換性を確保した上で、CDより高密度記録とすることにより大容量化を図らんとして規格化された高密度ディスク(DVD)や、さらに波長の短い青紫色レーザを採用する超高密度ディスクが提案されている。
ところで、光ピックアップ装置を、CD、DVDおよび超高密度ディスクの波長の異なる3種の信号読み取りに対応させるには、3種の波長のレーザ光を出射する光源であるレーザーダイオードと3種の信号を受光する受光素子とが必要であった。
そして、信号読み取りを行う記録媒体の記録密度に応じて使用する光源や受光素子を切り換えて、3種類の規格に対応することが必要であり、さらに、超高密度ディスクの規格においては、超高密度ディスクの厚み誤差を検出して、球面収差(SA)の補正を行うことが必要で、対物レンズシフトの影響を受けない正確で高品位な球面収差信号を得ることが困難であった。
近年では、CDおよびDVDの2波長に対応したピックアップも実用化され、超高密度ディスクのみ別のピックアップで記録再生に対応したり、また、外見上はひとつのピックアップで構成されても、中身は、超高密度ディスクとCDおよびDVDとの光学系を全く別の光学部品で構成していた。このため、光学系の構造は複雑で、ピックアップも大型となり、ピックアップに掛かるコストも高価なものとなっていた。
特に、超高密度ディスクとCDおよびDVDとの受光部を分離することは、IC上に構成されたOPIC(受光素子を備えたオプティカルIC)を複数用意する必要があり、かつ信号を出力するためのフレキシブル基板も構造が複雑でコストアップを招いていた。さらに、対物レンズシフトに対してSA信号品質を満足するためには、選別生産をする等コストアップを招いていた。
例えば、従来の光ピックアップ装置としては、3種の波長のレーザ光のそれぞれを出射する3つの光源と、ディスクからの3種の信号を受光する1つの受光素子とを、備えたものがある(特開2006−24333号公報:特許文献1参照)。
しかしながら、超高密度ディスクと通常ディスクとでは、受光素子の受光領域は分別されておらず(つまり、受光経路は分別されておらず)、受光素子の同一の受光領域で信号を受光しており、方式の異なるエラー信号検出が不可能であり、超高密度ディスクで安定したトラックサーボやフォーカスサーボが得られず、球面収差信号を付加することが不可能であった。また、超高密度ディスクと通常ディスクとで個別に、受光ポイントの調整は不可能である。
また、他の従来の光ピックアップ装置としては、3種の波長のレーザ光のそれぞれを出射する3つの光源と、ディスクからの3種の信号のそれぞれを受光する3つの受光素子とを、備えたものがある(特開2005−182941号公報:特許文献2参照)。しかしながら、3つの受光素子が必要であり、コスト高となっていた。
特開2006−24333号公報 特開2005−182941号公報
そこで、この発明の課題は、複雑な光学部品を使用することなく、同一の受光素子の異なる領域に、3種の波長の信号を導くことができて、安価で信頼性の高い光ピックアップ装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、この発明の光ピックアップ装置は、
短波長のレーザ光を出射する第1の光源と、
中間波長のレーザ光を出射する第2の光源と、
長波長のレーザ光を出射する第3の光源と、
上記第1の光源から出射された上記短波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を回折する第1の回折素子と、
上記第2の光源から出射されると共に上記短波長のレーザ光の偏光方向と直交する偏光方向に設定された上記中間波長のレーザ光による記録媒体からの反射光、および、上記第3の光源から出射されると共に上記短波長のレーザ光の偏光方向と直交する偏光方向に設定された上記長波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を回折する第2の回折素子と、
上記第1の回折素子からの短波長の回折光と、上記第2の回折素子からの中間波長の回折光、および、上記第2の回折素子からの長波長の回折光とを、互いに異なる領域で受光する受光素子と
を備えることを特徴としている。
ここで、上記短波長のレーザ光によって情報信号の書き込みや読み取りが行われる記録媒体は、例えば、超高密度ディスクや、青色レーザ光を用いて記録再生するディスクである。上記中間波長のレーザ光によって情報信号の書き込みや読み取りが行われる記録媒体は、例えば、DVD(Digital Versatile Disc)である。上記長波長のレーザ光によって情報信号の書き込みや読み取りが行われる記録媒体は、例えば、CD(Compact Disc)である。
この発明の光ピックアップ装置によれば、短波長のレーザ光を出射する第1の光源と、中間波長のレーザ光を出射する第2の光源と、長波長のレーザ光を出射する第3の光源と、上記第1の光源から出射された上記短波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を回折する第1の回折素子と、上記第2の光源から出射されると共に上記短波長のレーザ光の偏光方向と直交する偏光方向に設定された上記中間波長のレーザ光による記録媒体からの反射光、および、上記第3の光源から出射されると共に上記短波長のレーザ光の偏光方向と直交する偏光方向に設定された上記長波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を回折する第2の回折素子と、上記第1の回折素子からの短波長の回折光と、上記第2の回折素子からの中間波長の回折光、および、上記第2の回折素子からの長波長の回折光とを、互いに異なる領域で受光する受光素子とを備えているので、波長によって受光信号光の偏光方向を直交させることによって、複雑な光学部品を使用することなく、同一の受光素子の異なる領域に、3種の波長の信号を導くことができて、安価で信頼性の高い光ピックアップ装置を提供できる。
また、この発明の光ピックアップ装置は、
短波長のレーザ光を出射する第1の光源と、
中間波長のレーザ光を出射する第2の光源と、
長波長のレーザ光を出射する第3の光源と、
上記第1の光源から出射された上記短波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を回折する第1の回折素子と、
上記第1の光源から出射された上記短波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を屈折しないで透過する一方、上記第2の光源から出射されると共に上記短波長のレーザ光の偏光方向と直交する偏光方向に設定された上記中間波長のレーザ光による記録媒体からの反射光、および、上記第3の光源から出射されると共に上記短波長のレーザ光の偏光方向と直交する偏光方向に設定された上記長波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を屈折する偏光レンズと、
上記第1の回折素子からの短波長の回折光と、上記偏光レンズからの中間波長の屈折光、および、上記偏光レンズからの長波長の屈折光とを、互いに異なる領域で受光する受光素子と
を備えることを特徴としている。
ここで、上記短波長のレーザ光によって情報信号の書き込みや読み取りが行われる記録媒体は、例えば、超高密度ディスクや、青色レーザ光を用いて記録再生するディスクである。上記中間波長のレーザ光によって情報信号の書き込みや読み取りが行われる記録媒体は、例えば、DVD(Digital Versatile Disc)である。上記長波長のレーザ光によって情報信号の書き込みや読み取りが行われる記録媒体は、例えば、CD(Compact Disc)である。
この発明の光ピックアップ装置によれば、短波長のレーザ光を出射する第1の光源と、中間波長のレーザ光を出射する第2の光源と、長波長のレーザ光を出射する第3の光源と、上記第1の光源から出射された上記短波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を回折する第1の回折素子と、上記第1の光源から出射された上記短波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を屈折しないで透過する一方、上記第2の光源から出射されると共に上記短波長のレーザ光の偏光方向と直交する偏光方向に設定された上記中間波長のレーザ光による記録媒体からの反射光、および、上記第3の光源から出射されると共に上記短波長のレーザ光の偏光方向と直交する偏光方向に設定された上記長波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を屈折する偏光レンズと、上記第1の回折素子からの短波長の回折光と、上記偏光レンズからの中間波長の屈折光、および、上記偏光レンズからの長波長の屈折光とを、互いに異なる領域で受光する受光素子とを備えているので、波長によって受光信号光の偏光方向を直交させることによって、複雑な光学部品を使用することなく、同一の受光素子の異なる領域に、3種の波長の信号を導くことができて、安価で信頼性の高い光ピックアップ装置を提供できる。
また、上記第1の回折素子によって、短波長の回折信号によるFESやTESやRF信号を得る一方、上記偏光レンズによって、中間波長の屈折信号および長波長の屈折信号のFESを、非点収差法あるいは差動非点収差法を用いて、得ることができる。
また、一実施形態の光ピックアップ装置では、上記受光素子は、一つの集積回路上に、形成されている。
この実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記受光素子は、一つの集積回路上に、形成されているので、同一の集積回路上の受光素子に、3種の波長の信号を導くことができて、安価で信頼性の高い光ピックアップ装置を提供できる。
また、一実施形態の光ピックアップ装置では、上記第1の回折素子は、上記短波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を、上記第2の回折素子の領域外に回折し、上記第2の回折素子は、偏光特性を有しない回折素子で形成されている。
この実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記第1の回折素子は、上記短波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を、上記第2の回折素子の領域外に回折し、上記第2の回折素子は、偏光特性を有しない回折素子で形成されているので、上記第2の回折素子を偏光特性を有しない材料で構成できて、安価で安定した特性を得ることができる。
また、一実施形態の光ピックアップ装置では、上記第1の回折素子は、上記短波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を、4つの領域に分割し、
第1の領域は、トラック方向に2分割された半円のうちの一の半円であって、ナイフエッジ法によるフォーカスエラー信号が得られ、
第2の領域は、他の半円のうちの外周側の領域であって、球面収差信号が得られ、
第3と第4の領域は、それぞれ、他の半円のうちの内周側の領域をラジアル方向に2分割した領域である。
この実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記第1の回折素子は、上記短波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を、4つの領域に分割し、第1の領域は、トラック方向に2分割された半円のうちの一の半円であって、ナイフエッジ法によるフォーカスエラー信号が得られ、第2の領域は、他の半円のうちの外周側の領域であって、球面収差信号が得られ、第3と第4の領域は、それぞれ、他の半円のうちの内周側の領域をラジアル方向に2分割した領域であるので、対物レンズの開口(アパーチャ絞り)に対して正確に上記第1の回折素子の位置決めが可能であり、対物レンズのラジアル方向のシフトに対しても安定した球面収差信号を得ることができる。
また、一実施形態の光ピックアップ装置では、上記短波長のレーザ光による記録媒体からのフォーカスエラー信号は、上記第1の回折素子による上記第1の領域を介して、上記受光素子のうちの2分割された一の受光部によって、ナイフエッジ法を用いて得られる一方、
上記中間波長のレーザ光による記録媒体からのフォーカスエラー信号、および、上記長波長のレーザ光による記録媒体からのフォーカスエラー信号は、上記受光素子のうちの他の受光部によって、非点収差法あるいは差動非点収差法を用いて得られる。
この実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記短波長のレーザ光による記録媒体からのフォーカスエラー信号は、上記第1の回折素子による上記第1の領域を介して、上記受光素子のうちの2分割された一の受光部によって、ナイフエッジ法を用いて得られるので、トラックピッチの狭い超高密度のディスクに対して、トラックを横切るトラッキング信号のフォーカス信号への漏れ込みを最小限にすることができる。
また、上記中間波長のレーザ光による記録媒体からのフォーカスエラー信号、および、上記長波長のレーザ光による記録媒体からのフォーカスエラー信号は、上記受光素子のうちの他の受光部によって、非点収差法あるいは差動非点収差法を用いて得られるので、信頼性のあるフォーカスエラーを検出することができる。
また、一実施形態の光ピックアップ装置では、上記第2の光源と上記第3の光源とは、同一の一のパッケージに、収納され、上記第1の光源は、他のパッケージに収納されている。
この実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記第2の光源と上記第3の光源とは、同一の一のパッケージに、収納され、上記第1の光源は、他のパッケージに収納されているので、上記第2の光源から出射される上記中間波長のレーザ光の偏光方向、および、上記第3の光源から出射される上記長波長のレーザ光の偏光方向を、上記第1の光源から出射される上記短波長のレーザ光の偏光方向に対して直交するように、簡単に設定できる。
また、一実施形態の光ピックアップ装置では、
上記受光素子を設置する受光素子用基台と、
上記第1の回折素子を設置する第1の回折素子用基台と、
上記第2の回折素子を設置する第2の回折素子用基台と
を有し、
上記受光素子用基台、上記第1の回折素子用基台および上記第2の回折素子用基台は、直列に接して配置されている。
この実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記受光素子用基台、上記第1の回折素子用基台および上記第2の回折素子用基台は、直列に接して配置されているので、上記受光素子、上記第1の回折素子および上記第2の回折素子のそれぞれの信号受光調整が、容易となる。
また、一実施形態の光ピックアップ装置では、上記第1の光源、上記第2の光源および上記第3の光源は、同一のパッケージに収納されている。
この実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記第1の光源、上記第2の光源および上記第3の光源は、同一のパッケージに収納されているので、簡単な構成にすることができる。
また、一実施形態の光ピックアップ装置では、上記パッケージ内に、L字型の固定ベースを有し、
上記第2の光源から出射される上記中間波長のレーザ光の偏光方向、および、上記第3の光源から出射される上記長波長のレーザ光の偏光方向を、上記第1の光源から出射される上記短波長のレーザ光の偏光方向に対して直交するように、
上記固定ベースの一端に、上記第1の光源を設置し、上記固定ベースの他端に、上記第2の光源および上記第3の光源を設置している。
この実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記パッケージ内に、L字型の固定ベースを有し、上記第2の光源から出射される上記中間波長のレーザ光の偏光方向、および、上記第3の光源から出射される上記長波長のレーザ光の偏光方向を、上記第1の光源から出射される上記短波長のレーザ光の偏光方向に対して直交するように、上記固定ベースの一端に、上記第1の光源を設置し、上記固定ベースの他端に、上記第2の光源および上記第3の光源を設置したので、簡単な構成で、上記第1の光源から出射される上記短波長のレーザ光の偏光方向、上記第2の光源から出射される上記中間波長のレーザ光の偏光方向、および、上記第3の光源から出射される上記長波長のレーザ光の偏光方向を、簡単に設定できる。
また、一実施形態の光ピックアップ装置では、上記第1の光源、上記第2の光源および上記第3の光源は、それぞれ、互いに異なるパッケージに収納されている。
この実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記第1の光源、上記第2の光源および上記第3の光源は、それぞれ、互いに異なるパッケージに収納されているので、上記第1の光源、上記第2の光源および上記第3の光源を、全て、既存のものを使用でき、また、上記第1の光源、上記第2の光源および上記第3の光源の各々に、低コストのパッケージを採用できる。
また、一実施形態の光ピックアップ装置では、上記短波長のレーザ光の波長は、略405nmであり、上記中間波長のレーザ光の波長は、略650nmであり、上記長波長のレーザ光の波長は、略780nmである。
この実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記短波長のレーザ光の波長は、略405nmであり、上記中間波長のレーザ光の波長は、略650nmであり、上記長波長のレーザ光の波長は、略780nmであるので、超高密度ディスク、DVDおよびCDの3種のディスクに対して、規格に則した最適な記録や再生を行うことができる。
この発明の光ピックアップ装置によれば、上記第1の光源と、上記第2の光源と、上記第3の光源と、上記第1の回折素子と、上記第2の回折素子と、上記受光素子とを有しているので、複雑な光学部品を使用することなく、同一の受光素子の異なる領域に、3種の波長の信号を導くことができて、安価で信頼性の高い光ピックアップ装置を提供できる。
また、この発明の光ピックアップ装置によれば、上記第1の光源と、上記第2の光源と、上記第3の光源と、上記第1の回折素子と、上記偏光レンズと、上記受光素子とを有しているので、複雑な光学部品を使用することなく、同一の受光素子の異なる領域に、3種の波長の信号を導くことができて、安価で信頼性の高い光ピックアップ装置を提供できる。
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1、図2および図3は、この発明の光ピックアップ装置の第1実施形態を示している。この光ピックアップ装置は、短波長のレーザ光を出射する第1の光源1と、中間波長のレーザ光を出射する第2の光源2と、長波長のレーザ光を出射する第3の光源3と、第1の回折素子15aと、第2の回折素子14aと、受光素子13とを有し、互いに波長の異なる3種類のレーザ光によって、記録方式の異なる記録媒体としてのディスク11への信号の書き込みや読み取りを行う。
上記短波長のレーザ光の波長は、略405nmであり、上記中間波長のレーザ光の波長は、略650nmであり、上記長波長のレーザ光の波長は、略780nmである。
上記第1の光源1は、例えば、青紫色レーザであり、記録媒体としての、超高密度ディスクや青色レーザ光を用いて記録再生するディスクに対して、情報信号の書き込みや読み取りを行う。上記第2の光源2は、例えば、DVD(Digital Versatile Disc)用レーザであり、記録媒体としてのDVDに対して、情報信号の書き込みや読み取りを行う。上記第3の光源3は、例えば、CD(Compact Disc)用レーザであり、記録媒体としてのCDに対して、情報信号の書き込みや読み取りを行う。
上記第2の光源2と上記第3の光源3とは、同一の一のパッケージに、収納され、上記第1の光源1は、他のパッケージに収納されている。
上記第1の回折素子15aは、上記第1の光源1から出射された上記短波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を回折する。
上記第2の回折素子14aは、上記第2の光源2から出射されると共に上記短波長のレーザ光の偏光方向と直交する偏光方向に設定された上記中間波長のレーザ光による記録媒体からの反射光、および、上記第3の光源3から出射されると共に上記短波長のレーザ光の偏光方向と直交する偏光方向に設定された上記長波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を回折する。
上記第1の回折素子15aは、上記短波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を、上記第2の回折素子14aの領域外に回折し、上記第2の回折素子14aは、偏光特性を有しない回折素子で形成されている。
上記受光素子13は、上記第1の回折素子15aからの短波長の回折光と、上記第2の回折素子14aからの中間波長の回折光、および、上記第2の回折素子14aからの長波長の回折光とを、互いに異なる領域で受光する。
上記受光素子13は、一つの集積回路上に、形成されている。例えば、上記受光素子13は、オプティカルIC(OPIC)である。
上記受光素子13を設置する受光素子用基台12と、上記第1の回折素子15aを設置する第1の回折素子用基台15と、上記第2の回折素子14aを設置する第2の回折素子用基台14とを有する。上記受光素子用基台12、上記第1の回折素子用基台15および上記第2の回折素子用基台14は、直列に接して配置されている。
図1と図3を用いて、長波長のレーザ光および中間波長のレーザ光の光路を説明する。まず、上記第2の光源2または上記第3の光源3を出射した光束は、紙面垂直方向であるY方向に偏光しており、第2のPBS6にS波として入射する。この第2のPBS6で全反射された光束は、コリメートレンズ7によって概平行光とされ、1/4波長板8で円偏光に変換され、立ち上げミラー9によって、対物レンズ10へ入射して、ディスク11に集光される。
図1においてディスク11からの戻り光は、上記1/4波長板8で紙面平行方向であるX方向の偏光となり、第2のPBS6および第1のPBS5を透過して、第2の回折素子14aに導かれる。
上記第2のPBS6および上記第1のPBS5は、波長選択性偏光プリズムであり、第2の回折素子14aは、偏光ホログラムである。
上記第2の回折素子14aは、X方向の偏光成分に回折作用を有し、光束に非点収差を与えて、上記受光素子13に入射する。
上記第1の回折素子15aは、上記第2の回折素子14aよりも上記ディスク11側にあり、Y方向の偏光成分にしか回折作用を持たないため、X方向に偏光しているCDやDVDの信号光束には作用しない。
図2と図3を用いて、短波長のレーザ光の光路を説明する。まず、上記第1の光源1から出射した光束は、上記第1のPBS5にP波として入射し、上記第1のPBS5の偏光膜面で反射され、上記第2のPBS6を透過して、上記コリメートレンズ7によって概平行光とされ、上記1/4波長板8で円偏光とされて、上記ディスク11まで導かれる。
上記コリメートレンズ7は、図示しないが、高密度ディスクの規格における上記ディスク11の厚み誤差による球面収差を補正する目的で、光軸方向に可動することができて、平行光束の程度を変える機能を有している。
また、上記ディスク11からの反射光は、同様の経路を通り、紙面垂直方向であるY方向の偏光とされて、上記第1の回折素子15aに入射する。上記第1の回折素子15aにおいては、Y方向の偏光成分に回折作用を有するため、光束のほとんどの成分は、偏光ホログラムの領域によって、フォーカスエラー信号(FES)成分やTES成分や球面収差信号(SA)成分の異なる機能を有しながら、回折光となって回折されて、上記受光素子13へ入射する。
図4と図5を用いて、上記中間波長のレーザ光および上記長波長のレーザ光の受光信号を説明する。上記中間波長のレーザ光および上記長波長のレーザ光は、X方向に偏光しており、上記第1の回折素子15aでは、回折作用を持たずそのまま透過して、上記第2の回折素子14aによって、非点収差を付加されて、上記受光素子13の略センターに形成された12分割の受光部A〜Lに落射する。
ここで、受光部A,B,C,Dに落射するのは、メインビームであり、受光部E,F,G,H,I,J,K,L,に落射するのは、トラッキングエラーを検出するためのサブビームである。
図6、図7および図8を用いて、上記短波長のレーザ光の受光状態を説明する。Y方向に偏光した上記ディスク11からの戻り光は、上記第1の回折素子15aによって回折される。
上記第1の回折素子15aは、図8に示すように、上記短波長のレーザ光による上記ディスク11からの反射光を、4つの領域に分割している。
第1の領域は、トラック方向(信号列方向の前後)に2分割された半円のうちの一の半円であって、ナイフエッジ法によるフォーカスエラー信号(FES)が得られる。つまり、この第1の領域は、図8中のγ領域であって、上記反射光を、フォーカスエラーを検出するための受光領域である、上記受光素子13の受光部γ1、γ2に落射して、ホログラムフーコーによる差動信号(γ1−γ2)によってFESを得る。
第2の領域は、他の半円のうちの外周側の領域であって、球面収差信号(SA)が得られる。つまり、この第2の領域は、図8中のδ領域であって、上記反射光を、球面収差を検出するための受光領域である、上記受光素子13の受光部δ1、δ2に落射して、差動(δ1−δ2)によって、SAを得る。
図9を用いて、球面収差の発生を説明すると、球面収差とは、レンズにて集光される中心部と外周部とのフォーカス点の位置誤差を示し、この収差量を検出するため、図8中のδ領域の合焦ズレを検出することで、球面収差信号を得ることが可能となる。
球面収差信号は、受光部δ1,δ2の分割線上に落射調整されて、ホログラムフーコー法による差動信号(δ1−δ2)によって、球面収差量を演算する。
ここで、δ領域の信号は、高密度ディスクの一種類においては、対物レンズのNAが大きいため、球面収差信号によってドライブの安定性を増すことができ、高密度ディスクの他の種類においては、対物レンズのNAは、DVDと同一であって、球面収差信号は必須ではなく、加算によるRF信号検出に使用される。
第3と第4の領域は、それぞれ、他の半円のうちの内周側の領域をラジアル方向に2分割した領域である。つまり、この第3と第4の領域は、図8中のα領域とβ領域であって、上記反射光を、上記第1の回折素子15aのラジアル方向のバランス調整を行うための受光領域である、上記受光素子13の受光部α1、β1に落射して、上記第1の回折素子15aのラジアル方向の位置精度を調整する。要するに、α領域の回折光は、上記受光部α1にて受光され、β領域の回折光は、受光部β1にて受光され、それぞれの受光部α1,β1の受光強度を比較することによって、上記第1の回折素子15aのラジアル方向の位置精度を正確に調整することができる。
要するに、上記受光素子13は、上記第1の回折素子15aからの短波長の回折光を受光する領域である受光部α1,β1,γ1,γ2,δ1,δ2と、上記第2の回折素子14aからの中間波長の回折光、および、上記第2の回折素子14aからの長波長の回折光を受光する領域である受光部A〜Lとを、有する。
図10〜図13を用いて、さらに詳細に説明すると、上記受光部α1,β1は、上記第1の回折素子15aのラジアル方向のバランス調整を行うための受光領域であって、図11Aに示すように、対物レンズの開口10aに対して正確なラジアル方向位置決めが可能となり、図12Aに示すように、SA信号(球面収差信号)を得る。
図11Bと図11Cに示すように、対物レンズがラジアル方向に追従して対物レンズの開口10aがラジアル方向にシフトしても、図12Bと図12Cに示すように、左右対称な形状を有するSA信号を得ることができる。なお、図11Bは、対物レンズが内周側にシフトした状態を示し、このとき、図12Bに示すSA信号を得る一方、図11Cは、対物レンズが外周側にシフトした状態を示し、このとき、図12Cに示すSA信号を得る。
したがって、左右シフトで信号変化の少ない良好なSA信号(球面収差信号)を得ることが可能で、図13に示したように対物レンズシフトの影響をほとんど受けない良好な球面収差信号δ1−δ2を得ることができる。
図13の左側の蛇行信号は、対物レンズを(矢印にて示す)ラジアル方向に揺動した時のプッシュプル信号で、対物レンズのシフトを示し、右側の信号が球面収差信号である。ここでは、対物レンズのラジアル方向へのシフトに対しても、安定した球面収差信号を出力していることがわかる。
ここで、比較例として、図14〜図17を用いて、回折素子の分割パターンと、対物レンズがラジアル方向にシフトした場合との、影響度を説明する。
つまり、図14に示すように、比較例としての回折素子は、図10の第1の回折素子15aのβ領域がなく、図15Aに示すように、ラジアル方向の調整目安がなく、正確なラジアル方向位置調整ができない。このため、元々調整時からセンターズレが発生し、図16Aに示すSA信号を得る。
そして、図15Bに示すように、対物レンズが内周側にシフトした場合と、図15Cに示すように、対物レンズが外周側にシフトした場合とでは、図16Bに示すSA信号と、図16Cに示すSA信号とは、左右非対称な形状となって、内外周における球面収差量が誤って出力されるという不具合を呈していた。なお、図15Bは、対物レンズが内周側にシフトした状態を示し、このとき、図16Bに示すSA信号を得る一方、図15Cは、対物レンズが外周側にシフトした状態を示し、このとき、図16Cに示すSA信号を得る。
この場合、図17に示すように、対物レンズシフトによってSA信号が乱されるという不具合が発生していた。つまり、図17の右側の球面収差信号は、図13の右側の球面収差信号に比べて、乱れが大きい。なお、図17の左側の蛇行信号は、対物レンズのシフトを示し、右側の信号は、球面収差信号を示す。
上記構成の光ピックアップ装置によれば、上記第1の光源1と、上記第2の光源2と、上記第3の光源3と、上記第1の回折素子15aと、上記第2の回折素子14aと、上記受光素子13とを有するので、波長によって受光信号光の偏光方向を直交させることによって、複雑な光学部品を使用することなく、同一の上記受光素子13の異なる領域に、3種の波長の信号を導くことができて、安価で信頼性の高い光ピックアップ装置を提供できる。
また、上記受光素子13は、一つの集積回路上に、形成されているので、同一の集積回路上の受光素子に、3種の波長の信号を導くことができて、安価で信頼性の高い光ピックアップ装置を提供できる。
また、上記第1の回折素子15aは、上記短波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を、上記第2の回折素子14aの領域外に回折し、上記第2の回折素子14aは、偏光特性を有しない回折素子で形成されているので、上記第2の回折素子14aを偏光特性を有しない材料で構成できて、安価で安定した特性を得ることができる。
また、上記第1の回折素子15aは、上記短波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を、4つの領域に分割し、第1の領域は、トラック方向に2分割された半円のうちの一の半円であって、ナイフエッジ法によるフォーカスエラー信号が得られ、第2の領域は、他の半円のうちの外周側の領域であって、球面収差信号が得られ、第3と第4の領域は、それぞれ、他の半円のうちの内周側の領域をラジアル方向に2分割した領域であるので、対物レンズの開口(アパーチャ絞り)に対して正確に上記第1の回折素子15aの位置決めが可能であり、対物レンズのラジアル方向のシフトに対しても安定した球面収差信号を得ることができる。
また、上記短波長のレーザ光による記録媒体からのフォーカスエラー信号は、上記第1の回折素子15aによる上記第1の領域を介して、上記受光素子13のうちの2分割された一の受光部によって、ナイフエッジ法を用いて得られるので、トラックピッチの狭い超高密度のディスクに対して、トラックを横切るトラッキング信号のフォーカス信号への漏れ込みを最小限にすることができる。
また、上記中間波長のレーザ光による記録媒体からのフォーカスエラー信号、および、上記長波長のレーザ光による記録媒体からのフォーカスエラー信号は、上記受光素子13のうちの他の受光部によって、非点収差法あるいは差動非点収差法を用いて得られるので、信頼性のあるフォーカスエラーを検出することができる。
また、上記第2の光源2と上記第3の光源3とは、同一の一のパッケージに、収納され、上記第1の光源1は、他のパッケージに収納されているので、上記第2の光源2から出射される上記中間波長のレーザ光の偏光方向、および、上記第3の光源3から出射される上記長波長のレーザ光の偏光方向を、上記第1の光源1から出射される上記短波長のレーザ光の偏光方向に対して直交するように、簡単に設定できる。
また、上記受光素子用基台12、上記第1の回折素子用基台15および上記第2の回折素子用基台14は、直列に接して配置されているので、上記受光素子13、上記第1の回折素子15aおよび上記第2の回折素子14aのそれぞれの信号受光調整が、容易となる。
また、上記短波長のレーザ光の波長は、略405nmであり、上記中間波長のレーザ光の波長は、略650nmであり、上記長波長のレーザ光の波長は、略780nmであるので、超高密度ディスク、DVDおよびCDの3種のディスクに対して、規格に則した最適な記録や再生を行うことができる。
なお、上記第1の回折素子15aは、上記基台15のディスク11側に形成し、上記第2の回折素子14aは、上記基台14の受光素子13側に形成したが、上記基台14,15のどちら側に、上記回折素子14a,15aを形成してもよい。
(第2の実施形態)
図18および図19は、この発明の光ピックアップ装置の第2の実施形態を示している。上記第1の実施形態と相違する点を説明すると、この第2の実施形態では、上記第1の光源1、上記第2の光源2および上記第3の光源3は、同一のパッケージに収納されている。
図18は、上記第2の光源2および上記第3の光源3の発光経路および受光経路を示し、図19は、上記第1の光源1の発光経路および受光経路を示し、それぞれの受光原理は、上記第1の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
したがって、上記第1の光源1、上記第2の光源2および上記第3の光源3は、同一のパッケージに収納されているので、簡単な構成にすることができる。
(第3の実施形態)
図20は、この発明の光ピックアップ装置の第3の実施形態を示している。上記第2の実施形態と相違する点を説明すると、この第3の実施形態では、上記パッケージ内に、L字型の固定ベース4を有し、この固定ベース4に、上記第1の光源1、上記第2の光源2および上記第3の光源3を設置している。
具体的に述べると、上記第2の光源2から出射される上記中間波長のレーザ光の偏光方向(Y方向)、および、上記第3の光源3から出射される上記長波長のレーザ光の偏光方向(Y方向)を、上記第1の光源1から出射される上記短波長のレーザ光の偏光方向(Z方向)に対して直交するように、上記固定ベース4の一端に、上記第1の光源1を設置し、上記固定ベース4の他端に、上記第2の光源2および上記第3の光源3を設置している。
したがって、光学系を簡略化した簡単な構成で、上記第1の光源1から出射される上記短波長のレーザ光の偏光方向、上記第2の光源2から出射される上記中間波長のレーザ光の偏光方向、および、上記第3の光源3から出射される上記長波長のレーザ光の偏光方向を、簡単に設定できる。
(第4の実施形態)
この発明の光ピックアップ装置の第4の実施形態として、図示しないが、上記第1の光源1、上記第2の光源2および上記第3の光源3は、それぞれ、互いに異なるパッケージに収納されている。
したがって、上記第1の光源1、上記第2の光源2および上記第3の光源3を、全て、既存のものを使用でき、また、上記第1の光源1、上記第2の光源2および上記第3の光源3の各々に、低コストのパッケージを採用できる。
(第5の実施形態)
図21、図22および図23は、この発明の光ピックアップ装置の第5の実施形態を示している。上記第1の実施形態と相違する点を説明すると、この第5の実施形態では、上記第1の実施形態の上記第2の回折素子14aに代えて、偏光レンズ16を有している。
つまり、この光ピックアップ装置は、上記第1の光源1と、上記第2の光源2と、上記第3の光源3と、上記第1の回折素子15aと、上記偏光レンズ16と、上記受光素子13とを有する。なお、上記第1の実施形態と同一の符号は、上記第1の実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。
上記偏光レンズ16は、偏光性屈折率差を有し、上記第1の回折素子15aよりも上記ディスク11側に配置されている。
上記偏光レンズ16は、上記第1の光源1から出射された上記短波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を屈折しないで透過する一方、上記第2の光源2から出射されると共に上記短波長のレーザ光の偏光方向と直交する偏光方向に設定された上記中間波長のレーザ光による記録媒体からの反射光、および、上記第3の光源3から出射されると共に上記短波長のレーザ光の偏光方向と直交する偏光方向に設定された上記長波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を屈折する。
そして、上記受光素子13は、上記第1の回折素子15aからの短波長の回折光と、上記偏光レンズ16からの中間波長の屈折光、および、上記偏光レンズ16からの長波長の屈折光とを、互いに異なる領域で受光する。
図21および図22を用いて、上記第2の光源2および上記第3の光源3のレーザ光の光路を説明する。まず、上記ディスク11からの反射光束は、1/4波長板8で、円偏光からX方向の直線偏光に変換される。このX方向の直線偏光は、上記第2のPBS6および上記第1のPBS5を透過して、上記偏光レンズ16へ入射する。
上記偏光レンズ16は、X方向の偏光方向の光束に対して屈折率n1を有するレンズ面16aと、X方向の偏光方向の光束に対して屈折率n2を有する素子部16bと、同軸化素子16cとを有し、上記レンズ面16a、上記素子部16bおよび上記同軸化素子16cは、互いに、張り合わされている。上記屈折率n1と上記屈折率n2とは、等しくなく、上記レンズ面16aおよび上記素子部16bは、レンズ効果を有する。
上記レンズ面16aと上記素子部16bとの境界によって非点収差を付加された光束は、上記同軸化素子16cで、上記第3の光源3(CD)の光路が、上記第2の光源2(DVD)の光路に、重ねられて、上記第1の回折素子15aを透過して、上記受光素子13へ導かれ、上記第1の実施形態で説明した原理で信号検出される。
ここで、Y方向の偏光成分に対しては、上記レンズ面16aおよび上記素子部16bは、ともに、同じ屈折率n2を有するので、レンズ効果を有さない。このような偏光性屈折率を有する材料を、レンズ面で張り合わせることによって、偏光方向によって異なった光学素子とすることが可能となる。
図22を用いて、上記第1の光源1のレーザ光の光路を説明する。まず、上記ディスク11からの反射光束は、1/4波長板8で、円偏光からY方向の直線偏光に変換される。このY方向の直線偏光は、上記第2のPBS6および上記第1のPBS5を透過して、上記偏光レンズ16へ入射する。
ここで、Y方向の偏光成分に対しては、上記レンズ面16aおよび上記素子部16bは、ともに、同じ屈折率n2を有することになるため、レンズ形状の張り合わせ面で、光学屈折は、発生せずに、上記第1の光源1のレーザ光は、このまま透過される。その後、上記第1の光源1のレーザ光は、上記同軸化素子16cも透過し、上記第1の回折素子15aによって回折され、上記受光素子13へ導かれて、上記第1の実施形態で説明した原理で信号検出される。
このように、上記構成の光ピックアップ装置では、上記第1の回折素子15aによって、短波長の回折信号によるFESやTESやRF信号を得る一方、上記偏光レンズ16によって、中間波長の屈折信号および長波長の屈折信号のFESを、非点収差法あるいは差動非点収差法を用いて、得ることができる。
したがって、上記構成の光ピックアップ装置では、波長によって受光信号光の偏光方向を直交させることによって、複雑な光学部品を使用することなく、同一の受光素子13の異なる領域に、3種の波長の信号を導くことができて、安価で信頼性の高い光ピックアップ装置を提供できる。
本発明の光ピックアップ装置の第1実施形態を示すと共に、第2の光源および第3の光源のレーザ光の光路を説明する平面図である。 第1の光源のレーザ光の光路を説明する平面図である。 光ピックアップ装置の光路を説明する側面図である。 第2の光源および第3の光源のレーザ光の受光側の光路を説明する説明図である。 受光素子の受光部のパターンを説明する平面図である。 第1の光源のレーザ光の受光側の光路を説明する説明図である。 第1の光源のレーザ光の受光状態を説明ずる説明図である。 第1の回折素子の分割領域を説明する説明図である。 球面収差の発生を説明する説明図である。 第1の光源のレーザ光の受光状態を説明する説明図である。 第1の光源のレーザ光の第1の回折素子への受光状態を説明すると共に、対物レンズがシフトしない状態を示す説明図である。 第1の光源のレーザ光の第1の回折素子への受光状態を説明すると共に、対物レンズが内周側にシフトした状態を示す説明図である。 第1の光源のレーザ光の第1の回折素子への受光状態を説明すると共に、対物レンズが外周側にシフトした状態を示す説明図である。 図11Aの状態でSA信号として受光されるパターンを示す説明図である。 図11Bの状態でSA信号として受光されるパターンを示す説明図である。 図11Cの状態でSA信号として受光されるパターンを示す説明図である。 第1の光源のレーザ光の信号品質を説明する説明図である。 比較例として、短波長レーザ光の受光状態を説明する説明図である。 比較例として、短波長レーザ光の回折素子への受光状態を説明すると共に、対物レンズがシフトしない状態を示す説明図である。 比較例として、短波長レーザ光の回折素子への受光状態を説明すると共に、対物レンズが内周側にシフトした状態を示す説明図である。 比較例として、短波長レーザ光の回折素子への受光状態を説明すると共に、対物レンズが外周側にシフトした状態を示す説明図である。 図15Aの状態でSA信号として受光されるパターンを示す説明図である。 図15Bの状態でSA信号として受光されるパターンを示す説明図である。 図15Cの状態でSA信号として受光されるパターンを示す説明図である。 比較例として、短波長レーザ光の信号品質を説明する説明図である。 本発明の光ピックアップ装置の第2実施形態を示すと共に、第2の光源および第3の光源のレーザ光の光路を説明する平面図である。 第1の光源のレーザ光の光路を説明する平面図である。 本発明の光ピックアップ装置の第3実施形態を示すと共に、第1の光源、第2の光源2および第3の光源の配置を説明する説明図である。 本発明の光ピックアップ装置の第5実施形態を示すと共に、第2の光源および第3の光源のレーザ光の光路を説明する平面図である。 第1の光源のレーザ光の光路を説明する平面図である。 光ピックアップ装置の光路を説明する側面図である。
符号の説明
1 第1の光源
2 第2の光源(DVD用レーザ)
3 第3の光源(CD用レーザ)
4 固定ベース
5 第1のPBS
6 第2のPBS
7 コリメートレンズ
8 1/4波長板
9 立ち上げミラー
10 対物レンズ
10a 開口
11 ディスク(記録媒体)
12 受光素子用基台
13 受光素子
14 第2の回折素子用基台
14a 第2の回折素子
15 第1の回折素子用基台
15a 第1の回折素子
16 偏光レンズ
16a 偏光性屈折率差を有するレンズ面
16b 偏光方向で屈折率差を有しない素子部
16c 同軸化素子

Claims (12)

  1. 短波長のレーザ光を出射する第1の光源と、
    中間波長のレーザ光を出射する第2の光源と、
    長波長のレーザ光を出射する第3の光源と、
    上記第1の光源から出射された上記短波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を回折する第1の回折素子と、
    上記第2の光源から出射されると共に上記短波長のレーザ光の偏光方向と直交する偏光方向に設定された上記中間波長のレーザ光による記録媒体からの反射光、および、上記第3の光源から出射されると共に上記短波長のレーザ光の偏光方向と直交する偏光方向に設定された上記長波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を回折する第2の回折素子と、
    上記第1の回折素子からの短波長の回折光と、上記第2の回折素子からの中間波長の回折光、および、上記第2の回折素子からの長波長の回折光とを、互いに異なる領域で受光する受光素子と
    を備えることを特徴とする光ピックアップ装置。
  2. 短波長のレーザ光を出射する第1の光源と、
    中間波長のレーザ光を出射する第2の光源と、
    長波長のレーザ光を出射する第3の光源と、
    上記第1の光源から出射された上記短波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を回折する第1の回折素子と、
    上記第1の光源から出射された上記短波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を屈折しないで透過する一方、上記第2の光源から出射されると共に上記短波長のレーザ光の偏光方向と直交する偏光方向に設定された上記中間波長のレーザ光による記録媒体からの反射光、および、上記第3の光源から出射されると共に上記短波長のレーザ光の偏光方向と直交する偏光方向に設定された上記長波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を屈折する偏光レンズと、
    上記第1の回折素子からの短波長の回折光と、上記偏光レンズからの中間波長の屈折光、および、上記偏光レンズからの長波長の屈折光とを、互いに異なる領域で受光する受光素子と
    を備えることを特徴とする光ピックアップ装置。
  3. 請求項1または2に記載の光ピックアップ装置において、
    上記受光素子は、一つの集積回路上に、形成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
  4. 請求項1に記載の光ピックアップ装置において、
    上記第1の回折素子は、上記短波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を、上記第2の回折素子の領域外に回折し、
    上記第2の回折素子は、偏光特性を有しない回折素子で形成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
  5. 請求項1または2に記載の光ピックアップ装置において、
    上記第1の回折素子は、上記短波長のレーザ光による記録媒体からの反射光を、4つの領域に分割し、
    第1の領域は、トラック方向に2分割された半円のうちの一の半円であって、ナイフエッジ法によるフォーカスエラー信号が得られ、
    第2の領域は、他の半円のうちの外周側の領域であって、球面収差信号が得られ、
    第3と第4の領域は、それぞれ、他の半円のうちの内周側の領域をラジアル方向に2分割した領域であることを特徴とする光ピックアップ装置。
  6. 請求項5に記載の光ピックアップ装置において、
    上記短波長のレーザ光による記録媒体からのフォーカスエラー信号は、上記第1の回折素子による上記第1の領域を介して、上記受光素子のうちの2分割された一の受光部によって、ナイフエッジ法を用いて得られる一方、
    上記中間波長のレーザ光による記録媒体からのフォーカスエラー信号、および、上記長波長のレーザ光による記録媒体からのフォーカスエラー信号は、上記受光素子のうちの他の受光部によって、非点収差法あるいは差動非点収差法を用いて得られることを特徴とする光ピックアップ装置。
  7. 請求項1または2に記載の光ピックアップ装置において、
    上記第2の光源と上記第3の光源とは、同一の一のパッケージに、収納され、
    上記第1の光源は、他のパッケージに収納されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
  8. 請求項1に記載の光ピックアップ装置において、
    上記受光素子を設置する受光素子用基台と、
    上記第1の回折素子を設置する第1の回折素子用基台と、
    上記第2の回折素子を設置する第2の回折素子用基台と
    を有し、
    上記受光素子用基台、上記第1の回折素子用基台および上記第2の回折素子用基台は、直列に接して配置されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
  9. 請求項1または2に記載の光ピックアップ装置において、
    上記第1の光源、上記第2の光源および上記第3の光源は、同一のパッケージに収納されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
  10. 請求項9に記載の光ピックアップ装置において、
    上記パッケージ内に、L字型の固定ベースを有し、
    上記第2の光源から出射される上記中間波長のレーザ光の偏光方向、および、上記第3の光源から出射される上記長波長のレーザ光の偏光方向を、上記第1の光源から出射される上記短波長のレーザ光の偏光方向に対して直交するように、
    上記固定ベースの一端に、上記第1の光源を設置し、上記固定ベースの他端に、上記第2の光源および上記第3の光源を設置したことを特徴とする光ピックアップ装置。
  11. 請求項1または2に記載の光ピックアップ装置において、
    上記第1の光源、上記第2の光源および上記第3の光源は、それぞれ、互いに異なるパッケージに収納されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
  12. 請求項1または2に記載の光ピックアップ装置において、
    上記短波長のレーザ光の波長は、略405nmであり、上記中間波長のレーザ光の波長は、略650nmであり、上記長波長のレーザ光の波長は、略780nmであることを特徴とする光ピックアップ装置。
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