JP2013089274A - Optical pickup device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ディスクに記録されている信号の読み出し動作をレーザー光によって行う光ピックアップ装置に関する。 The present invention relates to an optical pickup device that performs a read operation of a signal recorded on an optical disc using a laser beam.
光ピックアップ装置から照射されるレーザー光を光ディスクの信号記録層に照射することによって信号の読み出し動作を行うことが出来る光ディスク装置が普及している。 2. Description of the Related Art Optical disk apparatuses that can perform a signal read operation by irradiating a signal recording layer of an optical disk with laser light emitted from an optical pickup apparatus have become widespread.
信号記録層に記録されている信号の光ピックアップ装置による読み出し動作は、レーザーダイオードから放射されるレーザー光を信号記録層に照射させ、該信号記録層から反射されるレーザー光の変化を光検出器によって検出することによって行われている。 Reading operation of the signal recorded on the signal recording layer by the optical pickup device is performed by irradiating the signal recording layer with the laser light emitted from the laser diode, and detecting the change of the laser light reflected from the signal recording layer with a photodetector. Is done by detecting by.
また、最近では、信号記録層が1層ではなく複数、例えば4つの層が設けられている4層式の光ディスクが製品化されており、斯かる複数の信号記録層が設けられている光ディスクの各信号記録層に記録されている信号の読み出し動作を行うことが出来る光ピックアップ装置も製品化されている。 Recently, a four-layer type optical disc in which a plurality of signal recording layers are provided instead of one, for example, four layers, has been commercialized, and an optical disc having such a plurality of signal recording layers has been commercialized. An optical pickup device that can read out signals recorded in each signal recording layer has also been commercialized.
図3はBlu−ray規格にて規定されている4層式の光ディスクDの信号記録層L0、L1、L2及びL3に記録されている信号を読み出すように構成された光ピックアップ装置の光学構成図であり、同図を参照にして光ピックアップ装置について説明する。 FIG. 3 is an optical configuration diagram of an optical pickup device configured to read out signals recorded on the signal recording layers L0, L1, L2, and L3 of the four-layer type optical disc D defined by the Blu-ray standard. The optical pickup device will be described with reference to FIG.
図3において、1は例えば波長が405nmの青紫色光であるレーザー光を放射するレーザーダイオード、2は前記レーザーダイオード1から放射されるレーザー光が入射される回折格子であり、レーザー光を0次光であるメインビーム、+1次光及び−1次光である2つのサブビームに分離する回折格子部2aと入射されるレーザー光をS方向の直線偏光光に変換する1/2波長板2bとより構成されている。
In FIG. 3, 1 is a laser diode that emits laser light, for example, blue-violet light having a wavelength of 405 nm, and 2 is a diffraction grating on which the laser light emitted from the laser diode 1 is incident. A diffraction grating
3は前記回折格子2を透過したレーザー光が入射される偏光ビームスプリッタであり、S偏光光に変換されたレーザー光の多くを反射し、P方向に偏光されたレーザー光を透過させる制御膜3aが設けられている。4は前記レーザーダイオード1から放射されたレーザー光の中の前記偏光ビームスプリッタ3の制御膜3aを透過したレーザー光が照射される位置に設けられているモニター用光検出器であり、その検出出力は前記レーザーダイオード1から放射されるレーザー光の出力を制御するために使用される。
Reference numeral 3 denotes a polarization beam splitter on which the laser light transmitted through the diffraction grating 2 is incident. The
5は前記偏光ビームスプリッタ3の制御膜3aにて反射されたレーザー光が入射される位置に設けられている1/4波長板であり、入射されるレーザー光を直線偏光光から円偏光光に、また反対に円偏光光から直線偏光光に変換する作用を成すものである。6は前記1/4波長板5を透過したレーザー光が入射されるとともに入射されるレーザー光の発散角度を平行光等に修正変更するコリメートレンズであり、収差補正用モーター7によって光軸方向へ変位せしめられるように構成されている。前記コリメートレンズ6の光軸方向への変位動作によって光ディスクDの信号記録層L0、L1、L2、L3とディスク面との間に設けられている保護層の厚さの相違に基づいて生じる球面収差を補正することが出来るように構成されている。
A
8は前記コリメートレンズ6を透過したレーザー光が入射される位置に設けられている立ち上げミラーであり、入射されるレーザー光の出射方向を90度変更し、該レーザー光を光ディスクDの信号記録層L0、L1、L2、L3に集光させるべく設けられている対物レンズ9方向に反射させる作用を成すものである。
Reference numeral 8 denotes a rising mirror provided at a position where the laser beam transmitted through the
斯かる構成において、前記レーザーダイオード1から放射されたレーザー光は、回折格子2、偏光ビームスプリッタ3、1/4波長板5、コリメートレンズ6及び立ち上げミラー8を介して対物レンズ9に入射された後、該対物レンズ9の集光動作によって光ディスクDの信号記録層L0、L1、L2、L3にレーザースポットとして照射されるが、該信号記録層L0、L1、L2、L3に照射されたレーザー光は戻り光として対物レンズ9側へ反射されることになる。
In such a configuration, the laser light emitted from the laser diode 1 is incident on the objective lens 9 via the diffraction grating 2, the polarization beam splitter 3, the
光ディスクDの信号記録層L0、L1、L2、L3から反射された戻り光は、対物レンズ9、立ち上げミラー8、コリメートレンズ6及び1/4波長板5を通して偏光ビームスプリッタ3の制御膜3aに入射される。このようにして偏光ビームスプリッタ3の制御膜3aに入射される戻り光は、前記1/4波長板5による位相変更動作によってP方向の直線偏光光に変更されている。従って、斯かる戻り光は前記制御膜3aにて反射されることはなく、制御用レーザー光として該制御膜3aを透過することになる。
The return light reflected from the signal recording layers L0, L1, L2, and L3 of the optical disc D passes through the objective lens 9, the rising mirror 8, the
10は前記偏光ビームスプリッタ3の制御膜3aを透過した制御用レーザー光が入射されるセンサーレンズであり、PDICと呼ばれる光検出器11に設けられている受光部に制御用レーザー光に非点収差を付加させて照射する作用を成すものである。前記光検出器11には、後述する4分割センサー等が設けられており、メインビームの照射動作によって光ディスクDの信号記録層L0、L1、L2、L3に記録されている信号の読み出し動作に伴う信号生成動作及び非点収差法によるフォーカス制御動作を行うためのフォーカスエラー信号の生成動作、そして2つのサブビームの照射動作によってトラッキング制御動作を行うためのトラッキングエラー信号の生成動作を行うように構成されている。斯かる各種の信号生成のための制御動作は、周知であるので、その説明は省略する。
前述したように光ピックアップ装置は構成されているが、斯かる構成において、前記対物レンズ9は、光ピックアップ装置を構成する基台に4本またし6本の支持ワイヤーによって光ディスクDの信号面に対して垂直方向、即ちフォーカシング方向への変位動作及び光ディスクDの径方向、即ちトラッキング方向への変位動作を可能に支持されているレンズホルダーと呼ばれる部材に搭載されている。 As described above, the optical pickup device is configured. In such a configuration, the objective lens 9 is provided on the signal surface of the optical disc D by four or six support wires on the base constituting the optical pickup device. On the other hand, it is mounted on a member called a lens holder which is supported so as to be able to perform a displacement operation in the vertical direction, that is, the focusing direction and a displacement operation in the radial direction of the optical disk D, that is, the tracking direction.
以上に説明したように光ピックアップ装置は構成されているが、次に斯かる構成の光ピックアップ装置の信号読み出し動作について説明する。 The optical pickup device is configured as described above. Next, the signal readout operation of the optical pickup device having such a configuration will be described.
光ディスクDの信号記録層L0、L1、L2、L3に記録されている信号の読み出し動作を行うための操作を行うと、レーザーダイオード駆動回路(図示せず)からレーザーダイオード1に対して前もって設定されているレーザー出力を得るための駆動信号が供給され、該レーザーダイオード1から所望の出力のレーザー光が放射されることになる。 When an operation for reading signals recorded in the signal recording layers L0, L1, L2, and L3 of the optical disc D is performed, the laser diode drive circuit (not shown) sets the laser diode 1 in advance. A drive signal for obtaining a laser output is supplied, and laser light having a desired output is emitted from the laser diode 1.
前記レーザーダイオード1から放射されたレーザー光は回折格子2に入射され、該回折格子2に組み込まれている回折格子部2aによってメインビームとサブビームに分離されるとともに1/2波長板2bによってS方向の直線偏光光に変換される。前記回折格子2を透過したレーザー光は偏光ビームスプリッタ3に入射され、該偏光ビームスプリッタ3に設けられている制御膜3aによって多くのレーザー光が反射されるとともに一部のレーザー光が透過せしめられる。
Laser light emitted from the laser diode 1 is incident on the diffraction grating 2 and is separated into a main beam and a sub beam by the diffraction grating
前記制御膜3aを透過したレーザー光はモニター用光検出器4に照射されるので、その照射されるレーザー光のレベルに応じたモニター信号が該モニター用光検出器4より出力されることになる。従って、斯かるモニター信号を利用してレーザーダイオード1に供給される駆動信号のレベルを制御することによってレーザーダイオード1から放射されるレーザー光の出力を所望のレベルになるように制御することが出来る。斯かる制御動作は、一般にレーザーの自動出力制御動作と呼ばれているものである。
Since the laser light transmitted through the
前記偏光ビームスプリッタ3に設けられている制御膜3aにて反射されたレーザー光は1/4波長板5に入射されて直線偏光光から円偏光光に変換された後にコリメートレンズ6に入射される。このようにしてコリメートレンズ6に入射されたレーザー光は平行光に変更されて立ち上げミラー8に入射されることになる。
The laser light reflected by the
前記立ち上げミラー8に入射されたレーザー光は、該立ち上げミラー8によって反射された後対物レンズ9に入射される。このように前記対物レンズ9には前述した光学経路を通してレーザー光が入射されるので、該対物レンズ9による集光動作が行われることになる。前記対物レンズ9による集光動作によって光ディスクDの信号記録層L0、L1、L2、L3にレーザースポットが生成されるが、同時に該信号記録層L0、L1、L2、L3からレーザー光が戻り光として反射されることになる。 The laser light incident on the rising mirror 8 is reflected by the rising mirror 8 and then incident on the objective lens 9. As described above, since the laser light is incident on the objective lens 9 through the optical path described above, the focusing operation by the objective lens 9 is performed. A laser spot is generated in the signal recording layers L0, L1, L2, and L3 of the optical disc D by the focusing operation by the objective lens 9. At the same time, laser light is returned from the signal recording layers L0, L1, L2, and L3 as return light. Will be reflected.
斯かる信号記録層L0、L1、L2、L3にて反射される戻り光は、対物レンズ9に対して光ディスクD側から入射されることになる。このようにして対物レンズ9に入射された戻り光は、立ち上げミラー8、コリメートレンズ6及び1/4波長板5を介して偏光ビームスプリッタ3に設けられている制御膜3aに入射される。前記制御膜3aに入射された戻り光は1/4波長板5によってP方向の直線偏光光に変換されているので、該制御膜3aにて反射されることはなく全てが制御用レーザー光として該制御膜3aを透過することになる。
The return light reflected by the signal recording layers L0, L1, L2, and L3 enters the objective lens 9 from the optical disc D side. The return light incident on the objective lens 9 in this way is incident on the
前記制御膜3aを透過した戻り光である制御用レーザー光は、センサーレンズ10に入射される。該センサーレンズ10に入射されたレーザー光は、非点収差を付加されて光検出器11に設けられている受光部に照射される。斯かる制御用レーザー光が光検出器11内に設けられている受光部に照射される結果、該受光部に組み込まれている4分割センサー等からメインビーム及びサブビームの照射スポットの位置変化や形状変化に基づく検出信号を抽出することが出来る。
The control laser light that is the return light that has passed through the
斯かる検出信号からフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を生成することによって対物レンズ9のフォーカス方向への変位動作及びトラッキング方向への変位動作を制御し、光ディスクDに設けられている信号記録層L0、L1、L2、L3に所望の形状のレーザースポットを生成するフォーカシング制御動作や該信号記録層L0、L1、L2、L3に設けられている信号トラックに対してレーザースポットを追従させるトラッキング制御動作を行うことが出来る。 By generating a focus error signal and a tracking error signal from such a detection signal, the displacement operation in the focus direction and the displacement direction in the objective lens 9 is controlled, and the signal recording layer L0 provided on the optical disc D, A focusing control operation for generating a laser spot having a desired shape in L1, L2, and L3 and a tracking control operation for causing the laser spot to follow signal tracks provided in the signal recording layers L0, L1, L2, and L3 are performed. I can do it.
光ピックアップ装置におけるフォーカシング制御動作及びトラッキング制御動作を行うことによって光ディスクDに設けられている信号記録層L0、L1、L2、L3に記録されている信号の読み出し動作を行うことが出来るが、斯かる読み出し動作にて得られる再生信号は、光検出器11から生成されるRF信号を周知のように復調することによって情報データとして得ることが出来る。
By performing the focusing control operation and the tracking control operation in the optical pickup device, it is possible to read out the signals recorded in the signal recording layers L0, L1, L2, and L3 provided on the optical disc D. The reproduction signal obtained by the reading operation can be obtained as information data by demodulating the RF signal generated from the
以上に説明したように光ピックアップ装置は構成されているが、光ディスクDに設けられている信号記録層L0、L1、L2、L3の中から信号の読み出し動作を行う信号記録層を選択する動作は対物レンズ9をフォーカス方向へ変位させたとき、得られるフォーカスエラー信号に現れるS字曲線の数を計測することによって行われるが、斯かる動作は周知であるのでその説明は省略する。 Although the optical pickup device is configured as described above, the operation of selecting the signal recording layer for performing the signal reading operation from the signal recording layers L0, L1, L2, and L3 provided in the optical disc D is as follows. This is performed by measuring the number of S-shaped curves that appear in the obtained focus error signal when the objective lens 9 is displaced in the focus direction. However, since such an operation is well known, its description is omitted.
また、斯かる構成の光ピックアップ装置において、対物レンズ9のフォーカス方向への変位動作によって光ディスクDに設けられている信号記録層L0、L1、L2、L3にレーザー光を集光させる制御動作が行われるが、光ディスクDの表面と各信号記録層との間に設けられている透明な保護層の厚さの相違に起因して球面収差が発生することになる。 Further, in the optical pickup device having such a configuration, a control operation for condensing the laser beam on the signal recording layers L0, L1, L2, and L3 provided on the optical disc D by the displacement operation of the objective lens 9 in the focus direction is performed. However, spherical aberration occurs due to the difference in the thickness of the transparent protective layer provided between the surface of the optical disc D and each signal recording layer.
斯かる球面収差を補正するためにコリメートレンズ6を光軸方向へ変位させるように構成されている。斯かるコリメートレンズ6の光軸方向への変位動作は収差補正用モーター7の回転駆動動作によって行うように構成されている。即ち、前記収差補正用モーター7によって回転駆動されるとともに周縁に螺旋状の送り溝が形成されているリードスクリュー7aを設け、該送り溝の作用によってコリメートレンズ6の光軸方向への変位動作を行うように構成されている。
In order to correct such spherical aberration, the
リードスクリューの回転駆動動作によってコリメートレンズを光軸方向へ変位させることによって球面収差を補正するように構成された技術が特許文献1に記載されている。 Patent Document 1 discloses a technique configured to correct spherical aberration by displacing a collimating lens in the optical axis direction by a rotational drive operation of a lead screw.
従来のコリメートレンズを光軸方向へ変位させるコリメートレンズ変位機構に使用されるリードスクリューと、そのリードスクリューの回転による収差補正量について、図4及び図5を参照にして説明する。 A lead screw used in a collimating lens displacement mechanism for displacing a conventional collimating lens in the optical axis direction and an aberration correction amount due to the rotation of the lead screw will be described with reference to FIGS.
図4において、リードスクリュー7aは収差補正用モーター7の回転力によって回転駆動されるとともにその周縁にはコリメートレンズ6を光軸方向へ変位させる螺旋状の送り溝7bが形成されている。斯かる構成において、リードスクリュー7aに形成されている送り溝7bのピッチは同一になるように構成されている。
In FIG. 4, the
斯かる構成において、リードスクリュー7aは収差補正用モーターの回転によって回転駆動せしめられ、リードスクリュー7aの回転力によってコリメートレンズ6は光軸方向へ変位せしめられることになる。そして、コリメートレンズ6の光軸方向への変位量は、リードスクリュー7aに形成されている送り溝7bのピッチが同一になるように形成されているので、回転数と比例することになる。
In such a configuration, the
このようにリードスクリュー7aの回転数とコリメートレンズ6の変位量とは比例関係にあるが、光ディスクDの信号記録層L0、L1、L2、L3の各信号記録層と光ディスクDの表面との間にある保護層の厚さは比例関係になく、コリメートレンズ6の変位量に対する収差補正量との関係は同一ではない。
As described above, the rotational speed of the
図5はリードスクリュー7aの回転に伴うコリメートレンズ6の送りステップとその送りに伴うコリメートレンズ6の変位による収差補正量との関係を示すものである。同図において、曲線A、B、C、Dは、各信号記録層L0、L1、L2、L3に対するコリメートレンズ6の送りステップと収差補正量との関係を示すものであり、斯かる特性曲線より明らかなように送りステップに対する収差補正量の変化が大きく相違することが分かる。
FIG. 5 shows the relationship between the feeding step of the
斯かる構成の光ピックアップ装置において、保護層の厚さに基づいて発生する球面収差を補正するために球面収差補正用モーター7を回転させる場合に信号の読み出し動作を行う対象である信号記録層の相違によりコリメートレンズ6の送りステップ量、即ち回転数を相違させる必要があるので、制御動作が複雑になるだけでなく光ピックアップ装置の信号読み出し特性が全ての信号記録層において均一にならないという問題がある。
In the optical pickup device having such a configuration, when the spherical
本発明は、斯かる問題を解決することが出来る光ピックアップ装置を提供しようとするものである。 The present invention is intended to provide an optical pickup device that can solve such a problem.
本発明は、レーザーダイオードから放射されるレーザー光を対物レンズの集光動作にて生成されるレーザースポットによって光ディスクの信号記録層に記録されている信号の読み出し動作を行うように構成された光ピックアップ装置であり、レーザー光の発散角度を修正変更するとともに光軸方向へ変位することによって球面収差を補正するコリメートレンズと、該コリメートレンズを光軸方向へ変位させるとき回転駆動される収差補正用モーターと、該収差補正用モーターによって回転駆動されるとともに螺旋状の送り溝が周縁に形成されているリードスクリューを設け、前記リードスクリューに形成されている送り溝のピッチを変化させたことを特徴とするものである。 The present invention relates to an optical pickup configured to perform a read operation of a signal recorded on a signal recording layer of an optical disc by a laser spot generated by a focusing operation of an objective lens with laser light emitted from a laser diode. A collimating lens which corrects spherical aberration by correcting and changing the divergence angle of the laser beam and displacing the collimating lens in the optical axis direction, and an aberration correction motor which is rotationally driven when the collimating lens is displaced in the optical axis direction. And a lead screw that is rotationally driven by the aberration correction motor and has a spiral feed groove formed at the periphery thereof, and the pitch of the feed groove formed in the lead screw is changed. To do.
また、本発明は、球面収差の補正量に対応させて送り溝のピッチを変化させたことを特徴とするものである。 Further, the present invention is characterized in that the pitch of the feed groove is changed in accordance with the correction amount of the spherical aberration.
そして、本発明は、収差補正用モーターの所定回転に対する補正量が一定になるように送り溝のピッチを変化させたことを特徴とするものである。 The present invention is characterized in that the pitch of the feed grooves is changed so that the correction amount with respect to the predetermined rotation of the aberration correction motor is constant.
また、本発明は、収差補正用モーターとしてステッピングモーターを使用したことを特徴とするものである。 Further, the present invention is characterized in that a stepping motor is used as the aberration correction motor.
本発明は、収差補正用モーターによって回転駆動されるとともに螺旋状の送り溝が周縁に形成されているリードスクリューにてコリメートレンズを光軸方向へ変位させることによって球面収差を補正するように構成された光ピックアップ装置において、前記リードスクリューに形成されている送り溝のピッチを変化させることによって該モーターの所定回転に対する収差補正量が一定になるようにしたので、制御動作が簡単になるだけでなく光ピックアップ装置の信号読み出し特性を全ての信号記録層において均一にすることが出来る。 The present invention is configured to correct spherical aberration by displacing the collimating lens in the optical axis direction with a lead screw that is rotationally driven by an aberration correction motor and has a spiral feed groove formed at the periphery. In the optical pickup device, the amount of aberration correction with respect to the predetermined rotation of the motor is made constant by changing the pitch of the feed groove formed in the lead screw. The signal readout characteristics of the optical pickup device can be made uniform in all signal recording layers.
光ディスクに設けられている複数の信号記録層にレーザー光を集光させてレーザースポットを生成するように構成された光ピックアップ装置において、各信号記録層に対する球面収差の補正を精度良く行うことが出来る光ピックアップ装置を提供する。 In an optical pickup device configured to generate a laser spot by condensing a laser beam on a plurality of signal recording layers provided on an optical disc, it is possible to accurately correct spherical aberration for each signal recording layer. An optical pickup device is provided.
図1は、図3に示すように構成された光ピックアップ装置に実施される本発明のコリメートレンズの送り機構を説明するための図である。同図において、収差補正用モーター7、該収差補正用モーター7によって回転駆動されるとともに送り溝7bが周縁に形成されているリードスクリュー7aの構成は図4に示した従来のコリメートレンズ変位機構と同一である。
FIG. 1 is a diagram for explaining a collimating lens feeding mechanism according to the present invention, which is implemented in an optical pickup device configured as shown in FIG. In the figure, the configuration of the
本発明の要旨は、リードスクリュー7aの周縁に形成されている送り溝7bのピッチを同一ではなく、位置によって変化させたことを特徴とするものである。
The gist of the present invention is that the pitch of the
図2は送り溝7bのピッチを変化させた場合における送りステップ、即ちコリメートレンズ6の送りステップと収差補正量との関係を示すものであり、曲線A、B、C、Dは、各信号記録層L0、L1、L2、L3に対するコリメートレンズ6の送りステップと収差補正量との関係を示すものであり、斯かる特性曲線より明らかなように送りステップに対する収差補正量の変化が同一であることが分かる。
FIG. 2 shows the relationship between the feeding step when the pitch of the feeding
このようにコリメートレンズ6の送りステップ、即ち収差補正用モーター7の回転数と収差補正量との関係が各信号記録層において同一にすることが出来るので、コリメートレンズ6を変位させるために行われる収差補正用モーターの回転制御動作を簡単に行うことが出来る。
In this way, the feeding step of the
リードスクリュー7aに形成される送り溝7bのピッチは、各信号記録層から発生する球面収差の大きさを補正するために要するコリメートレンズ6の変位量に基づいて設定されることになる。また、収差補正用モーター7として駆動パルスの数によって回転量を正確に設定することが出来るステッピングモーターを使用することによってコリメートレンズ6の変位量をより正確に設定することが出来る。
The pitch of the
本発明は、Blu−ray規格の光ディスクに記録されている信号の読み出し動作を行う光ピックアップ装置に実施した場合について説明したが、異なる規格の光ピックアップ装置にも応用することが出来る。また、4つの信号記録層を備えた光ディスクについて説明したが、2層及び3層の信号記録層や更に多くの信号記録層が設けられている光ディスクに記録されている信号の読み出し動作を行う光ピックアップ装置にも応用することが出来る。 Although the present invention has been described with respect to an optical pickup device that performs an operation of reading a signal recorded on an optical disc of the Blu-ray standard, it can also be applied to optical pickup devices of different standards. Further, although the optical disc having four signal recording layers has been described, the light for performing the reading operation of the signal recorded on the optical disc provided with two or three signal recording layers or more signal recording layers. It can also be applied to a pickup device.
1 レーザーダイオード
2 回折格子
3 偏光ビームスプリッタ
6 コリメートレンズ
7 収差補正用モーター
7a リードスクリュー
7b 送り溝
9 対物レンズ
11 光検出器
D 光ディスク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser diode 2 Diffraction grating 3
Claims (4)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2011230246A JP2013089274A (en) | 2011-10-20 | 2011-10-20 | Optical pickup device |
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- 2011-10-20 JP JP2011230246A patent/JP2013089274A/en active Pending
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