JP3777730B2 - 集積光学素子及び光学ピックアップ装置並びに記録再生装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、2種類の光ディスクに対応した発光素子や受光素子等を集積し一体化してなる集積光学素子と、これを用いた光学ピックアップ装置及び記録再生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、光学記録媒体として、CD(Compact Disc)と呼ばれる再生専用の光ディスクや、CD−R(Compact Disc-Recordable)と呼ばれる追記型の光ディスクが広く普及している。
【0003】
このCDやCD−Rは、直径12cmのディスク上に、約1.6μmのピッチで記録トラックが形成されており、波長が約780nmの光ビームに対して最適な再生特性及び記録特性を発揮するように規格化されている。
【0004】
一方、マルチメディア用途に好適な光学記録媒体として、DVD(Digital Versatile Disc/Digital Video Disc)と呼ばれる光ディスクが開発され、実用化されている。このDVDは、CDやCD−Rと同サイズのディスク(直径12cm)でありながら、波長が約650nmの光ビームを使用し、NAが0.6程度の対物レンズを使用することにより、狭ピッチ化と短ピット長化が実現され、CDやCD−Rに比べ記録容量を著しく増大させている。
【0005】
このように新規な光ディスクが開発されることに伴い、記録再生装置としては、この新規な光ディスクに対応可能であるとともに、従来の光ディスクに対しても対応可能な、互換性を備えたものが望まれる。
【0006】
こうした要求に応じて、CDやCD−RとDVDとの双方に対応可能とした記録再生装置として、CDやCD−R用の光学系と、DVD用の光学系とをそれぞれ備えた記録再生装置が提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような記録再生装置においては、それぞれの光学ピックアップ装置に対応した出力端子が必要とされるとともに、光学系の部品点数が増加し、装置の大型化を招いてしまう。
【0008】
そこで、本発明は、異なる波長の光ビームを出射する2つの発光素子や受光素子等を集積して一体化することにより、規格の異なる2種の光ディスクに対応することができるとともに、部品点数を削減して装置の小型化を実現する集積光学素子、及びこれを用いた光学ピックアップ装置、記録再生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】
本発明に係る集積光学素子は、2つの傾斜面を有し、第1及び第2の受光素子上に位置して設けられたプリズムと、このプリズムの2つの傾斜面に向けてそれぞれ異なった波長の光ビームを出射する第1及び第2の発光素子とを備えている。
【0010】
また、この集積光学素子は、プリズムの一方の傾斜面に第1の光路分岐膜を備え、プリズムの他方の傾斜面に第2の光路分岐膜を備えている。
【0011】
さらに、この集積光学素子は、第1及び第2の受光素子とプリズムの底面間に半透過膜を備え、プリズムの上面に高反射膜を備えている。
【0012】
この集積光学素子によれば、第1の発光素子から出射された光ビームは、プリズムの一方の傾斜面に設けられた第1の光路分岐膜により反射されて光学記録媒体に向かう。そして、光学記録媒体からの戻り光は、第1の光路分岐膜を透過してプリズム内に入射し、一部が半透過膜を透過して第1の受光素子により受光される。そして、他の一部が半透過膜により反射され、さらに高反射膜により反射されて第2の受光素子に向かう。第2の受光素子に向かった戻り光は、一部が半透過膜を透過して第2の受光素子により受光される。
【0013】
また、第2の発光素子から出射された光ビームは、プリズムの他方の傾斜面に設けられた第2の光路分岐膜により反射されて光学記録媒体に向かう。そして、光学記録媒体からの戻り光は、第2の光路分岐膜を透過してプリズム内に入射し、一部が半透過膜を透過して第2の受光素子により受光される。そして、他の一部が半透過膜により反射され、さらに高反射膜により反射されて第1の受光素子に向かう。第1の受光素子に向かった戻り光は、一部が半透過膜を透過して第1の受光素子により受光される。
【0014】
本発明に係る光学ピックアップ装置は、集積光学素子と、この集積光学素子から出射される光ビームを集光して光学記録媒体上に照射するとともに、光学記録媒体からの戻り光を集積光学素子内に導入する対物レンズとを備えている。
【0015】
そして、この光学ピックアップ装置の集積光学素子は、2つの傾斜面を有し、第1及び第2の受光素子上に位置して設けられたプリズムと、このプリズムの2つの傾斜面に向けてそれぞれ異なった波長の光ビームを出射する第1及び第2の発光素子と、プリズムの2つの傾斜面に設けられた第1及び第2の光路分岐膜と、第1及び第2の受光素子とプリズムの底面間に設けられた半透過膜と、プリズムの上面に設けられた高反射膜とを備えている。
【0016】
この光学ピックアップ装置によれば、集積光学素子の第1の発光素子から出射された光ビームは、プリズムの一方の傾斜面に設けられた第1の光路分岐膜により反射され、対物レンズにより集光されて光学記録媒体の信号記録面上に照射される。
【0017】
そして、光学記録媒体から対物レンズを通ってプリズムに向かう戻り光は、第1の光路分岐膜を透過してプリズム内に入射し、一部が半透過膜を透過して第1の受光素子により受光される。そして、他の一部が半透過膜により反射され、さらに高反射膜により反射されて第2の受光素子に向かう。第2の受光素子に向かった戻り光は、一部が半透過膜を透過して第2の受光素子により受光される。
【0018】
また、集積光学素子の第2の発光素子から出射された光ビームは、プリズムの他方の傾斜面に設けられた第2の光路分岐膜により反射され、対物レンズにより集光されて光学記録媒体の信号記録面上に照射される。
【0019】
そして、光学記録媒体から対物レンズを通ってプリズムに向かう戻り光は、第2の光路分岐膜を透過してプリズム内に入射し、一部が半透過膜を透過して第2の受光素子により受光される。そして、他の一部が半透過膜により反射され、さらに高反射膜により反射されて第1の受光素子に向かう。第1の受光素子に向かった戻り光は、一部が半透過膜を透過して第1の受光素子により受光される。
【0020】
本発明に係る記録再生装置は、集積光学素子と、この集積光学素子から出射された光ビームを集光して光学記録媒体の信号記録面上に照射するとともに、光学記録媒体からの戻り光を集積光学素子内に導入する対物レンズと、光学記録媒体を駆動する駆動手段と、対物レンズを二軸方向に移動可能に支持する対物レンズ支持手段と、光学記録媒体からの戻り光から検出された信号に基づいて再生信号及び制御信号を生成する信号処理回路と、制御信号に基づいて対物レンズ支持手段を光学記録媒体の径方向または光学記録媒体に接離する方向に移動させる移動手段とを備えている。
【0021】
そして、この記録再生装置の集積光学素子は、2つの傾斜面を有し第1及び第2の受光素子上に位置して設けられたプリズムと、このプリズムの2つの傾斜面に向けてそれぞれ異なった波長の光ビームを出射する第1及び第2の発光素子と、プリズムの2つの傾斜面に設けられた第1及び第2の光路分岐膜と、第1及び第2の受光素子とプリズムの底面間に設けられた半透過膜と、プリズムの上面に設けられた高反射膜とを備えている。
【0022】
この記録再生装置によれば、集積光学素子の第1の発光素子から出射された光ビームは、プリズムの一方の傾斜面に設けられた第1の光路分岐膜により反射され、対物レンズにより集光されて、駆動手段によって駆動される光学記録媒体の信号記録面上に照射される。
【0023】
そして、光学記録媒体から対物レンズを通ってプリズムに向かう戻り光は、第1の光路分岐膜を透過してプリズム内に入射し、一部が半透過膜を透過して第1の受光素子により受光される。そして、他の一部が半透過膜により反射され、さらに高反射膜により反射されて第2の受光素子に向かう。第2の受光素子に向かった戻り光は、一部が半透過膜を透過して第2の受光素子により受光される。
【0024】
また、集積光学素子の第2の発光素子から出射された光ビームは、プリズムの他方の傾斜面に設けられた第2の光路分岐膜により反射され、対物レンズにより集光されて、駆動手段によって駆動される光学記録媒体の信号記録面上に照射される。
【0025】
そして、光学記録媒体から対物レンズを通ってプリズムに向かう戻り光は、第2の光路分岐膜を透過してプリズム内に入射し、一部が半透過膜を透過して第2の受光素子により受光される。そして、他の一部が半透過膜により反射され、さらに高反射膜により反射されて第1の受光素子に向かう。第1の受光素子に向かった戻り光は、一部が半透過膜を透過して第1の受光素子により受光される。
【0026】
さらに、この記録再生装置によれば、信号処理回路が、第1及び第2の受光素子から出力される受光信号に基づいて、再生信号と、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号等の制御信号とを生成する。そして、この信号処理回路により生成された制御信号に基づいて、移動手段が、光学系支持手段を光学記録媒体の径方向または光学記録媒体に接離する方向に移動させる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【0028】
本発明に係る記録再生装置1は、CD(Compact Disc)やCD−R(Compact Disc-Recordable)と、DVD(Digital Versatile Disc/Digital Video Disc)といった規格の異なる2種の光ディスクに対応した記録再生装置であって、図1に示すように、光ディスク2を回転駆動させるスピンドルモータ3と、光ディスク2の信号記録面上に光ビームを照射するとともに、光ディスク2からの戻り光を検出する光学ピックアップ装置4と、光学ピックアップ装置4により検出された戻り光に基づいて、再生信号及び制御信号を生成する信号処理回路5と、光学ピックアップ装置4から光ディスク2に照射される光ビームを操作して、フォーカシング制御及びトラッキング制御を行うフォーカス・トラックサーボ機構6と、光学ピックアップ装置4を光ディスク2の径方向に移動させるアクセス機構7と、信号処理回路5により生成された信号に基づいて、スピンドルモータ3、フォーカス・トラックサーボ機構6及びアクセス機構7を制御するシステムコントローラ8とを備えている。
【0029】
スピンドルモータ3は、システムコントローラ8によって駆動制御されている。そして、スピンドルモータ3は、光ディスク2の径方向に移動しながら光ディスク2上に照射される光ビームが、所定の速度で光ディスク2上を移動するように、光ディスク2を回転駆動している。
【0030】
光学ピックアップ装置4は、スピンドルモータ3により回転駆動される光ディスク2の信号記録面上に光ビームを照射し、光ディスク2の信号記録面で反射した戻り光を検出して信号処理回路5に出力する。この際、光学ピックアップ装置4は、回転駆動される光ディスク2の種類によって、その光ディスク2の再生に最適な波長の光ビームを出射する。例えば、回転駆動される光ディスク2がCDであれば、光学ピックアップ装置4は、波長が約780nmの光ビームを出射し、回転駆動される光ディスク2がDVDであれば、波長が約650nmの光ビームを出射する。
【0031】
信号処理回路5は、光学ピックアップ装置4により検出された戻り光に基づいて得られる再生信号及び制御信号を、信号復調部において復調し、エラーコレクション部において誤り訂正する。
【0032】
信号処理回路5により復調され、誤り訂正された再生信号は、コンピュータのデータストレージ用であれば、インターフェース9を介して外部コンピュータ等に送出される。また、この再生信号は、オーディオ・ビジュアル用であれば、D/A,A/D変換器10のD/A変換部でデジタル/アナログ変換され、オーディオ・ビジュアル機器に送出される。
【0033】
信号処理回路5により復調された制御信号は、システムコントローラ8に出力される。そして、システムコントローラ8は、この制御信号に基づいてフォーカス・トラックサーボ機構6を駆動し、光学ピックアップ装置4から光ディスク2の信号記録面上に照射される光ビームを操作して、フォーカシング制御及びトラッキング制御を行う。
【0034】
また、アクセス機構7は、システムコントローラ8から供給される信号に基づいて、光学ピックアップ装置4を光ディスク2の径方向に送り動作させる。
【0035】
ところで、光学ピックアップ装置4は、図2に示すように、異なる波長の光ビームを出射する2つの発光素子と受光素子とが半導体基板上に搭載され、パッケージ封止されてなる集積光学素子11と、この集積光学素子11から出射された光ビームを集光して、光ディスク2の信号記録面上に照射させるとともに、光ディスク2の信号記録面にて反射した戻り光を集積光学素子11内に導入する対物レンズ30とを備えている。
【0036】
対物レンズ30は、図示しないレンズ支持部材によって、光ディスク2の径方向及び光ディスク2に接離する方向の2軸方向に移動可能に支持されている。
【0037】
この対物レンズ30は、集積光学素子11により受光され、信号処理回路5により生成された制御信号に基づいて、上述したフォーカス・トラックサーボ機構6がレンズ支持部材を移動させることにより、光ディスク2の径方向または光ディスク2に接離する方向に移動される。そして、対物レンズ30は、集積光学素子11から出射される光ビームが光ディスク2の信号記録面上で常に焦点が合うように、この光ビームを集光するとともに、この集光された光ビームを光ディスク2のトラックに追従させる。
【0038】
集積光学素子11は、図3に示すように、半導体基板12上に、受光素子である第1及び第2のフォトディテクタ13,14が設けられている。これら第1及び第2のフォトディテクタ13,14は、それぞれが複数のセンサ部を有するように、光ディスク2の径方向に対応した方向に分割されている。そして、これら第1及び第2のフォトディテクタ13,14は、図示しない接続端子を介して信号処理回路5に接続されている。
【0039】
また、半導体基板12上には、第1及び第2のフォトディテクタ13,14上に位置して、プリズム15が設けられている。このプリズム15は、互いに平行とされる底面15a及び上面15bと、底面15aに対して所定の傾斜角をもって傾斜する第1の傾斜面15cと、底面15aに対して第1の傾斜面15cと逆向きの傾斜角をもって傾斜する第2の傾斜面15dとを有している。この第1の傾斜面15cと第2の傾斜面15dとは、底面15a及び上面15bと直交して底面15a及び上面15bのそれぞれを2等分する面を基準にして面対象となされている。
【0040】
そして、プリズム15は、底面15aが半導体基板12に接して第1及び第2のフォトディテクタ13,14と対向するように、半導体基板12上に設けられている。
【0041】
また、半導体基板12上には、第1の支持基板16に支持された状態で、プリズム15の第1の傾斜面15cに向けて光ビームを出射する第1のレーザダイオード17が設けられている。この第1のレーザダイオード17は、本例においては、CD及びCD−R用の発光素子であり、波長が約780nmの光ビームを出射する。
【0042】
さらに、半導体基板12上には、第2の支持基板18に支持された状態で、プリズム15の第2の傾斜面15dに向けて光ビームを出射する第2のレーザダイオード19が設けられている。この第2のレーザダイオード19は、本例においては、DVD用の発光素子であり、波長が約650nmの光ビームを出射する。
【0043】
これら、第1及び第2のレーザダイオード17,19は、平面に投影したときに、第1及び第2のフォトディテクタ13,14と、半導体基板12上で直線的に並ぶように、第1及び第2のフォトディテクタ13,14の側方に配列されている。
【0044】
プリズム15の第1の傾斜面15cには、図4に示すように、第1のレーザダイオード17から出射される光ビームに対して半透過性を有する第1の光路分岐膜20が設けられている。この第1の光路分岐膜20は、第1のレーザダイオード17から出射される光ビームの一部を反射させて、対物レンズ30に入射させるとともに、光ディスク2の信号記録面で反射された戻り光の一部を透過して、プリズム15内に入射させる。
【0045】
また、プリズム15の第2の傾斜面15dには、第2のレーザダイオード19から出射される光ビームに対して半透過性を有する第2の光路分岐膜21が設けられている。この第2の光路分岐膜21は、第2のレーザダイオード19から出射される光ビームの一部を反射させて、対物レンズ30に入射させるとともに、光ディスク2の信号記録面で反射された戻り光の一部を透過して、プリズム15内に入射させる。
【0046】
プリズム15の底面15aには、少なくとも第1及び第2のフォトディテクタ13,14と対向する位置に、第1のレーザダイオード17から出射される光ビームと、第2のレーザダイオード19から出射される光ビームの双方に対して半透過性を有する半透過膜22が設けられている。また、プリズム15の上面15b上には、第1のレーザダイオード17から出射される光ビームと、第2のレーザダイオード19から出射される光ビームの双方に対して高い反射率を有する高反射膜23が設けられている。
【0047】
そして、プリズム15や第1及び第2のフォトディテクタ13,14、第1及び第2のレーザダイオード17,19を搭載した半導体基板12は、上面側に開口部24aを有するパッケージ部材24の内部に収容されている。そして、パッケージ部材24の開口部24aがカバーガラス25で閉塞されることにより、これらプリズム15や第1及び第2のフォトディテクタ13,14、第1及び第2のレーザダイオード17,19等は、一体の光学ブロックとして、パッケージ封止され、外気から遮断されるようになされている。
【0048】
以上のように構成される集積光学素子11は、図示しない集積光学素子支持部材によって、光ディスク2の半径方向に移動可能に支持されている。そして、この集積光学素子11は、アクセス機構7が、システムコントローラ8から供給される信号に基づいて集積光学素子支持部材を移動させることにより、光ディスク2の径方向に送り動作される。
【0049】
次に、以上のように構成された記録再生装置1により、光ディスク2から再生信号及び制御信号を読み出す動作について説明する。
【0050】
まず、光ディスク2として例えばCDを用いた場合について、図5(A),図5(B)を用いて説明する。
【0051】
駆動電圧が供給され、外部信号がシステムコントローラ8に入力されると、システムコントローラ8がスピンドルモータ3を回転駆動させて、スピンドルモータ3にチャッキングされた光ディスク2を回転させるとともに、図5(A)に示すように、光学ピックアップ装置4の集積光学素子11に設けられた第1のレーザダイオード17から波長が約780nmの光ビームが出射される。
【0052】
第1のレーザダイオード17から出射された光ビームは、プリズム15の第1の傾斜面15cに設けられた第1の光路分岐膜20に照射される。第1の光路分岐膜20に照射された光ビームの一部は、この第1の光路分岐膜20により反射されて、対物レンズ30に入射する。
【0053】
そして、対物レンズ30に入射した光ビームは、対物レンズ30により集光され、回転する光ディスク2の信号記録面上に合焦照射される。光ディスク2の信号記録面で反射された信号成分を含む光ビームの戻り光は、再び対物レンズ30により集光され、集積光学素子11に向かう。
【0054】
集積光学素子11に向かう光ビームの戻り光は、再びプリズム15の第1の傾斜面15cに設けられた第1の光路分岐膜20に照射される。第1の光路分岐膜20に照射された光ビームの戻り光は、一部が第1の光路分岐膜20を透過して第1の傾斜面15cからプリズム15内に入射する。
【0055】
第1の傾斜面15cからプリズム15内に入射した光ビームの戻り光は、入射時に屈折して第1のフォトディテクタ13に向かう。第1のフォトディテクタ13に向かう光ビームの戻り光は、一部がプリズム15の底面15aと第1及び第2のフォトディテクタ13,14間に設けられた半透過膜22を透過し、他の一部が半透過膜22により反射される。
【0056】
半透過膜22を透過した光ビームの戻り光は、図5(B)に示すように、第1のフォトディテクタ13により受光される。一方、半透過膜22により反射された光ビームの戻り光は、プリズム15の上面15bに設けられた高反射膜23によりさらに反射されて、第2のフォトディテクタ14に向かう。第2のフォトディテクタ14に向かう光ビームの戻り光は、一部が半透過膜22を透過して、第2のフォトディテクタ14により受光される。
【0057】
第1及び第2のフォトディテクタ13,14によりそれぞれ受光された光ビームの戻り光は、受光信号として信号処理回路5に出力される。信号処理回路5は、これらの受光信号に基づいて演算処理を行うことにより、再生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号をそれぞれ生成する。
【0058】
次に、光ディスク2として例えばDVDを用いた場合について、図6(A),図6(B)を用いて説明する。
【0059】
駆動電圧が供給され、外部信号がシステムコントローラ8に入力されると、システムコントローラ8がスピンドルモータ3を回転駆動させて、スピンドルモータ3にチャッキングされた光ディスク2を回転させるとともに、図6(A)に示すように、光学ピックアップ装置4の集積光学素子11に設けられた第2のレーザダイオード19から波長が約650nmの光ビームが出射される。
【0060】
第2のレーザダイオード19から出射された光ビームは、プリズム15の第2の傾斜面15dに設けられた第2の光路分岐膜21に照射される。第2の光路分岐膜21に照射された光ビームの一部は、この第2の光路分岐膜21により反射されて、対物レンズ30に入射する。
【0061】
そして、対物レンズ30に入射した光ビームは、対物レンズ30により集光され、回転する光ディスク2の信号記録面上に合焦照射される。光ディスク2の信号記録面で反射された信号成分を含む光ビームの戻り光は、再び対物レンズ30により集光され、集積光学素子11に向かう。
【0062】
集積光学素子11に向かう光ビームの戻り光は、再びプリズム15の第2の傾斜面15dに設けられた第2の光路分岐膜21に照射される。第2の光路分岐膜21に照射された光ビームの戻り光は、一部が第2の光路分岐膜21を透過して第2の傾斜面15dからプリズム15内に入射する。
【0063】
第2の傾斜面15dからプリズム15内に入射した光ビームの戻り光は、入射時に屈折して第2のフォトディテクタ14に向かう。第2のフォトディテクタ14に向かう光ビームの戻り光は、一部がプリズム15の底面15aと第1及び第2のフォトディテクタ13,14間に設けられた半透過膜22を透過し、他の一部が半透過膜22により反射される。
【0064】
半透過膜22を透過した光ビームの戻り光は、図6(B)に示すように、第2のフォトディテクタ14により受光される。一方、半透過膜22により反射された光ビームの戻り光は、プリズム15の上面15bに設けられた高反射膜23によりさらに反射される。そして、高反射膜23により反射された光ビームの戻り光は、第1のフォトディテクタ13により受光される。
【0065】
第1及び第2のフォトディテクタ13,14によりそれぞれ受光された光ビームの戻り光は、受光信号として信号処理回路5に出力される。信号処理回路5は、これらの受光信号に基づいて演算処理を行うことにより、再生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号をそれぞれ生成する。
【0066】
ここで、第1のレーザダイオード17から出射された光ビームの戻り光を第1及び第2のフォトディテクタ13,14が受光することによって得られるフォーカスエラー信号FCS1及び、第2のレーザダイオード19から出射された光ビームの戻り光を第1及び第2のフォトディテクタ13,14が受光することによって得られるフォーカスエラー信号FCS2を求める演算の仕方について説明する。
【0067】
この第1及び第2のフォトディテクタ13,14は、上述したように、それぞれが複数のセンサ部を有するように、光ディスク2の径方向に対応した方向に分割されている。本例の集積光学素子11の第1のフォトディテクタ13は、図7に示すように、光ディスク2の径方向に対応した方向に4分割されており、4つのセンサ部a,b,c,dを有している。また、第2のフォトディテクタ14は、光ディスク2の径方向に対応した方向に4分割されており、4つのセンサ部e,f,g,hを有している。
【0068】
そして、第1のレーザダイオード17から出射された光ビームの戻り光を第1及び第2のフォトディテクタ13,14が受光することによって得られるフォーカスエラー信号FCS1は、各センサ部a,b,c,d及びe,f,g,hのそれぞれが出力する受光信号をas,bs,cs,ds,es,fs,gs,hsとすると、以下の演算式によって求められる。
【0069】
FCS1={(as+ds)−(bs+cs)}−K1{(es+hs)−(fs+gs)}
ここでK1は、プリズム15の底面15aと第1及び第2のフォトディテクタ13,14間に設けられた半透過膜22の半透過性による第1のフォトディテクタ13と第2のフォトディテクタ14の受光量の違いを補正する係数であって、例えば波長780nmにおける半透過膜22の透過率が50%のときは、K1=2とされる。
【0070】
また、第2のレーザダイオード19から出射された光ビームの戻り光を第1及び第2のフォトディテクタ13,14が受光することによって得られるフォーカスエラー信号FCS2は、以下の演算式によって求められる。
【0071】
FCS2={(es+hs)−(fs+gs)}−K2{(as+ds)−(bs+cs)}
ここでK2は、半透過膜22の半透過性による第1のフォトディテクタ13と第2のフォトディテクタ14の受光量の違いを補正する係数であって、例えば波長650nmにおける半透過膜22の透過率が60%のときは、K1=2.5とされる。
【0072】
以上のようにして生成されたフォーカスエラー信号FCS1及びFCS2は、上述したように、システムコントローラ8に出力される。そして、システムコントローラ8が、これらの信号に基づいてフォーカス・トラックサーボ機構6を駆動して、レンズ支持部材を光ディスク2に接離する方向に移動することにより、フォーカシング制御が行われる。
【0073】
なお、半透過膜22は、図8に示すように、第1のフォトディテクタ13上に位置する第1の光学薄膜22aと、第2のフォトディテクタ14上に位置する第2の光学薄膜22bとから構成されるようにしてもよい。この場合、第1の光学薄膜22aとして、第1のレーザダイオード17から出射される光ビームに対しては半透過膜として機能するとともに、第2のレーザダイオード19から出射される光ビームに対しては高透過膜として機能するような波長依存性を有する光学薄膜を用い、第2の光学薄膜22bとして、第2のレーザダイオード19から出射される光ビームに対しては半透過膜として機能するとともに、第1のレーザダイオード17から出射される光ビームに対しては高透過膜として機能するような波長依存性を有する光学薄膜を用いることが望ましい。
【0074】
例えば、第1のレーザダイオード17が波長780nmの光ビームを出射し、第2のレーザダイオード19が波長650nmの光ビームを出射する場合において、第1の光学薄膜22a及び第2の光学薄膜22bとして、図9に示すような波長依存性を有する光学薄膜を用いることにより、第1のフォトディテクタ13と第2のフォトディテクタ14の受光量をほぼ等しくすることができる。
【0075】
すなわち、第1の光学薄膜22aとして、光ビームの波長が650nmときはほぼ100%透過し、波長が780nmのときは約50%透過して約50%反射させる光学薄膜を用い、第2の光学薄膜22bとして、光ビームの波長が650nmときは約50%透過して約50%反射させ、波長が780nmのときは、ほぼ100%透過させる光学薄膜を用いることにより、第1のフォトディテクタ13と第2のフォトディテクタ14の受光量をほぼ等しくすることができる。
【0076】
記録再生装置1は、集積光学素子11の半透過膜22を以上のように構成し、第1のフォトディテクタ13と第2のフォトディテクタ14の受光量を等しくすることにより、フォーカスエラー信号FCS1及びFCS2を求める演算式の係数K1及びK2を1とすることができ、信号処理回路5の簡素化が図られるとともに、戻り光を受光信号として最大限に利用することができ、SN比の向上を図ることができる。
【0077】
以上説明したように、本発明に係る集積光学素子11は、それぞれ異なる波長の光ビームを出射する第1及び第2のレーザダイオード17,19を備え、それぞれの光ビームの戻り光をともに第1及び第2のフォトディテクタ13,14で受光するようにしているので、CDやCD−RとDVDといった最適波長の異なる光ディスクから再生信号及び制御信号を読み出すことができるとともに、接続端子等の部品点数の削減を図ることができる。したがって、この集積光学素子11を備えた光学ピックアップ装置4及びこの光学ピックアップ装置4を備えた記録再生装置1は、構成を簡素化することができるとともに、装置全体の小型化を実現することができる。
【0078】
なお、本発明に係る光学ピックアップ装置は、図10に示すように、集積光学素子11と対物レンズ30間に回折格子31を設け、集積光学素子11から出射される光ビームを主ビームと複数の副ビームとに分離するようにしてもよい。
【0079】
光学ピックアップ装置は、このように、集積光学素子11と対物レンズ30間に回折格子31を設け、集積光学素子11から出射される光ビームを主ビームと複数の副ビームとに分離することにより、二つの副ビームの戻り光の差を検出する3ビーム法や、主ビームのプッシュプル信号から二つの副ビームのプッシュプル信号の係数倍を減算するDPP法(Differential Push-Pull)によってトラッキングエラー信号を得ることができる。
【0080】
なお、このように集積光学素子11と対物レンズ30間に回折格子31を設けるようにした場合には、主ビームと副ビームの戻り光が、回折格子31によりさらに分離され、分離された光ビーム同士がお互いに干渉しあうことにより、正確な再生信号及びトラックエラー信号が得られない場合がある。したがって、このような光学ピックアップ装置においては、再生信号及びトラッキングエラー信号を得るための第3の受光部32を設けるとともに、対物レンズ30と回折格子31間に、戻り光を反射して第2の受光部32に照射させるための第3の光路分岐膜33を設け、集積光学素子11の第1及び第2のフォトディテクタ13,14からはフォーカスエラー信号のみを得るようにすることが望ましい。
【0081】
また、トラッキングエラー信号を得る方法としては、集積光学素子11の第1及び第2のフォトディテクタ13,14を、光ディスク2の径方向に対応した方向に加えて、光ディスク2の記録トラックに沿った方向にも分割し、各センサ部が出力する受光信号の総和から高周波信号を求め、一の対角線上に位置するセンサ部が出力する受光信号の和と他の対角線上に位置するセンサ部が出力する受光信号の和との差から対角線差信号を求めて、高周波信号を基準にして対角線差信号の位相を検出する、いわゆるDPD法(Differential Phase Detection)を用いるようにしてもよい。
【0082】
なお、先に図10で示した光学ピックアップ装置においても、トラッキングエラー信号を得る方法としてDPD法を用いるようにしてもよい。このように、DPD法を用いるようにすれば、回折格子31を設けずに、適切にトラッキングエラー信号を得ることができる。また、回折格子31を透過した光ビームからDPD法でトラッキングエラー信号を得る場合は、第3の受光部32を用いてトラッキングエラー信号を得るようにする。この場合、第3の受光部32を光ディスク2の径方向に対応した方向及び光ディスク2の記録トラックに沿った方向に分割するようにすればよい。
【0083】
以上は、CDやCD−R及びDVDに信号の記録再生を行うための集積光学素子、光学ピックアップ装置及び記録再生装置について説明してきたが、本発明は、これら以外の光学記録媒体に信号を記録再生を行うための集積光学素子、光学ピックアップ装置及び記録再生装置に適用することができることは勿論である。
【0084】
【発明の効果】
本発明に係る集積光学素子は、それぞれ異なる波長の光ビームを出射する第1及び第2の発光素子が設けられ、それぞれの光ビームの戻り光をともに第1及び第2の受光素子で受光するようにしているので、CDやCD−RとDVDといった規格の異なる2種の光ディスクに対応することができるとともに、出力端子等の部品点数の削減を図ることができる。
【0085】
また、本発明に係る光学ピックアップ装置は、それぞれ異なる波長の光ビームを出射する第1及び第2の発光素子が設けられ、それぞれの光ビームの戻り光をともに第1及び第2の受光素子で受光するようにした集積光学素子を備えているので、CDやCD−RとDVDといった規格の異なる2種の光ディスクから再生信号や制御信号を読み出すことができるとともに、部品点数を削減し、小型化を図ることができる。
【0086】
また、本発明に係る記録再生装置は、光学ピックアップ装置が、それぞれ異なる波長の光ビームを出射する第1及び第2の発光素子が設けられ、それぞれの光ビームの戻り光をともに第1及び第2の受光素子で受光するようにした集積光学素子を備えているので、CDやCD−RとDVDといった規格の異なる2種の光ディスクを、それぞれの再生特性を損なわせることなく再生することができるとともに、部品点数を削減し、小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る記録再生装置を示す構成図である。
【図2】本発明に係る光学ピックアップ装置を示す構成図である。
【図3】本発明に係る集積光学素子を示す縦断面図である。
【図4】同集積光学素子を示す要部縦断面図である。
【図5】同集積光学素子の第1の発光素子から光ビームを出射した状態を示す図であり、(A)は同集積光学素子の縦断面図であり、(B)は同集積光学素子の平面図である。
【図6】同集積光学素子の第2の発光素子から光ビームを出射した状態を示す図であり、(A)は同集積光学素子の縦断面図であり、(B)は同集積光学素子の平面図である。
【図7】同集積光学素子の平面図である。
【図8】本発明に係る集積光学素子の他例を示す要部縦断面図である。
【図9】同集積光学素子の半透過膜を構成する第1の光学薄膜及び第2の光学薄膜の波長依存性を示す図である。
【図10】本発明に係る光学ピックアップ装置の他例を示す構成図である。
【符号の説明】
1 記録再生装置、2 光ディスク、3 スピンドルモータ、4 光学ピックアップ装置、5 信号処理回路、6 フォーカス・トラックサーボ機構、8 システムコントローラ、11 集積光学素子、12 半導体基板、13 第1のフォトディテクタ、14 第2のフォトディテクタ、15、プリズム、17 第1のレーザダイオード、19 第2のレーザダイオード、20 第1の光路分岐膜、21 第2の光路分岐膜、22 半透過膜、23 高反射膜、
Claims (7)
- 基板上に設けられた第1及び第2の発光素子と、
上記第1及び第2の発光素子間に位置して上記基板上に設けられた第1及び第2の受光素子と、
互いに平行な第1及び第2の面と、上記第1及び第2の面に対して所定の傾斜角をもって傾斜し上記第1の発光素子から出射される光ビームが照射される第3の面と、第1及び第2の面に対して所定の傾斜角をもって傾斜し上記第2の発光素子から出射される光ビームが照射される第4の面とを有し、第1の面が上記第1及び第2の受光素子と対向するように、上記基板上に設けられたプリズムと、
上記プリズムの第3の面に設けられ、上記第1の発光素子から出射される光ビームを光学記録媒体に向けて反射させるとともに上記光学記録媒体からの戻り光を透過して上記プリズム内に入射させる第1の光路分岐手段と、
上記プリズムの第4の面に設けられ、上記第2の発光素子から出射される光ビームを上記光学記録媒体に向けて反射させるとともに上記光学記録媒体からの戻り光を透過して上記プリズム内に入射させる第2の光路分岐手段と、
上記第1の受光素子上に位置し、上記第1の発光素子から出射される光ビームに対しては半透過膜として機能し、上記第2の発光素子から出射される光ビームに対しては高透過膜として機能する第1の波長依存性半透過膜と、上記第2の受光素子上に位置し、上記第2の発光素子から出射される光ビームに対しては半透過膜として機能し、上記第1の発光素子から出射される光ビームに対しては高透過膜として機能する第2の波長依存性半透過膜とからなる半透過膜と、
上記プリズムの第2の面に設けられた高反射膜とを備えた集積光学素子。 - 上記第1及び第2の受光素子は、複数の受光部を有するように、上記光学記録媒体の径方向に対応した方向及び記録トラックに沿った方向に対応した方向にそれぞれ分割されており、これら複数の受光部により受光される光学記録媒体からの戻り光に基づいてトラッキングエラー信号を検出することを特徴とする請求項1記載の集積光学素子。
- 集積光学素子と、
上記集積光学素子から出射された光ビームを集光して光学記録媒体の信号記録面上に照射するとともに、上記光学記録媒体からの戻り光を上記集積光学素子内に導入する対物レンズとを備え、
上記集積光学素子は、基板上に設けられた第1及び第2の発光素子と、上記第1及び第2の発光素子間に位置して上記基板上に設けられた第1及び第2の受光素子と、互いに平行な第1及び第2の面と、上記第1及び第2の面に対して所定の傾斜角をもって傾斜し上記第1の発光素子から出射される光ビームが照射される第3の面と、第1及び第2の面に対して所定の傾斜角をもって傾斜し上記第2の発光素子から出射される光ビームが照射される第4の面とを有し、第1の面が上記第1及び第2の受光素子と対向するように、上記基板上に設けられたプリズムと、上記プリズムの第3の面に設けられ、上記第1の発光素子から出射される光ビームを光学記録媒体に向けて反射させるとともに上記光学記録媒体からの戻り光を透過して上記プリズム内に入射させる第1の光路分岐手段と、上記プリズムの第4の面に設けられ、上記第2の発光素子から出射される光ビームを上記光学記録媒体に向けて反射させるとともに上記光学記録媒体からの戻り光を透過して上記プリズム内に入射させる第2の光路分岐手段と、上記プリズムの第1の面と上記第1及び第2の受光素子間に設けられた半透過膜と、上記プリズムの第2の面に設けられた高反射膜と、さらに、上記光学記録媒体からの戻り光の一部を受光するための第3の受光素子を有し、
上記集積光学素子と対物レンズ間には、上記光学記録媒体からの戻り光の一部を上記第3の受光素子に向けて反射させるとともに、残りを透過させて上記集積光学素子に向ける第3の光路分岐手段が設けられ、
上記集積光学素子と上記第3の光路分岐手段間には、上記集積光学素子から上記光学記録媒体の信号記録面に向けて出射される光ビームを主ビームと複数の副ビームとに分離する回折手段が設けられている
こと特徴とする光学ピックアップ装置。 - 集積光学素子と、
上記集積光学素子から出射された光ビームを集光して光学記録媒体の信号記録面上に照射するとともに、上記光学記録媒体からの戻り光を上記集積光学素子内に導入する対物レンズとを備え、
上記集積光学素子は、基板上に設けられた第1及び第2の発光素子と、上記第1及び第2の発光素子間に位置して上記基板上に設けられた第1及び第2の受光素子と、互いに平行な第1及び第2の面と、上記第1及び第2の面に対して所定の傾斜角をもって傾斜し上記第1の発光素子から出射される光ビームが照射される第3の面と、第1及び第2の面に対して所定の傾斜角をもって傾斜し上記第2の発光素子から出射される光ビームが照射される第4の面とを有し、第1の面が上記第1及び第2の受光素子と対向するように、上記基板上に設けられたプリズムと、上記プリズムの第3の面に設けられ、上記第1の発光素子から出射される光ビームを光学記録媒体に向けて反射させるとともに上記光学記録媒体からの戻り光を透過して上記プリズム内に入射させる第1の光路分岐手段と、上記プリズムの第4の面に設けられ、上記第2の発光素子から出射される光ビームを上記光学記録媒体に向けて反射させるとともに上記光学記録媒体からの戻り光を透過して上記プリズム内に入射させる第2の光路分岐手段と、上記第1の受光素子上に位置し、上記第1の発光素子から出射される光ビームに対しては半透過膜として機能し、上記第2の発光素子から出射される光ビームに対しては高透過膜として機能する第1の波長依存性半透過膜と、上記第2の受光素子上に位置し、上記第2の発光素子から出射される光ビームに対しては半透過膜として機能し、上記第1の発光素子から出射される光ビームに対しては高透過膜として機能する第2の波長依存性半透過膜とからなる半透過膜と、上記プリズムの第2の面に設けられた高反射膜とを備えることを特徴とする光学ピックアップ装置。 - 集積光学素子と、
上記集積光学素子から出射された光ビームを集光して光学記録媒体の信号記録面上に照射するとともに、上記光学記録媒体からの戻り光を上記集積光学素子内に導入する対物レンズと、
上記光学記録媒体を駆動する駆動手段と、
上記対物レンズを二軸方向に移動可能に支持する対物レンズ支持手段と、
上記光学記録媒体からの戻り光から検出された信号に基づいて再生信号及び制御信号を生成する信号処理回路と、
上記制御信号に基づいて上記対物レンズ支持手段を上記光学記録媒体の径方向または上記光学記録媒体に接離する方向に移動させる移動手段とを備え、
上記集積光学素子は、基板上に設けられた第1及び第2の発光素子と、上記第1及び第2の発光素子間に位置して上記基板上に設けられた第1及び第2の受光素子と、互いに平行な第1及び第2の面と、上記第1及び第2の面に対して所定の傾斜角をもって傾斜し上記第1の発光素子から出射される光ビームが照射される第3の面と、第1及び第2の面に対して所定の傾斜角をもって傾斜し上記第2の発光素子から出射される光ビームが照射される第4の面とを有し、第1の面が上記第1及び第2の受光素子と対向するように、上記基板上に設けられたプリズムと、上記プリズムの第3の面に設けられ、上記第1の発光素子から出射される光ビームを光学記録媒体に向けて反射させるとともに上記光学記録媒体からの戻り光を透過して上記プリズム内に入射させる第1の光路分岐手段と、上記プリズムの第4の面に設けられ、上記第2の発光素子から出射される光ビームを上記光学記録媒体に向けて反射させるとともに上記光学記録媒体からの戻り光を透過して上記プリズム内に入射させる第2の光路分岐手段と、上記第1の受光素子上に位置し、上記第1の発光素 子から出射される光ビームに対しては半透過膜として機能し、上記第2の発光素子から出射される光ビームに対しては高透過膜として機能する第1の波長依存性半透過膜と、上記第2の受光素子上に位置し、上記第2の発光素子から出射される光ビームに対しては半透過膜として機能し、上記第1の発光素子から出射される光ビームに対しては高透過膜として機能する第2の波長依存性半透過膜とからなる半透過膜と、上記プリズムの第2の面に設けられた高反射膜とを備えることを特徴とする記録再生装置。 - 上記信号処理回路は、上記第1の発光素子から出射され上記第1の受光素子により受光された受光信号に基づく値から、上記第1の発光素子から出射され上記第2の受光素子により受光された受光信号に基づく値の定数倍を減算することにより、または、上記第2の発光素子から出射され上記第2の受光素子により受光された受光信号に基づく値から、上記第2の発光素子から出射され上記第1の受光素子により受光された受光信号に基づく値の定数倍を減算することにより、上記対物レンズ支持部材を上記光学記録媒体に接離する方向に移動させる制御を行うためのフォーカス制御信号を生成することを特徴とする請求項5記載の記録再生装置。
- 集積光学素子と、
上記集積光学素子から出射された光ビームを集光して光学記録媒体の信号記録面上に照射するとともに、上記光学記録媒体からの戻り光を上記集積光学素子内に導入する対物レンズと、
上記光学記録媒体を駆動する駆動手段と、
上記対物レンズを二軸方向に移動可能に支持する対物レンズ支持手段と、
上記光学記録媒体からの戻り光から検出された信号に基づいて再生信号及び制御信号を生成する信号処理回路と、
上記制御信号に基づいて上記対物レンズ支持手段を上記光学記録媒体の径方向または上記光学記録媒体に接離する方向に移動させる移動手段とを備え、
上記集積光学素子は、基板上に設けられた第1及び第2の発光素子と、上記第1及び第2の発光素子間に位置して上記基板上に設けられた第1及び第2の受光素子と、互いに平行な第1及び第2の面と、上記第1及び第2の面に対して所定の傾斜角をもって傾斜し上記第1の発光素子から出射される光ビームが照射される第3の面と、第1及び第2の面に対して所定の傾斜角をもって傾斜し上記第2の発光素子から出射される光ビームが照射される第4の面とを有し、第1の面が上記第1及び第2の受光素子と対向するように、上記基板上に設けられたプリズムと、上記プリズムの第3の面に設けられ、上記第1の発光素子から出射される光ビームを光学記録媒体に向けて反射させるとともに上記光学記録媒体からの戻り光を透過して上記プリズム内に入射させる第1の光路分岐手段と、上記プリズムの第4の面に設けられ、上記第2の発光素子から出射される光ビームを上記光学記録媒体に向けて反射させるとともに上記光学記録媒体からの戻り光を透過して上記プリズム内に入射させる第2の光路分岐手段と、上記プリズムの第1の面と上記第1及び第2の受光素子間に設けられた半透過膜と、上記プリズムの第2の面に設けられた高反射膜と、さらに、上記光学記録媒体からの戻り光の一部を受光するための第3の受光素子を有し、
上記集積光学素子と対物レンズ間には、上記光学記録媒体からの戻り光の一部を上記第3の受光素子に向けて反射させるとともに、残りを透過させて上記集積光学素子に向ける第3の光路分岐手段が設けられ、
上記集積光学素子と上記第3の光路分岐手段間には、上記集積光学素子から上記光学記録媒体の信号記録面に向けて出射される光ビームを主ビームと複数の副ビームとに分離する回折手段が設けられている記録再生装置。
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