JP3983719B2

JP3983719B2 - Optical head and optical recording / reproducing apparatus using the same

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Publication number: JP3983719B2
Application number: JP2003164964A
Authority: JP
Inventors: 玲央花田; 英明横田; 紀行河野
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-06-10
Filing date: 2003-06-10
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2023-06-10
Also published as: JP2005004828A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録媒体に情報を記録し又は光記録媒体に記録された情報を再生する光ヘッド及びそれを用いた光記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光記録再生装置は、例えば円盤状の光記録媒体（光ディスク）の円周方向に沿って形成されたトラックの所定領域に情報を記録し、又は当該トラックの所定領域に記録された情報を再生する光ヘッドを備えている。光ヘッドには、光記録媒体に情報を記録するだけに用いる記録専用型と、情報を再生するだけに用いる再生専用型、及び記録再生の双方に使用可能な記録再生型とがある。従って、これらを搭載した装置はそれぞれ光記録装置、光再生装置、光記録再生装置となるが、本願では以下、それら全てを包含して光記録再生装置と総称する。
【０００３】
従来の光記録再生装置は、例えばＣＤ及びＤＶＤの２種類の光記録媒体に対応させるため、各光記録媒体に対応して波長の異なる２種類の光源を備えると共に、各光記録媒体に対応して複数の光検出器を備えた光ヘッドを搭載している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、光記録再生装置はますます小型軽量化の要請が強くなってきており、光記録再生装置に搭載される光ヘッドの小型軽量化が切望されている。この要求に応えるため、光源と光検出器とを１パッケージ化したＬＤ／ＰＤユニットが用いられるようになってきている。ＬＤ／ＰＤユニットを用いると光ヘッド内の光学素子群の部品点数を減少できるので光ヘッドを小型にすることが可能になる。しかしながら、ＬＤ／ＰＤユニットは高価なため光ヘッド全体の部品コストが上昇してしまうという問題を有している。さらに、ＬＤ／ＰＤユニットは光源と光検出器とが近接配置されているため光路設計上で種々の制約が生じる場合が多い。
【０００５】
本発明の目的は、低コストで光学設計が容易な光ヘッド及びそれを用いた光記録再生装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、第１波長の光を射出する第１の光源と、前記第１波長と異なる第２波長の光を射出する第２の光源と、前記第２波長の光を回折させて複数の前記第２波長の光を射出する回折格子と、前記第１波長の光及び前記複数の第２波長の光の光路をほぼ一致させる共通光路用光学素子と、前記共通光路用光学素子の光射出側に配置され、光記録媒体の情報記録面に前記第１波長の光及び前記複数の第２波長の光を集光させる対物レンズと、前記共通光路用光学素子と前記対物レンズとの間の前記光路中に設けられ、前記情報記録面で反射回折した複数の前記第１波長の光の光路をそれぞれ変更する偏光ホログラム複合素子と、前記共通光路用光学素子と前記偏光ホログラム複合素子との間の前記光路中に設けられ、前記情報記録面で反射した前記複数の第１波長の光及び前記複数の第２波長の光を前記光路から分離する光分離素子と、前記光分離素子で前記光路から分離された前記複数の第１波長の光及び前記複数の第２波長の光をそれぞれ受光する複数の受光面が形成された光検出器と、前記光分離素子と前記光検出器との間の光路に設けられ、前記情報記録面で反射回折した複数の前記第２波長の光の光路をそれぞれ変更するホログラム素子とを有することを特徴とする光ヘッドによって達成される。
【０００７】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記光分離素子と前記偏光ホログラム複合素子との間の前記光路に配置され、前記第１波長の光及び前記第２波長の光の光路を折り曲げる光路折り曲げ素子を有することを特徴とする。
【０００８】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記光路中に光波面整形用のコリメートレンズが配置されていることを特徴とする。
【０００９】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記偏光ホログラム複合素子は、前記情報記録面で反射回折した前記複数の第１波長の光の光路をそれぞれ変更する偏光ホログラム素子と、前記偏光ホログラム素子に重ね合わされて、前記第１波長の光の偏光方位を変換する１／４波長板とを有することを特徴とする。
【００１０】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記偏光ホログラム素子は、前記複数の第１波長の光のうち、フォーカスエラー信号の生成に用いる光の光路を複数に分離する複数のフォーカスエラー信号生成用光路変更領域を有していることを特徴とする。
【００１１】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記複数のフォーカスエラー信号生成用光路変更領域は、前記情報記録面のトラックの接線方向に離間して並んで設けられていることを特徴とする。
【００１２】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記偏光ホログラム素子は、前記複数の第１波長の光のうち、トラッキングエラー信号の生成に用いる光の光路を複数に分離する複数のトラッキングエラー信号生成用光路変更領域を有していることを特徴とする。
【００１３】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記ホログラム素子は、前記複数の第２波長の光のうち、フォーカスエラー信号の生成に用いる光の光路を複数に分離する複数のフォーカスエラー信号生成用光路変更領域を有していることを特徴とする。
【００１４】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記ホログラム素子は、前記複数の第２波長の光のうち、トラッキングエラー信号の生成に用いる光の光路を複数に分離する複数のトラッキングエラー信号生成用光路変更領域を有していることを特徴とする。
【００１５】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記受光面は、前記第１波長の光及び前記第２波長の光の双方の受光に共用されることを特徴とする。
【００１６】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記受光面は、フォーカスエラー信号を生成するためのフォーカスエラー信号生成用受光面と、トラッキングエラー信号を生成するためのトラッキングエラー信号生成用受光面とが、同一基板上に近接して形成されていることを特徴とする。
【００１７】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記フォーカスエラー信号生成用受光面は、２つ１組の受光面が隣接配置され、一の組の受光面には、フォーカスエラー信号生成用の一の光が入射し、他の組の受光面には、フォーカスエラー信号生成用の他の光が入射することを特徴とする。
【００１８】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記トラッキングエラー信号生成用受光面は、４つの受光面が一列に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
また、上記目的は、上記本発明の光ヘッドを備えることを特徴とする光記録再生装置によって達成される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態による光ヘッド及びそれを用いた光記録再生装置について図１乃至図５を用いて説明する。本実施の形態の光ヘッドは、複数ある光ディスク規格のうちＤＶＤ及びＣＤに対応するようになっている。ＤＶＤ用光源（第１の光源）から射出される光の波長（第１波長）の代表値は６５０ｎｍであり、ＣＤ用光源（第２の光源）から射出される光の波長（第２波長）の代表値は７８０ｎｍである。また、ＤＶＤ用光記録媒体の媒体光透過層（カバー層）の厚さは０．６ｍｍであり、ＣＤ用光記録媒体のカバー層の厚さは１．２ｍｍである。光記録媒体の記録密度はＤＶＤの方がＣＤより高密度であり、光記録媒体に向けて射出される光に関する対物レンズの開口数（以下、ＮＡという）はＤＶＤの方がＣＤより高くなっており、具体的にはＤＶＤがＮＡ＝０．６０〜０．６５でありＣＤがＮＡ＝０．４５〜０．５０である。
【００２１】
本実施の形態の光ヘッドは、ＣＤ用光源及びＤＶＤ光源をハウジング内に内蔵しており、ＤＶＤ及びＣＤの２種類の光記録媒体のそれぞれに対応して波長の異なる光を照射して情報の記録又は再生を行うことができるようになっている。
【００２２】
図１は本実施の形態による光ヘッドの概略構造を示している。図１（ａ）は、光ヘッド１の光学系と光記録媒体Ｍの一部とを、光記録媒体Ｍの情報記録面にほぼ直交し、且つ情報記録面上のトラックの接線（タンジェンシャル）方向に平行な面で切断した断面を示している。図中の左右方向の矢印Ｔは光記録媒体Ｍのトラックの接線方向を示し、上下方向の矢印Ｇは光記録媒体Ｍの情報記録面の法線方向を示している。図１（ｂ）は、光ヘッド１の光学系を光記録媒体Ｍの情報記録面の法線方向に見た状態を示しており、図中の左右方向の矢印Ｔは光記録媒体Ｍのトラックの接線方向を示し、上下方向の矢印Ｒは光記録媒体Ｍの半径（ラジアル）方向を示している。
【００２３】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、第１の光源は、波長６５０ｎｍの直線偏光の発散光線束を射出するＤＶＤ用レーザダイオード（以下、ＤＶＤ用ＬＤと略記する）２であり、第２の光源は波長７８０ｎｍの直線偏光の発散光線束を射出するＣＤ用レーザダイオード（以下、ＣＤ用ＬＤと略記する）２０である。
【００２４】
まず、ＤＶＤの記録再生に用いる光学素子群の構成及び光学作用について説明する。ＤＶＤ用ＬＤ２から射出された波長６５０ｎｍのＤＶＤ用光（第１波長の光）はダイクロイックプリズム（共通光路用光学素子）４に入射し、ダイクロイックプリズム４を透過する。ダイクロイックプリズム４は波長６５０ｎｍの光を透過させ、波長７８０ｎｍの光を反射させて、ダイクロイックプリズム４を射出した両光の光路をほぼ一致させるように作用する。ダイクロイックプリズム４を透過したＤＶＤ用光は偏光ビームスプリッタ（光分離素子；以下、ＰＢＳと略記する）６にＰ偏光として入射し、ＰＢＳ６をそのまま透過する。ＰＢＳ６はＰ偏光の光を透過しＳ偏光の光を反射するビームスプリッタである。ＰＢＳ６を透過した光ビームは、立上げミラー（光路折り曲げ素子）８で反射して光路を折り曲げられ、光記録媒体Ｍ方向に立上げられてＤＶＤ用コリメートレンズ１０に入射する。ＤＶＤ用コリメートレンズ１０は、ＤＶＤ用光に対しては発散光を平行光に変換するように作用し、ＣＤ用光に対しては発散光を略平行光に変換するように作用する。
【００２５】
ＤＶＤ用コリメートレンズ１０で平行光にされたＤＶＤ用光は、対物レンズ１６と共にアクチュエータＣに搭載されたＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１に入射する。ＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１は、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２とＤＶＤ用１／４波長板１４とを光軸方向に重ね合わせた複合光学素子である。本例のＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１は、ＤＶＤ用コリメートレンズ１０側（光源側）にＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２が位置し、対物レンズ１６側にＤＶＤ用１／４波長板１４が位置している。ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２は、光源側から対物レンズ１６に向かう直線偏光方位のＤＶＤ用光には作用せず、ほとんどを０次光（回折しない光）として透過させる。
【００２６】
ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２を透過したＤＶＤ用光は、ＤＶＤ用１／４波長板１４により円偏光に変換されて対物レンズ１６に入射する。ＤＶＤ用光は対物レンズ１６により、例えばＮＡ＝０．６５でＤＶＤ用光記録媒体Ｍａ内の情報記録面に集束光となって入射する。
【００２７】
対物レンズ１６は、球面収差補正用ホログラムが形成された二重焦点特殊対物レンズであり、例えば、プラスチック材料を射出成型して作製されている。球面収差補正用ホログラムは、ＤＶＤ用光記録媒体Ｍａの情報記録面に集束するＤＶＤ用光の集光スポットに生じるＤＶＤ用光記録媒体Ｍａのカバー層の厚み誤差による球面収差を補正し、ＣＤ用光記録媒体Ｍｂの情報記録面に集束するＣＤ用光の集光スポットに生じるＣＤ用光記録媒体Ｍｂのカバー層の厚み誤差による球面収差を補正する機能を有している。
【００２８】
対物レンズ１６及びＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１は、図１（ａ）、（ｂ）に示すようにアクチュエータＣの可動部（レンズホルダ）Ｈに搭載され、一体として光記録媒体Ｍ内の記録トラックに追従するように駆動される。これにより、アクチュエータＣを全体として軽量化することができるので高速な記録／再生が可能となる。
【００２９】
図示は省略するが、光ヘッド１は、光記録媒体Ｍの半径方向Ｒに平行に延びる２本のガイドに案内されて粗動モータの駆動により半径方向Ｒに移動できるようになっている。アクチュエータＣは、光記録媒体Ｍのトラック接線方向のレンズホルダＨ両側面に隣接して配置されたマグネット（不図示）を有している。レンズホルダＨのマグネット対向面にはフォーカス用及びトラッキング用のコイル（不図示）が巻回されている。
【００３０】
また、レンズホルダＨは、ハウジングのベースプレート部から屹立したワイヤーベース（共に不図示）から延びた例えば４本の導電性弾性体４０、４１、４２、４３に支持されている。導電性弾性体４０、４１、４２、４３はレンズホルダＨのコイルに通電する配線としての機能と、レンズホルダＨをワイヤーベースに対して移動可能に片持ち式に支持する機能とを有している。
【００３１】
ＤＶＤ用光記録媒体Ｍａ内の情報記録面は、情報記録時にはＤＶＤ用光の強度変調により信号が記録され、情報再生時にはＤＶＤ用光に強度変調を与える。また、ＤＶＤ用光は情報記録面のトラックピッチに応じて回折して反射する。回折して反射した復路ＤＶＤ用光は、０次光と±１次光とが対物レンズ１６を透過して平行光になって再びＤＶＤ用１／４波長板１４に入射し、そこで往路の光の偏光方位と直交する直線偏光に変換される。これにより、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２は、復路のＤＶＤ用光に含まれる０次光及び±１次光の３つの光ビームの各光路を、ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の所定受光面に正確に導くように変更させる。
【００３２】
ここで、ＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１の構成及びその光路変更（調節）作用について図２を用いて説明する。図２は、ＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１を対物レンズ１６側から見た状態を示している。ＤＶＤ用１／４波長板１４はＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２より紙面手前に位置している。図中の上下方向の矢印Ｔは光記録媒体Ｍのトラックの接線方向を示し、左右方向の矢印Ｒは光記録媒体Ｍの半径方向を示している。図中の破線の円はＤＶＤ用光の光束の輪郭を示している。
【００３３】
図２に示すように、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２の格子面は、円形状の輪郭線ｌ０内を４つの分割線ｌ１〜ｌ４で分割した６つの領域を有している。具体的には、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２は、輪郭線ｌ０の円の中心を通り光記録媒体Ｍの半径方向Ｒに延びて格子面を２分割する直線状分割線ｌ１と、輪郭線ｌ０の円の中心から光記録媒体Ｍのトラックの接線方向Ｔに所定の等距離だけ延びて、山状分割線ｌ３及び逆山状分割線ｌ４の両頂部直線に直角に接する直線状分割線ｌ２とを有している。
【００３４】
輪郭線ｌ０と逆山状分割線ｌ４とで形成される光路変更領域Ｆ１及び輪郭線ｌ０と山状分割線ｌ３とで形成される光路変更領域Ｆ２は、直線状分割線ｌ２だけ離れて矢印Ｔ方向（トラック方向）に並んで設けられ、復路のＤＶＤ用光の０次光の一部が入射するようになっている。光路変更領域Ｆ１を透過した０次光と光路変更領域Ｆ２を透過した０次光はそれぞれ別の光路に変更されて、後程説明するＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の異なる受光面に入射する。光路変更領域Ｆ１を透過した０次光と光路変更領域Ｆ２を透過した０次光はフォーカスエラー信号（以下、ＦＥＳと略記する）の生成に用いられる。
【００３５】
図２に示すように、ＦＥＳ生成用の光路変更領域Ｆ１及び光路変更領域Ｆ２は、直線状分割線ｌ１、ｌ２の交差部には形成されず、直線状分割線ｌ２の線分だけ離れてトラック接線方向Ｔに並設されている。この構成により、対物レンズ１６がＤＶＤ用光記録媒体Ｍａの半径方向Ｒに複数のトラックを跨いで移動する際にＤＶＤ用光に生じる溝横断ノイズを受光しないようにできるので、ＦＥＳを精度よく生成できるようになる。
【００３６】
直線状分割線ｌ２の左側には、輪郭線ｌ０、直線状分割線ｌ１、及び逆山状分割線ｌ４で光路変更領域Ｔ１が形成され、その下方には同様に輪郭線ｌ０、直線状分割線ｌ１、及び山状分割線ｌ３で光路変更領域Ｔ２が形成されている。光路変更領域Ｔ１及び光路変更領域Ｔ２には、復路ＤＶＤ用光のうち０次光及び＋１次光の合成光が入射するようになっている。光路変更領域Ｔ１を透過した０次光及び＋１次光の合成光と光路変更領域Ｔ２を透過した０次光及び＋１次光の合成光とはそれぞれ別の光路に変更されて、後程説明するＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の異なる受光面に入射する。
【００３７】
直線状分割線ｌ２の右側には、輪郭線ｌ０、直線状分割線ｌ１、及び逆山状分割線ｌ４で光路変更領域Ｔ３が形成され、その下方には同様に輪郭線ｌ０、直線状分割線ｌ１、及び山状分割線ｌ３で光路変更領域Ｔ４が形成されている。光路変更領域Ｔ３及び光路変更領域Ｔ４には、復路ＤＶＤ用光のうち０次光及び−１次光の合成光が入射するようになっている。光路変更領域Ｔ３を透過した０次光及び−１次光の合成光と光路変更領域Ｔ４を透過した０次光及び−１次光の合成光とはそれぞれ別の光路に変更されて、後程説明するＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の異なる受光面に入射する。
【００３８】
光路変更領域Ｔ１〜Ｔ４を透過した復路のＤＶＤ用光は、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号（以下、ＴＥＳと略記する）の生成に用いられる。本実施の形態のように、ＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１をアクチュエータＣに搭載して対物レンズ１６と一体化することにより、対物レンズ１６のラジアルシフト（光記録媒体Ｍの半径方向Ｒへの変位）時にＴＥＳに生じるオフセット成分を軽減することができる。
【００３９】
図１に戻り、ＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１を透過したＤＶＤ用光は、ＤＶＤ用１／４波長板１４を２度通過しているためＰＢＳ６に対してＳ偏光となる。このため、復路のＤＶＤ用光は、ＤＶＤ用コリメートレンズ１０で集束光線束となり立上げミラー８を通って、ＰＢＳ６のプリズム接合面で反射してＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８の方向に進む。ＰＢＳ６で反射されたＤＶＤ用光はＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２に入射する。ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２は、ＤＶＤ用光に対しては光路変更作用を奏さず、ＣＤ用光に対して光路変更作用を奏するようになっている。
【００４０】
ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２をそのまま透過したＤＶＤ用光は、ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内に入射する。ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８に入射した光ビームはその内部に設けられた所定の受光面に入射して電気信号に変換される。
【００４１】
ここで、ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の受光面のレイアウトについて図３を用いて説明する。図３は、ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の受光面を光入射側から見た状態を示している。図中の左右方向の矢印Ｔは光記録媒体Ｍのトラックの接線方向を示し、上下方向の矢印Ｇは光記録媒体Ｍの情報記録面の法線方向を示している。図３に示すように、ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の受光面３０は、ＦＥＳを生成するためのＦＥＳ生成用受光面３２とＴＥＳを生成するためのＴＥＳ生成用受光面３４とを有している。ＴＥＳ生成用受光面３４と、ＦＥＳ生成用受光面３２とは同一基板上に近接して形成されている。受光面３０のＦＥＳ生成用受光面３２とＴＥＳ生成用受光面３４はＤＶＤ用光及びＣＤ用光の双方の受光に共用されるようになっている。
【００４２】
ＦＥＳを生成するための受光面３２は、それぞれフォトダイオード等の光電変換素子で形成された４つの長方形受光面Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが２×２のマトリクス状に配置されている。矢印Ｇ方向に並ぶ受光面Ａ、Ｃの組には、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２の光路変更領域Ｆ１を透過したＤＶＤ用光（０次光）が入射し、受光面Ｂ、Ｄの組には、光路変更領域Ｆ２を透過したＤＶＤ用光（０次光）が入射する。ＤＶＤ用光がＤＶＤ用光記録媒体Ｍａの情報記録面に合焦していれば、図３に示すように、光路変更領域Ｆ１を透過したＤＶＤ用光のスポットは受光面Ａ、Ｃのほぼ中央に形成され、光路変更領域Ｆ２を透過したＤＶＤ用光のスポットは受光面Ｂ、Ｄのほぼ中央に形成されるようになっている。例えば、対物レンズ１６がＤＶＤ用光記録媒体Ｍａから遠ざかって、ＤＶＤ用光がＤＶＤ用光記録媒体Ｍａの情報記録面の手前に合焦するフォーカスずれが生じると、光路変更領域Ｆ１を透過したＤＶＤ用光のスポットは受光面Ａ側がぼけ、光路変更領域Ｆ２を透過したＤＶＤ用光のスポットは受光面Ｄ側がぼける。また、対物レンズ１６がＤＶＤ用光記録媒体Ｍａに近付き過ぎて、ＤＶＤ用光がＤＶＤ用光記録媒体Ｍａの情報記録面の後ろに合焦するフォーカスずれが生じると、光路変更領域Ｆ１を透過したＤＶＤ用光のスポットは受光面Ｃ側がぼけ、光路変更領域Ｆ２を透過したＤＶＤ用光のスポットは受光面Ｂ側がぼける。従って、各受光面Ａ〜Ｄで光電変換されて得られた検出電圧をＶＡ〜ＶＤとすると、ＦＥＳは、ＦＥＳ＝（ＶＡ＋ＶＤ）−（ＶＢ＋ＶＣ）として求められる。
【００４３】
ＴＥＳを生成するための受光面３４は、それぞれフォトダイオード等の光電変換素子で形成された４つの長方形受光面Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈが矢印Ｇ方向に一列に配置されている。受光面Ｅには、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２の光路変更領域Ｔ１を透過したＤＶＤ用光（０次及び＋１次の合成光）が入射し、受光面Ｆには、光路変更領域Ｔ２を透過したＤＶＤ用光（０次及び＋１次の合成光）が入射する。受光面Ｇには、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２の光路変更領域Ｔ３を透過したＤＶＤ用光（０次及び−１次の合成光）が入射し、受光面Ｈには、光路変更領域Ｔ４を透過したＤＶＤ用光（０次及び−１次の合成光）が入射する。
【００４４】
ＤＶＤ用光がＤＶＤ用光記録媒体Ｍａのトラックに正確に追従していれば、光路変更領域Ｔ１乃至Ｔ４を透過したＤＶＤ用光は受光面Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈでほぼ同じ光強度で受光される。これに対し、ＤＶＤ用光がＤＶＤ用光記録媒体Ｍａの所定トラックの一側方にずれると、光路変更領域Ｔ１、Ｔ２を透過したＤＶＤ用光の光強度が高くなるのに対して光路変更領域Ｔ３、Ｔ４を透過したＤＶＤ用光の光強度は低くなる。また、ＤＶＤ用光が所定トラックの他側方にずれると、光路変更領域Ｔ１、Ｔ２を透過したＤＶＤ用光の光強度が低くなるのに対して光路変更領域Ｔ３、Ｔ４を透過したＤＶＤ用光の光強度は高くなる。従って、各受光面Ｅ〜Ｈで光電変換されて得られた検出電圧をＶＥ〜ＶＨとすると、ＴＥＳは、ＴＥＳ＝（ＶＥ＋ＶＦ）−（ＶＧ＋ＶＨ）として求められる。また、ＲＦ信号は、ＲＦ＝ＶＡ＋ＶＢ＋ＶＣ＋ＶＤ＋ＶＥ＋ＶＦ＋ＶＧ＋ＶＨとして求められる。
【００４５】
次に、再び図１に戻り、ＣＤの記録再生に用いる光学素子群の構成及び光学作用について説明する。ＣＤ用ＬＤ２０から射出された波長７８０ｎｍのＣＤ用光（第２波長の光）は、回折格子２２に入射して３本のビーム（０次のメインビームと±１次のサブビーム）に分割される。回折格子２２の格子面は、ＣＤ用光記録媒体Ｍｂの情報記録面で、±１次のサブビームが、メインビーム位置を中心にトラック方向に所定距離隔てて対称に並び、且つメインビームに対して＋１次のサブビームが半径方向に＋ｄ／２（ｄはトラックピッチ）、−１次のサブビームが−ｄ／２だけずれて位置するように調整されている。回折格子２２を透過したＣＤ用光はダイクロイックプリズム４に入射する。ダイクロイックプリズム４は波長７８０ｎｍの光を反射させるように作製されているので、３本のビームからなるＣＤ用光はダイクロイックプリズム４内部の反射面で反射され、ＰＢＳ６にＰ偏光として入射し、ＰＢＳ６をそのまま透過する。ＰＢＳ６を透過したＣＤ用光は立上げミラー８で反射して光路を折り曲げられ、光記録媒体Ｍ方向に立上げられてＤＶＤ用コリメートレンズ１０に入射する。ＤＶＤ用コリメートレンズ１０でＣＤ用光は発散光から略平行光（若干の発散光）に変換される。
【００４６】
ＤＶＤ用コリメートレンズ１０を透過したＣＤ用光は、ＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１に入射する。ＣＤ用光は、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２をそのまま透過して、ＤＶＤ用１／４波長板１４により直線偏光から楕円偏光に変換される。
【００４７】
楕円偏光に変換されたＣＤ用光は、対物レンズ１６により、例えばＮＡ＝０．４７でＣＤ用光記録媒体Ｍｂ内の情報記録面に集束光となって入射する。
【００４８】
ＣＤ用光記録媒体Ｍｂ内の情報記録面でＣＤ用光の３ビームは回折して反射する。回折して反射したＣＤ用光の３ビームはそれぞれ０次光と±１次光とが対物レンズ１６を透過して再びＤＶＤ用１／４波長板１４を透過する際に円に近い楕円偏光から往路のＣＤ用光と直交する方向の振動成分が強い楕円偏光に変換される。次いで、復路のＣＤ用光は、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２を通りＤＶＤ用コリメートレンズ１０で集束光線束となって立上げミラー８に至り、ＰＢＳ６にＳ偏光の光として入射してＰＢＳ６で反射されてＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８の方向に進む。ＰＢＳ６で反射されたＣＤ用光はＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２に入射する。
【００４９】
ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２は、復路のＣＤ用光の３ビームのそれぞれに含まれる０次光と±１次光の各光路を、ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の所定受光面に正確に導くように変更させる。ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２を透過した復路の光ビームは、ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内に入射してその内部の受光面で電気信号に変換される。
【００５０】
ここで、ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２の構成及びその光路変更（調節）作用について図４を用いて説明する。図４は、ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２をＰＢＳ６側から見た状態を示している。図中の上下方向の矢印Ｔは光記録媒体Ｍのトラックの接線方向を示し、左右方向の矢印Ｒは光記録媒体Ｍの半径方向を示している。図中の破線の円はＣＤ用光の光束の輪郭を示している。
【００５１】
図４に示すように、ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２の格子面は、円形状の輪郭線ｌ１０内を３つの分割線ｌ１１〜ｌ１３で分割された４つの領域を有している。具体的には、ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２は、輪郭線ｌ１０の円の中心を通りＣＤ用光記録媒体Ｍｂの半径方向Ｒに延びて格子面を２分割する直線状分割線ｌ１１と、直線状分割線ｌ１１からほぼ対称に図上方に延びる曲線状分割線ｌ１２及びｌ１３とを有している。
【００５２】
輪郭線ｌ１０と直線状分割線ｌ１１及び曲線状分割線ｌ１２、ｌ１３とで形成される光路変更領域Ｆ１１と、輪郭線ｌ１０と直線状分割線ｌ１１とで形成される光路変更領域Ｆ１２とは、矢印Ｔ方向（トラック方向）に隣接して設けられ、復路ＣＤ用光の３ビームの０次光の一部が入射するようになっている。光路変更領域Ｆ１１を透過した０次光と光路変更領域Ｆ１２を透過した０次光はそれぞれ別の光路に変更されて、図３に示すＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の受光面３２に入射する。受光面３２の受光面Ａ、Ｃには、ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２の光路変更領域Ｆ１１を透過したＣＤ用光（０次光）が入射し、受光面Ｂ、Ｄには、光路変更領域Ｆ１２を透過したＣＤ用光（０次光）が入射する。
【００５３】
ＣＤ用光がＣＤ用光記録媒体Ｍｂの情報記録面に合焦していれば、図３に示すように、光路変更領域Ｆ１１を透過したＣＤ用光のスポットは受光面Ａ、Ｃのほぼ中央に形成され、光路変更領域Ｆ１２を透過したＣＤ用光のスポットは受光面Ｂ、Ｄのほぼ中央に形成される。例えば、ＣＤ用光がＣＤ用光記録媒体Ｍｂの情報記録面の手前に合焦するフォーカスずれが生じると、光路変更領域Ｆ１１を透過したＣＤ用光のスポットは受光面Ａ側がぼけ、光路変更領域Ｆ１２を透過したＣＤ用光のスポットは受光面Ｄ側がぼける。また、ＣＤ用光がＣＤ用光記録媒体Ｍｂの情報記録面の後ろに合焦するフォーカスずれが生じると、光路変更領域Ｆ１１を透過したＣＤ用光のスポットは受光面Ｃ側がぼけ、光路変更領域Ｆ１２を透過したＣＤ用光のスポットは受光面Ｂ側がぼける。従って、各受光面Ａ〜Ｄで光電変換されて得られた検出電圧をＶＡ〜ＶＤとすると、ＦＥＳは、ＦＥＳ＝（ＶＡ＋ＶＤ）−（ＶＢ＋ＶＣ）として求められる。
【００５４】
隣接配置された光路変更領域Ｆ１１、Ｆ１２の左側には光路変更領域Ｔ１１が形成され、右側には光路変更領域Ｔ１２が形成されている。光路変更領域Ｔ１１には、復路ＣＤ用光の３ビームの情報記録面での各０次光及び＋１次光の合成光が入射する。光路変更領域Ｔ１１を透過したメインビームの０次光及び＋１次光の合成光Ｔ１１Ｍは光路を変更されて、図３に示すＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の受光面３４の受光面Ｇに入射する。光路変更領域Ｔ１１を透過した＋１次サブビームの０次光及び＋１次光の合成光Ｔ１１Ｓ１₊₁は光路を変更されて、受光面３４の受光面Ｅに入射する。光路変更領域Ｔ１１を透過した−１次サブビームの０次光及び＋１次光の合成光Ｔ１１Ｓ１_-1は光路を変更されて図３の受光面３４下方の受光面が形成されていない領域に入射する。
【００５５】
一方、光路変更領域Ｔ１２には、復路ＣＤ用光の３ビームの情報記録面での各０次光及び−１次光の合成光が入射する。光路変更領域Ｔ１２を透過したメインビームの０次光及び−１次光の合成光Ｔ１２Ｍは光路を変更されて、図３に示すＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の受光面３４の受光面Ｈに入射する。光路変更領域Ｔ１２を透過した＋１次サブビームの０次光及び−１次光の合成光Ｔ１２Ｓ１₊₁は光路を変更されて、受光面３４の受光面Ｆに入射する。光路変更領域Ｔ１２を透過した−１次サブビームの０次光及び−１次光の合成光Ｔ１２Ｓ１_-1は光路を変更されて図３の受光面３４下方の受光面が形成されていない領域に入射する。
【００５６】
ＣＤ用光がＣＤ用光記録媒体Ｍｂのトラックに正確に追従していれば、光路変更領域Ｔ１１及びＴ１２を透過したＣＤ用光は、受光面ＥとＦでほぼ同じ光強度で受光され、受光面ＧとＨでほぼ同じ光強度で受光される。これに対し、ＣＤ用光がＣＤ用光記録媒体Ｍｂの所定トラックの一側方にずれると、光路変更領域Ｔ１１を透過したメインビームの＋１次光の光強度が高くなるのに対して、＋１次サブビームの＋１次光の光強度は低くなる。一方、光路変更領域Ｔ１２を透過したメインビームの−１次光の光強度が低くなるのに対して、＋１次サブビームの−１次光の光強度は高くなる。
【００５７】
また、ＤＶＤ用光が所定トラックの他側方にずれると、光路変更領域Ｔ１１を透過したメインビームの＋１次光の光強度が低くなるのに対して、＋１次サブビームの＋１次光の光強度は高くなる。一方、光路変更領域Ｔ１２を透過したメインビームの−１次光の光強度が高くなるのに対して、＋１次サブビームの−１次光の光強度は低くなる。
【００５８】
従って、各受光面Ｅ〜Ｈで光電変換されて得られた検出電圧をＶＥ〜ＶＨとすると、ＴＥＳは、ＴＥＳ＝（ＶＥ＋ＶＦ）−（ＶＧ＋ＶＨ）として求められる。このようにＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の受光面３４では、復路のＣＤ用光ビームのうちメインビーム及び＋１次サブビームの０次光及び＋１次光の合成光と、メインビーム及び＋１次サブビームの０次光及び−１次光の合成光とをそれぞれ受光して、差動プッシュプル法（ＤＰＰ；ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＰｕｓｈ−Ｐｕｌｌ）法によるＴＥＳを生成する。これにより、光記録媒体Ｍの半径方向Ｒへの対物レンズ１６のシフトによるノイズに対するＳ／Ｎ比を向上できる。なお、本実施の形態では復路のＣＤ用光ビームのうち−１次サブビームの０次光及び±１次光の合成光はＴＥＳ生成に利用していない。また、ＲＦ信号は、ＲＦ＝ＶＡ＋ＶＢ＋ＶＣ＋ＶＤ＋ＶＥ＋ＶＦ＋ＶＧ＋ＶＨとして求められる。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態による光ヘッド１は、ＤＶＤ用及びＣＤ用の光記録媒体Ｍａ、Ｍｂのそれぞれに存在する面振れや偏心に対して各光記録媒体Ｍａ、Ｍｂの情報記録面上に十分絞られた点像を結び、且つ当該点像が情報トラックに正確に追従できるように、フォーカスエラー（ＦＥ）とトラッキングエラー（ＴＥ）とを検出する機能を有している。これらのエラー検出方法により光検出器１８内で得られたＦＥＳ及びＴＥＳに基づいて、光記録媒体Ｍの情報トラックに対する位置ずれに関するフィードバックがかけられて、対物レンズ１６及びＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１を一体的に搭載したアクチュエータＣが駆動される。これにより、各光記録媒体Ｍａ、Ｍｂの情報記録面上の集光スポットは情報トラックに対して十分絞られ、正確に追従することができるようになる。
【００６０】
このように、本実施の形態によれば、ＬＤ／ＰＤユニットを用いなくても光ヘッド１内の光学素子群の部品点数を減少できるので光ヘッドを小型にすることが可能になる。しかも、高価なＬＤ／ＰＤユニットを使用しないため光ヘッド全体の部品コストを抑えることができる。さらに、光源と光検出器とを近接配置させる必要がないため光路設計上の自由度を高くすることができる。従って、低コストで光学設計が容易な光ヘッドを実現できる。
【００６１】
図５は、本実施の形態による光ヘッド１を搭載した光記録再生装置５０の概略構成を示している。光記録再生装置５０は、図５に示すように光記録媒体Ｍを回転させるためのスピンドルモータ５２と、光記録媒体Ｍにレーザビームを照射するとともにその反射光を受光する光ヘッド１と、スピンドルモータ５２及び光ヘッド１の動作を制御するコントローラ５４と、光ヘッド１にレーザ駆動信号を供給するレーザ駆動回路５５と、光ヘッド１にレンズ駆動信号を供給するレンズ駆動回路５６とを備えている。
【００６２】
コントローラ５４にはフォーカスサーボ追従回路５７、トラッキングサーボ追従回路５８及びレーザコントロール回路５９が含まれている。フォーカスサーボ追従回路５７が作動すると、回転している光記録媒体Ｍの情報記録面にフォーカスがかかった状態となり、トラッキングサーボ追従回路５８が作動すると、光記録媒体Ｍの偏芯している信号トラックに対して、レーザビームのスポットが自動追従状態となる。フォーカスサーボ追従回路５７及びトラッキングサーボ追従回路５８には、フォーカスゲインを自動調整するためのオートゲインコントロール機能及びトラッキングゲインを自動調整するためのオートゲインコントロール機能がそれぞれ備えられている。また、レーザコントロール回路５９は、レーザ駆動回路５５により供給されるレーザ駆動信号を生成する回路であり、光記録媒体Ｍに記録されている記録条件設定情報に基づいて、適切なレーザ駆動信号の生成を行う。
【００６３】
これらフォーカスサーボ追従回路５７、トラッキングサーボ追従回路５８及びレーザコントロール回路５９については、コントローラ５４内に組み込まれた回路である必要はなく、コントローラ５４と別個の部品であっても構わない。さらに、これらは物理的な回路である必要はなく、コントローラ５４内で実行されるソフトウェアであっても構わない。
【００６４】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
上記実施の形態では、光ヘッド１の主軸（ＤＶＤ用ＬＤ２から立上げミラー８までの光学系の光軸に一致する）が光記録媒体Ｍのトラック接線方向Ｔに平行になるようにしているが、本発明はこれに限られない。トラック接線方向以外の何れの方向に主軸が配置されていてももちろんよい。
【００６５】
また、上記実施の形態では、共通光路用光学素子としてダイクロイックプリズムを用いているが、それに代えてダイクロイックミラーを用いることもできる。
【００６６】
また、上記実施の形態では、ＤＶＤ用ＬＤ２及びＣＤ用ＬＤ２０のレーザ光射出強度の制御に関する説明は省略したが、例えば、ビームスプリッタで射出光の数％を分離させて不図示のモニタ用光検出器に導いたり、周辺光をモニタ用光検出器に導いたりすればよい。光源の出力／温度特性や光学設計の都合、あるいは光ヘッド内のスペースの余裕等から何れか適した方法を選べばよい。
【００６７】
また、上記実施の形態では、対物レンズ１６は、ＤＶＤ用光及びＣＤ用光の２つに対する球面収差補正用ホログラムが形成された二重焦点特殊対物レンズであるが、本発明はこれに限られない。例えば、ＤＶＤ又はＣＤのいずれか１方のみに対して記録／再生を行う光ヘッドの場合には、ＤＶＤ又はＣＤのいずれか１方の光に対する球面収差補正用ホログラムが形成された対物レンズを用いればよい。また、対物レンズ１６は上記実施の形態に示すようにプラスチック材料で作製されることが望ましいが、他の材料、例えばガラス材等を用いて作製されてもより。
【００６８】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、低コストで光学設計が容易な光ヘッドを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による光ヘッドの概略構造を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態による光ヘッドのＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１の概略構造を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態による光ヘッドのＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８の概略構造を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態による光ヘッドのＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２の概略構造を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態による実施例１の光ヘッド１を搭載した光記録再生装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１光ヘッド
２ＤＶＤ用ＬＤ
４ダイクロイックプリズム
６ＰＢＳ
８立上げミラー
１０ＤＶＤ用コリメートレンズ
１２ＤＶＤ用偏光ホログラム素子
１４ＤＶＤ用１／４波長板
１６対物レンズ
１８ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器
２０ＣＤ用ＬＤ
３０受光面
３２ＦＥＳ生成用受光面
３４ＴＥＳ生成用受光面
４１、４２、４３、４４導電性弾性体
５０光記録再生装置
５２スピンドルモータ
５４コントローラ
５５レーザ駆動回路
５６レンズ駆動回路
５７フォーカスサーボ追従回路
５８トラッキングサーボ追従回路
５９レーザコントロール回路
Ｃアクチュエータ
Ｈ可動部（レンズホルダ）
ＨＯＥ１ＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子
ＨＯＥ２ＣＤ用ホログラム素子
Ｍ光記録媒体
Ｍａ光記録媒体（ＤＶＤ）
Ｍｂ光記録媒体（ＣＤ）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical head for recording information on an optical recording medium or reproducing information recorded on the optical recording medium, and an optical recording / reproducing apparatus using the optical head.
[0002]
[Prior art]
The optical recording / reproducing apparatus records information in a predetermined area of a track formed along the circumferential direction of a disc-shaped optical recording medium (optical disc), for example, or reproduces information recorded in the predetermined area of the track. It has an optical head. Optical heads are classified into a recording-only type that is used only for recording information on an optical recording medium, a reproduction-only type that is used only for reproducing information, and a recording / reproducing type that can be used for both recording and reproduction. Accordingly, devices equipped with these devices are an optical recording device, an optical reproducing device, and an optical recording / reproducing device, respectively. However, in the present application, all of them will be collectively referred to as an optical recording / reproducing device.
[0003]
The conventional optical recording / reproducing apparatus includes, for example, two types of light sources having different wavelengths corresponding to each optical recording medium in order to correspond to two types of optical recording media such as CD and DVD, and also supports each optical recording medium. And an optical head equipped with a plurality of photodetectors.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, there has been an increasing demand for smaller and lighter optical recording / reproducing apparatuses, and there is a strong demand for smaller and lighter optical heads mounted on optical recording / reproducing apparatuses. In order to meet this demand, an LD / PD unit in which a light source and a photodetector are packaged in one package has been used. When the LD / PD unit is used, the number of parts of the optical element group in the optical head can be reduced, so that the optical head can be miniaturized. However, since the LD / PD unit is expensive, there is a problem that the component cost of the entire optical head increases. Further, since the LD / PD unit has a light source and a photodetector arranged close to each other, there are many cases where various restrictions occur in the optical path design.
[0005]
An object of the present invention is to provide an optical head that is low-cost and easy in optical design, and an optical recording / reproducing apparatus using the optical head.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The object is to diffract the light having the first wavelength, the second light source emitting the light having the second wavelength different from the first wavelength, and the light having the second wavelength. A diffraction grating that emits light of the second wavelength, a common optical path optical element that substantially matches the optical paths of the first wavelength light and the plurality of second wavelength light, and light emission of the common optical path optical element An objective lens that is arranged on the side and collects the first wavelength light and the plurality of second wavelength lights on the information recording surface of the optical recording medium, and between the common optical path optical element and the objective lens. A polarization hologram composite element that is provided in the optical path and changes the optical paths of the plurality of light beams having the first wavelength reflected and diffracted by the information recording surface; and between the common optical path optical element and the polarization hologram composite element Provided in the optical path and reflected by the information recording surface A light separating element that separates the plurality of first wavelength lights and the plurality of second wavelength lights from the optical path; and the plurality of first wavelength lights separated from the optical path by the light separating element; A light detector having a plurality of light receiving surfaces for receiving light of a plurality of second wavelengths, and an optical path between the light separation element and the light detector, and reflected and diffracted by the information recording surface It is achieved by an optical head comprising a plurality of hologram elements that respectively change the optical paths of the light of the second wavelength.
[0007]
The optical head of the present invention includes an optical path bending element that is disposed in the optical path between the light separation element and the polarization hologram composite element and that bends the optical paths of the first wavelength light and the second wavelength light. It is characterized by that.
[0008]
In the optical head of the present invention, a collimating lens for shaping an optical wavefront is disposed in the optical path.
[0009]
In the optical head of the present invention, the polarization hologram composite element is superimposed on the polarization hologram element that changes the optical paths of the light beams having the first wavelength reflected and diffracted by the information recording surface, and the polarization hologram element. And a quarter wavelength plate for converting the polarization direction of the light of the first wavelength.
[0010]
In the optical head of the present invention, the polarization hologram element includes a plurality of focus error signal generating optical path changing regions for separating a plurality of optical paths of light used for generating a focus error signal out of the plurality of first wavelength lights. It is characterized by having.
[0011]
In the optical head of the present invention, the plurality of focus error signal generating optical path changing regions are provided so as to be separated from each other in the tangential direction of the track on the information recording surface.
[0012]
In the optical head of the present invention, the polarization hologram element includes a plurality of optical path changing regions for generating a tracking error signal that separates a plurality of optical paths of light used for generating a tracking error signal among the plurality of lights having the first wavelength. It is characterized by having.
[0013]
In the optical head of the present invention, the hologram element includes a plurality of focus error signal generating optical path changing regions for separating a plurality of optical paths of light used for generating a focus error signal out of the plurality of second wavelength lights. It is characterized by having.
[0014]
In the optical head of the present invention, the hologram element includes a plurality of optical path changing areas for generating a tracking error signal for separating a plurality of optical paths of light used for generating a tracking error signal out of the plurality of second wavelength lights. It is characterized by having.
[0015]
In the optical head of the present invention, the light receiving surface is shared by both the light of the first wavelength and the light of the second wavelength.
[0016]
In the optical head of the present invention, the light receiving surface includes a focus error signal generating light receiving surface for generating a focus error signal and a tracking error signal generating light receiving surface for generating a tracking error signal on the same substrate. It is characterized by being formed close to the top.
[0017]
In the optical head of the present invention described above, the light receiving surfaces for generating the focus error signal are arranged such that two pairs of light receiving surfaces are adjacent to each other, and one light for generating a focus error signal is incident on one light receiving surface. On the other side of the light receiving surface, focus Another light for generating an error signal is incident.
[0018]
In the optical head of the present invention described above, the light receiving surface for generating a tracking error signal has four light receiving surfaces arranged in a line.
[0019]
The above object is achieved by an optical recording / reproducing apparatus comprising the optical head of the present invention.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An optical head and an optical recording / reproducing apparatus using the optical head according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The optical head according to the present embodiment is adapted for DVD and CD among a plurality of optical disc standards. The representative value of the wavelength (first wavelength) of light emitted from the DVD light source (first light source) is 650 nm, and the wavelength of light emitted from the CD light source (second light source) (second wavelength). The representative value of is 780 nm. The thickness of the medium light transmission layer (cover layer) of the optical recording medium for DVD is 0.6 mm, and the thickness of the cover layer of the optical recording medium for CD is 1.2 mm. The recording density of the optical recording medium is higher in DVD than in CD, and the numerical aperture (hereinafter referred to as NA) of the objective lens relating to the light emitted toward the optical recording medium is higher in DVD than in CD. Specifically, the DVD has NA = 0.60-0.65 and the CD has NA = 0.45-0.50.
[0021]
The optical head of the present embodiment incorporates a CD light source and a DVD light source in a housing, and irradiates light of different wavelengths corresponding to each of two types of optical recording media of DVD and CD. Recording or reproduction can be performed.
[0022]
FIG. 1 shows a schematic structure of an optical head according to the present embodiment. FIG. 1A shows an optical system of the optical head 1 and a part of the optical recording medium M, which is substantially perpendicular to the information recording surface of the optical recording medium M and tangent to the track on the information recording surface (tangential). A cross section cut along a plane parallel to the direction is shown. In the drawing, the left and right arrows T indicate the tangential direction of the track of the optical recording medium M, and the vertical arrows G indicate the normal direction of the information recording surface of the optical recording medium M. FIG. 1B shows a state in which the optical system of the optical head 1 is viewed in the normal direction of the information recording surface of the optical recording medium M, and the horizontal arrow T in the figure indicates the track of the optical recording medium M. The vertical arrow R indicates the radial (radial) direction of the optical recording medium M.
[0023]
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the first light source is a DVD laser diode (hereinafter abbreviated as DVD LD) 2 that emits a linearly polarized divergent light beam having a wavelength of 650 nm. The second light source is a CD laser diode (hereinafter abbreviated as CD LD) 20 that emits a linearly polarized divergent light beam having a wavelength of 780 nm.
[0024]
First, the configuration and optical action of an optical element group used for DVD recording / reproduction will be described. DVD light (first wavelength light) having a wavelength of 650 nm emitted from the DVD LD 2 is incident on the dichroic prism (common optical path optical element) 4 and passes through the dichroic prism 4. The dichroic prism 4 transmits light having a wavelength of 650 nm, reflects light having a wavelength of 780 nm, and acts so that the optical paths of both lights emitted from the dichroic prism 4 are substantially matched. The DVD light that has passed through the dichroic prism 4 enters the polarization beam splitter (light separating element; hereinafter abbreviated as PBS) 6 as P-polarized light, and passes through the PBS 6 as it is. The PBS 6 is a beam splitter that transmits P-polarized light and reflects S-polarized light. The light beam transmitted through the PBS 6 is reflected by a rising mirror (optical path bending element) 8 to bend the optical path, is raised in the direction of the optical recording medium M, and enters the DVD collimating lens 10. The DVD collimating lens 10 acts to convert divergent light into parallel light for DVD light, and acts to convert divergent light into substantially parallel light for CD light.
[0025]
The DVD light converted into parallel light by the DVD collimating lens 10 enters the DVD polarization hologram composite element HOE1 mounted on the actuator C together with the objective lens 16. The DVD polarization hologram composite element HOE1 is a composite optical element in which a DVD polarization hologram element 12 and a DVD quarter-wave plate 14 are superposed in the optical axis direction. The DVD polarization hologram composite element HOE1 in this example has the DVD polarization hologram element 12 positioned on the DVD collimating lens 10 side (light source side) and the DVD quarter-wave plate 14 positioned on the objective lens 16 side. Yes. The DVD polarization hologram element 12 does not act on the linearly polarized DVD light directed from the light source toward the objective lens 16, and transmits most of it as zero-order light (non-diffracted light).
[0026]
The DVD light transmitted through the DVD polarization hologram element 12 is converted into circularly polarized light by the DVD quarter-wave plate 14 and enters the objective lens 16. The DVD light is incident as focused light on the information recording surface in the DVD optical recording medium Ma at NA = 0.65, for example, by the objective lens 16.
[0027]
The objective lens 16 is a bifocal special objective lens on which a spherical aberration correction hologram is formed, and is produced, for example, by injection molding of a plastic material. The hologram for correcting spherical aberration corrects the spherical aberration due to the thickness error of the cover layer of the DVD optical recording medium Ma that is generated at the condensing spot of the DVD light focused on the information recording surface of the DVD optical recording medium Ma. The optical recording medium Mb has a function of correcting spherical aberration due to the thickness error of the cover layer of the CD optical recording medium Mb that is generated at the condensing spot of the CD light focused on the information recording surface of the optical recording medium Mb.
[0028]
The objective lens 16 and the DVD polarization hologram composite element HOE1 are mounted on a movable part (lens holder) H of the actuator C as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), and are integrally recorded on the recording track in the optical recording medium M. It is driven to follow. As a result, the actuator C can be reduced in weight as a whole, so that high-speed recording / reproduction is possible.
[0029]
Although not shown, the optical head 1 is guided by two guides extending in parallel to the radial direction R of the optical recording medium M, and can move in the radial direction R by driving a coarse motion motor. The actuator C has magnets (not shown) arranged adjacent to both side surfaces of the lens holder H in the track tangential direction of the optical recording medium M. A focusing coil and a tracking coil (not shown) are wound around the surface of the lens holder H facing the magnet.
[0030]
The lens holder H is supported by, for example, four conductive elastic bodies 40, 41, 42, and 43 that extend from a wire base (both not shown) that stands from the base plate portion of the housing. The conductive elastic bodies 40, 41, 42, and 43 have a function as wiring for energizing the coil of the lens holder H and a function of supporting the lens holder H in a cantilever manner so as to be movable with respect to the wire base. Yes.
[0031]
On the information recording surface in the DVD optical recording medium Ma, a signal is recorded by intensity modulation of the DVD light during information recording, and intensity modulation is applied to the DVD light during information reproduction. The DVD light is diffracted and reflected according to the track pitch of the information recording surface. The diffracted and reflected return DVD light passes through the objective lens 16 and becomes parallel light after the 0th order light and the ± 1st order light are incident on the DVD quarter-wave plate 14 again. It is converted into linearly polarized light orthogonal to the polarization direction of. Thereby, the polarization hologram element 12 for DVD uses the predetermined light receiving surface in the photodetector 18 for DVD / CD as the optical paths of the three light beams of the zero-order light and the ± first-order light included in the return DVD light. To change to lead accurately.
[0032]
Here, the configuration of the polarization hologram composite element HOE1 for DVD and its optical path changing (adjusting) action will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a state where the polarization hologram composite element HOE1 for DVD is viewed from the objective lens 16 side. The DVD quarter-wave plate 14 is positioned in front of the DVD polarization hologram element 12. In the drawing, the vertical arrow T indicates the tangential direction of the track of the optical recording medium M, and the horizontal arrow R indicates the radial direction of the optical recording medium M. The broken-line circle in the figure indicates the contour of the light flux of the DVD light.
[0033]
As shown in FIG. 2, the grating surface of the DVD polarization hologram element 12 has six regions obtained by dividing the circular contour line 10 by four division lines 11 to 14. Specifically, the DVD polarization hologram element 12 includes a linear dividing line 11 that extends in the radial direction R of the optical recording medium M through the center of the circle of the contour line 10 and divides the lattice plane into two, and the contour line 10. A straight dividing line l2 extending from the center of the circle by a predetermined equal distance in the tangential direction T of the track of the optical recording medium M and in contact with the top straight lines of the mountain-shaped dividing line l3 and the inverted mountain-shaped dividing line l4 at right angles. Have.
[0034]
The optical path changing region F1 formed by the contour line 10 and the reverse mountain-shaped dividing line 14 and the optical path changing region F2 formed by the contour line 10 and the mountain-shaped dividing line 13 are separated by the linear dividing line 12 and the arrow T It is provided side by side in the direction (track direction), and a part of the zero-order light of the DVD light on the return path is incident thereon. The 0th-order light transmitted through the optical path changing area F1 and the 0th-order light transmitted through the optical path changing area F2 are changed to different optical paths, and enter different light receiving surfaces in the DVD / CD photodetector 18 described later. . The 0th order light transmitted through the optical path changing area F1 and the 0th order light transmitted through the optical path changing area F2 are used for generating a focus error signal (hereinafter abbreviated as FES).
[0035]
As shown in FIG. 2, the optical path changing area F1 and the optical path changing area F2 for FES generation are: Linear They are not formed at the intersections of the dividing lines 11 and 12, but are arranged in parallel in the track tangential direction T apart by a line segment of the linear dividing line 12. With this configuration, it is possible to prevent the crossing noise generated in the DVD light from being received when the objective lens 16 moves across a plurality of tracks in the radial direction R of the DVD optical recording medium Ma. become able to.
[0036]
On the left side of the straight dividing line l2, an optical path changing region T1 is formed by the contour line l0, the straight dividing line l1, and the reverse mountain-shaped dividing line l4, and below the same, the contour line l0 and the linear dividing line are similarly formed. An optical path changing region T2 is formed by l1 and the mountain-shaped dividing line l3. The combined light of the 0th order light and the + 1st order light out of the return path DVD light is incident on the optical path change area T1 and the optical path change area T2. The combined light of the 0th order light and the + 1st order light transmitted through the optical path changing region T1 and the combined light of the 0th order light and the + 1st order light transmitted through the optical path changing region T2 are changed to different optical paths, and will be described later. The light is incident on a different light receiving surface in the photodetector 18 for CD.
[0037]
On the right side of the straight dividing line l2, an optical path changing region T3 is formed by the contour line 10, the linear dividing line 11 and the reverse mountain-shaped dividing line 14 and similarly below the contour line 10 and the linear dividing line. An optical path changing region T4 is formed by l1 and the mountain-shaped dividing line l3. In the optical path changing area T3 and the optical path changing area T4, the combined light of the 0th-order light and the −1st-order light out of the return path DVD light is incident. The combined light of the 0th order light and the −1st order light transmitted through the optical path changing region T3 and the combined light of the 0th order light and the −1st order light transmitted through the optical path changing region T4 are changed to different optical paths. The light is incident on different light receiving surfaces in the DVD / CD photodetector 18.
[0038]
The return DVD light transmitted through the optical path changing regions T1 to T4 is used to generate a tracking error signal (hereinafter abbreviated as TES) by the push-pull method. As in the present embodiment, the polarization hologram composite element HOE1 for DVD is mounted on the actuator C and integrated with the objective lens 16, so that the radial shift of the objective lens 16 (the displacement of the optical recording medium M in the radial direction R) is achieved. ), Offset components that occur in the TES can be reduced.
[0039]
Returning to FIG. 1, the DVD light transmitted through the DVD polarization hologram composite element HOE1 passes through the DVD quarter-wave plate 14 twice, and thus becomes S-polarized light with respect to the PBS 6. For this reason, the DVD light on the return path becomes a focused beam bundle by the DVD collimating lens 10, passes through the rising mirror 8, is reflected by the prism joint surface of the PBS 6, and proceeds in the direction of the DVD / CD photodetector 18. The DVD light reflected by the PBS 6 enters the CD hologram element HOE2. The hologram element HOE2 for CD does not have an optical path changing action for DVD light, but has an optical path changing action for CD light.
[0040]
The DVD light that has passed through the CD hologram element HOE2 as it is enters the DVD / CD photodetector 18. The light beam incident on the DVD / CD photodetector 18 is incident on a predetermined light receiving surface provided therein and converted into an electrical signal.
[0041]
Here, the layout of the light receiving surface in the DVD / CD photodetector 18 will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a state where the light receiving surface in the DVD / CD photodetector 18 is viewed from the light incident side. In the drawing, the left and right arrows T indicate the tangential direction of the track of the optical recording medium M, and the vertical arrows G indicate the normal direction of the information recording surface of the optical recording medium M. As shown in FIG. 3, the light receiving surface 30 in the DVD / CD photodetector 18 has an FES generating light receiving surface 32 for generating FES and a TES generating light receiving surface 34 for generating TES. is doing. The TES generating light receiving surface 34 and the FES generating light receiving surface 32 are formed close to each other on the same substrate. The light receiving surface 32 for FES generation and the light receiving surface 34 for TES generation of the light receiving surface 30 are shared by both the light for DVD and the light for CD.
[0042]
In the light receiving surface 32 for generating the FES, four rectangular light receiving surfaces A, B, C, and D each formed of a photoelectric conversion element such as a photodiode are arranged in a 2 × 2 matrix. DVD light (0th-order light) that has passed through the optical path changing region F1 of the DVD polarization hologram element 12 is incident on the pair of light receiving surfaces A and C arranged in the direction of the arrow G. DVD light (0th-order light) that has passed through the optical path changing region F2 enters. If the DVD light is focused on the information recording surface of the DVD optical recording medium Ma, as shown in FIG. 3, the spot of the DVD light transmitted through the optical path changing area F1 is substantially at the center of the light receiving surfaces A and C. The spot of the DVD light transmitted through the optical path changing region F2 is formed in the approximate center of the light receiving surfaces B and D. For example, when the objective lens 16 moves away from the DVD optical recording medium Ma and a focus shift occurs in which the DVD light is focused in front of the information recording surface of the DVD optical recording medium Ma, the DVD transmitted through the optical path changing region F1 is generated. The spot of the light for use is blurred on the light receiving surface A side, and the spot of the DVD light transmitted through the optical path changing area F2 is blurred on the side of the light receiving surface D. Further, when the objective lens 16 is too close to the DVD optical recording medium Ma and a focus shift occurs in which the DVD light is focused behind the information recording surface of the DVD optical recording medium Ma, the light passes through the optical path changing region F1. The spot for DVD light is blurred on the light receiving surface C side, and the spot for DVD light transmitted through the optical path changing area F2 is blurred on the light receiving surface B side. Therefore, when the detection voltages obtained by photoelectric conversion on the respective light receiving surfaces A to D are VA to VD, FES is obtained as FES = (VA + VD) − (VB + VC).
[0043]
On the light receiving surface 34 for generating TES, four rectangular light receiving surfaces E, F, G, and H, each formed of a photoelectric conversion element such as a photodiode, are arranged in a line in the arrow G direction. DVD light (0th and + 1st order combined light) transmitted through the optical path changing region T1 of the DVD polarization hologram element 12 is incident on the light receiving surface E, and the optical path changing region T2 is transmitted through the light receiving surface F. DVD light (0th and + 1st order combined light) is incident. DVD light (0th and −1st order combined light) that has passed through the optical path changing region T3 of the DVD polarization hologram element 12 is incident on the light receiving surface G, and the light receiving surface H is transmitted through the optical path changing region T4. DVD light (0th-order and −1st-order combined light) is incident.
[0044]
If the DVD light accurately follows the track of the DVD optical recording medium Ma, the DVD light transmitted through the optical path changing regions T1 to T4 is received by the light receiving surfaces E, F, G, and H with substantially the same light intensity. Is done. On the other hand, when the DVD light is shifted to one side of the predetermined track of the DVD optical recording medium Ma, the light intensity of the DVD light transmitted through the optical path changing areas T1 and T2 is increased, whereas the optical path changing area is increased. The light intensity of the DVD light transmitted through T3 and T4 is low. Further, when the DVD light is shifted to the other side of the predetermined track, the light intensity of the DVD light transmitted through the optical path changing regions T1 and T2 is reduced, whereas the DVD light transmitted through the optical path changing regions T3 and T4 is reduced. The light intensity increases. Therefore, assuming that the detection voltages obtained by photoelectric conversion on the respective light receiving surfaces E to H are VE to VH, TES is obtained as TES = (VE + VF) − (VG + VH). The RF signal is obtained as RF = VA + VB + VC + VD + VE + VF + VG + VH.
[0045]
Next, returning to FIG. 1 again, the configuration and optical action of the optical element group used for CD recording / reproduction will be described. CD light with a wavelength of 780 nm (second wavelength light) emitted from the CD LD 20 is incident on the diffraction grating 22 and is divided into three beams (0th-order main beam and ± 1st-order subbeams). . The grating surface of the diffraction grating 22 is the information recording surface of the CD optical recording medium Mb, and the ± 1st order sub-beams are arranged symmetrically at a predetermined distance in the track direction around the main beam position, and with respect to the main beam. Adjustment is made so that the + 1st order sub-beam is positioned + d / 2 (d is the track pitch) in the radial direction and the −1st order subbeam is shifted by −d / 2. The CD light transmitted through the diffraction grating 22 enters the dichroic prism 4. Since the dichroic prism 4 is made so as to reflect light having a wavelength of 780 nm, the CD light composed of three beams is reflected by the reflecting surface inside the dichroic prism 4 and enters the PBS 6 as P-polarized light. It passes through as it is. The CD light transmitted through the PBS 6 is reflected by the rising mirror 8 to bend the optical path, rise in the direction of the optical recording medium M, and enter the collimating lens 10 for DVD. With the DVD collimating lens 10, the CD light is converted from divergent light into substantially parallel light (some divergent light).
[0046]
The CD light transmitted through the DVD collimating lens 10 enters the DVD polarization hologram composite element HOE1. The CD light passes through the DVD polarization hologram element 12 as it is, and is converted from linearly polarized light to elliptically polarized light by the DVD quarter wave plate 14.
[0047]
The CD light converted into elliptically polarized light is incident as focused light on the information recording surface in the CD optical recording medium Mb at NA = 0.47, for example, by the objective lens 16.
[0048]
Three beams of CD light are diffracted and reflected by the information recording surface in the CD optical recording medium Mb. The three beams of CD light diffracted and reflected are from elliptically polarized light that is close to a circle when the 0th order light and the ± 1st order light pass through the objective lens 16 and pass through the DVD quarter wave plate 14 again. The vibration component in the direction orthogonal to the forward CD light is converted into strong elliptically polarized light. Next, the CD light on the return path passes through the polarization hologram element 12 for DVD, becomes a convergent beam bundle by the collimating lens 10 for DVD, reaches the rising mirror 8, enters the PBS 6 as S-polarized light, and is reflected by the PBS 6. The process proceeds in the direction of the DVD / CD photodetector 18. The CD light reflected by the PBS 6 enters the CD hologram element HOE2.
[0049]
The hologram element HOE2 for CD accurately guides the optical paths of the 0th order light and the ± 1st order light included in each of the three beams of CD light in the return path to a predetermined light receiving surface in the DVD / CD photodetector 18. Change it to The return light beam transmitted through the CD hologram element HOE2 enters the DVD / CD photodetector 18 and is converted into an electric signal by the light receiving surface inside.
[0050]
Here, the configuration of the CD hologram element HOE2 and its optical path changing (adjusting) action will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a state where the CD hologram element HOE2 is viewed from the PBS6 side. In the drawing, the vertical arrow T indicates the tangential direction of the track of the optical recording medium M, and the horizontal arrow R indicates the radial direction of the optical recording medium M. The broken-line circle in the figure indicates the contour of the luminous flux of the CD light.
[0051]
As shown in FIG. 4, the grating surface of the CD hologram element HOE2 has four regions divided in a circular contour l10 by three dividing lines l11 to l13. Specifically, the CD hologram element HOE2 includes a linear dividing line l11 that extends in the radial direction R of the CD optical recording medium Mb through the center of the circle of the contour line l10 and divides the lattice plane into two, and a linear division. Curved dividing lines l12 and l13 extending substantially upward from the line l11 in a symmetrical manner are provided.
[0052]
An optical path changing region F11 formed by the contour line l10, the linear dividing line l11 and the curved dividing lines l12 and l13, and an optical path changing region F12 formed by the contour line l10 and the linear dividing line l11 are indicated by arrows. It is provided adjacent to the T direction (track direction), and a part of the three-order zero-order light of the return path CD light is incident thereon. The zero-order light transmitted through the optical path changing region F11 and the zero-order light transmitted through the optical path changing region F12 are changed to different optical paths, and enter the light receiving surface 32 in the DVD / CD photodetector 18 shown in FIG. To do. CD light (0th-order light) that has passed through the optical path changing region F11 of the CD hologram element HOE2 is incident on the light receiving surfaces A and C of the light receiving surface 32, and the optical path changing region F12 is provided on the light receiving surfaces B and D. The transmitted CD light (0th order light) is incident.
[0053]
If the CD light is focused on the information recording surface of the CD optical recording medium Mb, as shown in FIG. 3, the spot of the CD light transmitted through the optical path changing region F11 is substantially at the center of the light receiving surfaces A and C. The spot of the CD light transmitted through the optical path changing region F12 is formed substantially at the center of the light receiving surfaces B and D. For example, when a focus shift occurs in which the CD light is focused in front of the information recording surface of the CD optical recording medium Mb, the spot of the CD light transmitted through the optical path changing region F11 is blurred on the light receiving surface A side. The spot of the CD light transmitted through F12 is blurred on the light receiving surface D side. Further, when a focus shift occurs in which the CD light is focused behind the information recording surface of the CD optical recording medium Mb, the spot of the CD light transmitted through the optical path changing region F11 is blurred on the light receiving surface C side, and the optical path changing region The spot of CD light transmitted through F12 is blurred on the light receiving surface B side. Therefore, when the detection voltages obtained by photoelectric conversion on the respective light receiving surfaces A to D are VA to VD, FES is obtained as FES = (VA + VD) − (VB + VC).
[0054]
An optical path changing area T11 is formed on the left side of the adjacent optical path changing areas F11 and F12, and an optical path changing area T12 is formed on the right side. The combined light of the 0th order light and the + 1st order light on the information recording surface of the three beams of the return path CD light is incident on the optical path changing region T11. The combined light T11M of the 0th-order light and the + 1st-order light of the main beam transmitted through the optical path changing region T11 is changed in optical path and is applied to the light receiving surface G of the light receiving surface 34 in the DVD / CD photodetector 18 shown in FIG. Incident. Combined light T11S1 of the 0th order light and the + 1st order light of the + 1st order sub-beam transmitted through the optical path changing region T11 ₊₁ Changes its optical path and enters the light receiving surface E of the light receiving surface 34. The combined light T11S1 of the 0th order light and the + 1st order light of the −1st order sub-beam transmitted through the optical path changing region T11 _-1 Is incident on the region where the light receiving surface below the light receiving surface 34 in FIG. 3 is not formed.
[0055]
On the other hand, the combined light of the 0th order light and the −1st order light on the information recording surface of the three beams of the return path CD light is incident on the optical path changing region T12. The combined light T12M of the 0th-order light and the −1st-order light of the main beam transmitted through the optical path changing region T12 is changed in optical path, and the light receiving surface H of the light receiving surface 34 in the DVD / CD photodetector 18 shown in FIG. Is incident on. Combined light T12S1 of the 0th order light and the −1st order light of the + 1st order sub beam transmitted through the optical path changing region T12 ₊₁ Changes its optical path and enters the light receiving surface F of the light receiving surface 34. Combined light T12S1 of the zero-order light and the minus first-order light of the minus first-order beam transmitted through the optical path changing region T12. _-1 Is incident on the region where the light receiving surface below the light receiving surface 34 in FIG. 3 is not formed.
[0056]
If the CD light accurately follows the track of the CD optical recording medium Mb, the CD light transmitted through the optical path changing regions T11 and T12 is received by the light receiving surfaces E and F with substantially the same light intensity. The surfaces G and H are received with substantially the same light intensity. On the other hand, when the CD light is shifted to one side of the predetermined track of the CD optical recording medium Mb, the light intensity of the + 1st order light of the main beam transmitted through the optical path changing region T11 is increased, whereas +1 The light intensity of the + 1st order light of the next sub beam is lowered. On the other hand, the light intensity of the −1st order light of the main beam that has passed through the optical path changing region T12 decreases, whereas the light intensity of the −1st order light of the + 1st order sub beam increases.
[0057]
Further, when the DVD light is shifted to the other side of the predetermined track, the light intensity of the + 1st order light of the main beam transmitted through the optical path changing region T11 is lowered, whereas the light intensity of the + 1st order light of the + 1st order sub beam is decreased. Becomes higher. On the other hand, the light intensity of the −1st-order light of the main beam that has passed through the optical path changing region T12 increases, whereas the light intensity of the −1st-order light of the + 1st order sub-beam decreases.
[0058]
Therefore, assuming that the detection voltages obtained by photoelectric conversion on the respective light receiving surfaces E to H are VE to VH, TES is obtained as TES = (VE + VF) − (VG + VH). In this way, on the light receiving surface 34 in the DVD / CD photodetector 18, the combined light of the 0th order light and the + 1st order light of the main beam and the + 1st order sub-beam, and the main beam and the + 1st order among the CD light beams on the return path. Each of the 0th-order light and the −1st-order combined light of the sub-beams is received, and a TES is generated by a differential push-pull method (DPP; Differential Push-Pull) method. Thereby, the S / N ratio against noise due to the shift of the objective lens 16 in the radial direction R of the optical recording medium M can be improved. In the present embodiment, the combined light of the zeroth order light and the ± first order light of the −1st order sub-beam among the CD light beams in the return path is not used for TES generation. The RF signal is obtained as RF = VA + VB + VC + VD + VE + VF + VG + VH.
[0059]
As described above, the optical head 1 according to the present embodiment has the information recording surfaces of the optical recording media Ma and Mb with respect to surface wobbling and eccentricity existing in the optical recording media Ma and Mb for DVD and CD, respectively. It has a function of detecting a focus error (FE) and a tracking error (TE) so that a sufficiently narrowed point image is formed on the top and the point image can accurately follow the information track. Based on the FES and TES obtained in the photodetector 18 by these error detection methods, feedback on the positional deviation of the optical recording medium M with respect to the information track is applied, and the objective lens 16 and the polarization hologram composite element HOE1 for DVD are applied. Is driven integrally. As a result, the focused spot on the information recording surface of each of the optical recording media Ma and Mb is sufficiently narrowed down with respect to the information track, and can accurately follow.
[0060]
As described above, according to the present embodiment, the number of parts of the optical element group in the optical head 1 can be reduced without using the LD / PD unit, so that the optical head can be downsized. In addition, since the expensive LD / PD unit is not used, the cost of components of the entire optical head can be suppressed. Furthermore, since it is not necessary to place the light source and the photodetector close to each other, the degree of freedom in designing the optical path can be increased. Therefore, it is possible to realize an optical head that is low in cost and easy in optical design.
[0061]
FIG. 5 shows a schematic configuration of an optical recording / reproducing apparatus 50 equipped with the optical head 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 5, the optical recording / reproducing apparatus 50 includes a spindle motor 52 for rotating the optical recording medium M, an optical head 1 for irradiating the optical recording medium M with a laser beam and receiving reflected light, and a spindle. A controller 54 that controls the operation of the motor 52 and the optical head 1, a laser drive circuit 55 that supplies a laser drive signal to the optical head 1, and a lens drive circuit 56 that supplies a lens drive signal to the optical head 1 are provided. .
[0062]
The controller 54 includes a focus servo tracking circuit 57, a tracking servo tracking circuit 58, and a laser control circuit 59. When the focus servo tracking circuit 57 is activated, the information recording surface of the rotating optical recording medium M is in focus, and when the tracking servo tracking circuit 58 is activated, the eccentric signal track of the optical recording medium M is activated. On the other hand, the laser beam spot is in an automatic tracking state. The focus servo tracking circuit 57 and the tracking servo tracking circuit 58 are respectively provided with an auto gain control function for automatically adjusting the focus gain and an auto gain control function for automatically adjusting the tracking gain. The laser control circuit 59 is a circuit that generates a laser drive signal supplied from the laser drive circuit 55, and generates an appropriate laser drive signal based on the recording condition setting information recorded on the optical recording medium M. I do.
[0063]
The focus servo tracking circuit 57, the tracking servo tracking circuit 58, and the laser control circuit 59 do not need to be circuits incorporated in the controller 54, and may be separate components from the controller 54. Furthermore, these need not be physical circuits, and may be software executed in the controller 54.
[0064]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
In the above embodiment, the main axis of the optical head 1 (which coincides with the optical axis of the optical system from the DVD LD 2 to the rising mirror 8) is made parallel to the track tangential direction T of the optical recording medium M. The present invention is not limited to this. Of course, the main axis may be arranged in any direction other than the track tangential direction.
[0065]
In the above embodiment, a dichroic prism is used as the optical element for the common optical path, but a dichroic mirror can be used instead.
[0066]
Further, in the above embodiment, the explanation about the control of the laser beam emission intensity of the DVD LD 2 and the CD LD 20 is omitted. However, for example, several percent of the emitted light is separated by a beam splitter, and monitoring light detection (not shown) is performed. It is sufficient to guide the light to the monitor or to guide the ambient light to the monitoring photodetector. Any suitable method may be selected in consideration of the output / temperature characteristics of the light source, the convenience of optical design, the margin of the space in the optical head, and the like.
[0067]
In the above embodiment, the objective lens 16 is a dual-focus special objective lens in which a spherical aberration correcting hologram is formed for the DVD light and the CD light. However, the present invention is not limited to this. Absent. For example, in the case of an optical head that performs recording / reproduction with respect to only one of a DVD and a CD, an objective lens on which a spherical aberration correction hologram for the light of either the DVD or CD is formed is used. That's fine. The objective lens 16 is preferably made of a plastic material as shown in the above embodiment, but may be made of another material such as a glass material.
[0068]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to realize an optical head with low cost and easy optical design.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic structure of an optical head according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic structure of a polarization hologram composite element HOE1 for DVD of an optical head according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a schematic structure of a DVD / CD photodetector 18 of an optical head according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a schematic structure of a hologram element for CD HOE2 of an optical head according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of an optical recording / reproducing apparatus equipped with the optical head 1 of Example 1 according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Optical head
2 LD for DVD
4 Dichroic prism
6 PBS
8 Rising mirror
10 Collimating lens for DVD
12 Polarization hologram element for DVD
14 1/4 wave plate for DVD
16 Objective lens
18 Photodetector for DVD / CD
20 LD for CD
30 Photosensitive surface
32 Photosensitive surface for FES generation
34 Photosensitive surface for TES generation
41, 42, 43, 44 conductive elastic body
50 Optical recording / reproducing apparatus
52 Spindle motor
54 Controller
55 Laser drive circuit
56 Lens drive circuit
57 Focus servo tracking circuit
58 Tracking servo tracking circuit
59 Laser control circuit
C Actuator
H Movable part (lens holder)
HOE1 Polarization hologram composite element for DVD
HOE2 CD hologram element
M optical recording medium
Ma optical recording medium (DVD)
Mb optical recording medium (CD)

Claims

第１波長の光を射出する第１の光源と、
前記第１波長と異なる第２波長の光を射出する第２の光源と、
前記第２波長の光を回折させて複数の前記第２波長の光を射出する回折格子と、
前記第１波長の光及び前記複数の第２波長の光の光路をほぼ一致させる共通光路用光学素子と、
前記共通光路用光学素子の光射出側に配置され、光記録媒体の情報記録面に前記第１波長の光及び前記複数の第２波長の光を集光させる対物レンズと、
前記共通光路用光学素子と前記対物レンズとの間の前記光路中に設けられ、前記情報記録面で反射回折した複数の前記第１波長の光の光路をそれぞれ変更する偏光ホログラム複合素子と、
前記共通光路用光学素子と前記偏光ホログラム複合素子との間の前記光路中に設けられ、前記情報記録面で反射した前記複数の第１波長の光及び前記複数の第２波長の光を前記光路から分離する光分離素子と、
前記光分離素子で前記光路から分離された前記複数の第１波長の光及び前記複数の第２波長の光をそれぞれ受光する複数の受光面が形成された光検出器と、
前記光分離素子と前記光検出器との間の光路に設けられ、前記情報記録面で反射回折した複数の前記第２波長の光の光路をそれぞれ変更するホログラム素子と
を有することを特徴とする光ヘッド。A first light source that emits light of a first wavelength;
A second light source that emits light of a second wavelength different from the first wavelength;
A diffraction grating that diffracts the light of the second wavelength to emit a plurality of lights of the second wavelength;
A common optical path optical element that substantially matches the optical paths of the first wavelength light and the plurality of second wavelength light;
An objective lens that is disposed on the light exit side of the optical element for the common optical path, and focuses the light of the first wavelength and the light of the plurality of second wavelengths on the information recording surface of the optical recording medium;
A polarization hologram composite element that is provided in the optical path between the optical element for the common optical path and the objective lens, and that respectively changes the optical paths of the plurality of light beams having the first wavelength reflected and diffracted by the information recording surface;
The plurality of first wavelength lights and the plurality of second wavelength lights provided in the optical path between the common optical path optical element and the polarization hologram composite element and reflected by the information recording surface are the optical path. A light separating element that separates from
A photodetector formed with a plurality of light receiving surfaces that respectively receive the plurality of first wavelength lights and the plurality of second wavelength lights separated from the optical path by the light separation element;
A hologram element that is provided in an optical path between the light separation element and the photodetector, and that respectively changes a plurality of light paths of the second wavelengths reflected and diffracted by the information recording surface. Light head.

請求項１記載の光ヘッドにおいて、
前記光分離素子と前記偏光ホログラム複合素子との間の前記光路に配置され、前記第１波長の光及び前記第２波長の光の光路を折り曲げる光路折り曲げ素子を有すること
を特徴とする光ヘッド。The optical head according to claim 1.
An optical head, comprising: an optical path bending element that is disposed in the optical path between the light separation element and the polarization hologram composite element and that bends the optical paths of the first wavelength light and the second wavelength light.

請求項１又は２に記載の光ヘッドにおいて、
前記光路中に光波面整形用のコリメートレンズが配置されていること
を特徴とする光ヘッド。The optical head according to claim 1 or 2,
An optical head characterized in that a collimating lens for shaping an optical wavefront is disposed in the optical path.

請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光ヘッドにおいて、
前記偏光ホログラム複合素子は、
前記情報記録面で反射回折した前記複数の第１波長の光の光路をそれぞれ変更する偏光ホログラム素子と、
前記偏光ホログラム素子に重ね合わされて、前記第１波長の光の偏光方位を変換する１／４波長板と
を有することを特徴とする光ヘッド。The optical head according to any one of claims 1 to 3,
The polarization hologram composite element is
A polarization hologram element that changes the optical paths of the light of the plurality of first wavelengths reflected and diffracted by the information recording surface;
An optical head comprising: a quarter-wave plate superimposed on the polarization hologram element to convert the polarization direction of the light having the first wavelength.

請求項４記載の光ヘッドにおいて、
前記偏光ホログラム素子は、
前記複数の第１波長の光のうち、フォーカスエラー信号の生成に用いる光の光路を複数に分離する複数のフォーカスエラー信号生成用光路変更領域を有していること
を特徴とする光ヘッド。The optical head according to claim 4, wherein
The polarization hologram element is
An optical head, comprising: a plurality of focus error signal generating optical path changing regions for separating a plurality of optical paths of light used for generating a focus error signal out of the plurality of first wavelength lights.

請求項５記載の光ヘッドにおいて、
前記複数のフォーカスエラー信号生成用光路変更領域は、前記情報記録面のトラックの接線方向に離間して並んで設けられていること
を特徴とする光ヘッド。The optical head according to claim 5, wherein
The optical head according to claim 1, wherein the plurality of focus error signal generating optical path changing regions are provided so as to be separated from each other in the tangential direction of the track on the information recording surface.

請求項５又は６に記載の光ヘッドにおいて、
前記偏光ホログラム素子は、
前記複数の第１波長の光のうち、トラッキングエラー信号の生成に用いる光の光路を複数に分離する複数のトラッキングエラー信号生成用光路変更領域を有していること
を特徴とする光ヘッド。The optical head according to claim 5 or 6,
The polarization hologram element is
An optical head, comprising: a plurality of optical path changing regions for generating a tracking error signal for separating a plurality of optical paths of light used for generating a tracking error signal among the plurality of lights having the first wavelength.

請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光ヘッドにおいて、
前記ホログラム素子は、
前記複数の第２波長の光のうち、フォーカスエラー信号の生成に用いる光の光路を複数に分離する複数のフォーカスエラー信号生成用光路変更領域を有していること
を特徴とする光ヘッド。The optical head according to any one of claims 1 to 7,
The hologram element is
An optical head, comprising: a plurality of focus error signal generating optical path changing regions for separating a plurality of optical paths of light used for generating a focus error signal out of the plurality of second wavelength lights.

請求項８記載の光ヘッドにおいて、
前記ホログラム素子は、
前記複数の第２波長の光のうち、トラッキングエラー信号の生成に用いる光の光路を複数に分離する複数のトラッキングエラー信号生成用光路変更領域を有していること
を特徴とする光ヘッド。The optical head according to claim 8, wherein
The hologram element is
An optical head, comprising: a plurality of optical path changing regions for generating a tracking error signal for separating a plurality of optical paths of light used for generating a tracking error signal among the plurality of light beams having the second wavelength.

請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光ヘッドにおいて、
前記受光面は、
前記第１波長の光及び前記第２波長の光の双方の受光に共用されること
を特徴とする光ヘッド。The optical head according to any one of claims 1 to 9,
The light receiving surface is
An optical head, which is commonly used for receiving both the first wavelength light and the second wavelength light.

請求項１０記載の光ヘッドにおいて、
前記受光面は、
フォーカスエラー信号を生成するためのフォーカスエラー信号生成用受光面と、トラッキングエラー信号を生成するためのトラッキングエラー信号生成用受光面とが、同一基板上に近接して形成されていること
を特徴とする光ヘッド。The optical head according to claim 10.
The light receiving surface is
A light receiving surface for generating a focus error signal for generating a focus error signal and a light receiving surface for generating a tracking error signal for generating a tracking error signal are formed close to each other on the same substrate. Light head to play.

請求項１１記載の光ヘッドにおいて、
前記フォーカスエラー信号生成用受光面は、
２つ１組の受光面が隣接配置され、一の組の受光面には、フォーカスエラー信号生成用の一の光が入射し、他の組の受光面には、フォーカスエラー信号生成用の他の光が入射すること
を特徴とする光ヘッド。The optical head according to claim 11, wherein
The light receiving surface for generating the focus error signal is
Two pairs of light receiving surfaces are arranged adjacent to each other, one light for generating a focus error signal is incident on one set of light receiving surfaces, and another light receiving surface for generating a focus error signal is input to the other light receiving surface. An optical head characterized by the incident light.

請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の光ヘッドにおいて、
前記トラッキングエラー信号生成用受光面は、
４つの受光面が一列に配置されていること
を特徴とする光ヘッド。The optical head according to any one of claims 10 to 12,
The tracking error signal generating light receiving surface is:
An optical head characterized in that four light receiving surfaces are arranged in a line.

請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光ヘッドを備えることを特徴とする光記録再生装置。 An optical recording / reproducing apparatus comprising the optical head according to claim 1.