JP4222988B2 - Optical pickup device and optical disk device - Google Patents
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Description
本発明は、光ピックアップ装置および光ディスク装置に関し、特に、ランド／グルーブ記録方式の光ディスクに記録／再生を行う際に用いて好適なものである。
The present invention relates to an optical pickup device and an optical disc device, and is particularly suitable for use in recording / reproducing on a land / groove recording type optical disc.
従来、光ピックアップ装置のフォーカスエラー検出方法として非点収差法が知られており、既に、ＣＤやＭＤ用の光ピックアップ装置において広く用いられている。しかし、ＤＶＤ−ＲＡＭ等のランド／グルーブ記録方式の光ディスクでは、非点収差法をそのまま用いると「トラッキング干渉」と呼ばれる現象が生じ、フォーカスエラー信号に「トラッキング横断ノイズ」と呼ばれるノイズが発生することが知られている（たとえば、以下の特許文献１参照）。このため、この種のディスクに対しては、一般に、フォーカスエラー検出方法としてビームサイズ法などの他のフォーカスエラー検出方法を用いるのが好ましいとされている。
Conventionally, an astigmatism method is known as a focus error detection method of an optical pickup device, and has already been widely used in optical pickup devices for CD and MD. However, in a land / groove recording type optical disk such as a DVD-RAM, when the astigmatism method is used as it is, a phenomenon called “tracking interference” occurs, and noise called “tracking crossing noise” occurs in the focus error signal. Is known (see, for example,
図１２に、ビームサイズ法を用いた場合の光学系の構成例を示す。 FIG. 12 shows a configuration example of an optical system when the beam size method is used.
図において、光ディスクからの反射光は、ホログラム素子によって０次回折光と±１次回折光に分割され、それぞれ対応する光センサーに受光される。ホログラム素子には、±１次回折光の焦点位置がそれぞれ光軸方向に前後するようなレンズ効果（ホログラムパターン）が与えられている。このとき、０次回折光の焦点位置は、±１次回折光の焦点位置の中間位置に位置することとなる。このため、±１次回折光のビームスポットが略同サイズの真円形状となる位置（±１次回折光の検出位置）は、同時に０次回折光の焦点位置ともなり、この位置に、分割センサー等、０次回折光に対応する光センサーを配置すると、０次回折光のスポットサイズを十分な大きさにすることができない。 In the figure, the reflected light from the optical disk is divided into 0th order diffracted light and ± 1st order diffracted light by the hologram element and received by the corresponding optical sensors. The hologram element is given a lens effect (hologram pattern) such that the focal positions of the ± first-order diffracted lights move back and forth in the optical axis direction. At this time, the focal position of the 0th-order diffracted light is located at an intermediate position between the focal positions of ± 1st-order diffracted light. For this reason, the position where the beam spot of the ± 1st order diffracted light becomes a substantially circular shape of the same size (the detection position of ± 1st order diffracted light) is also the focal position of the 0th order diffracted light. If an optical sensor corresponding to the 0th-order diffracted light is arranged, the spot size of the 0th-order diffracted light cannot be made sufficiently large.
これに対し、以下の特許文献２では、図１２において、光センサーの直前に、０次回折光のみ拡大または収束させる光学素子を配し、０次回折光の焦点位置を光軸方向に前後させるようにしている。具体的には、図１３に示すように、光学素子の０次回折光入射位置に凹レンズ部または凸レンズ部を形成し、あるいは、この入射位置に段差部を設けてその厚みを他の部分に比べて厚くまたは薄くしている。こうすると、±１次回折光の検出位置において０次回折光のビームスポットが十分な広がりを有することとなり、この位置に分割センサー等を配しても、各分割領域にビームスポットをバランスよく位置づけることができるようになる。
しかし、通常、±１次回折光の回折角は数度程度であるため、上記光学素子に対する０次回折光と±１次回折光の入射位置は極めて接近する。このため、厚みの異なる段差部分を突出させる場合（図１３(d)参照）には、この段差部分に±１次回折光が掛からないようにするために、段差部分の高さをかなり小さく設定しなければならなくなる。 However, since the diffraction angle of ± 1st order diffracted light is usually several degrees, the incident positions of 0th order diffracted light and ± 1st order diffracted light with respect to the optical element are very close. For this reason, when projecting a stepped portion having a different thickness (see FIG. 13 (d)), the height of the stepped portion is set to be considerably small so that ± 1st-order diffracted light is not applied to the stepped portion. Will have to.
しかし、このように段差部分の高さを小さくすると、±１次回折光に対する０次回折光の屈折差を大きくできないため、０次回折光の焦点位置を±１次回折光の焦点位置の中間位置から光軸方向に大きくずらすことができなくなる。逆に、屈折率差を大きくするために段差部分の高さを大きくすると、±１次回折光が段差部分に掛からなくするために、段差部分の幅をかなり小さく設定しなければならなくなる。この場合には、段差部分の加工形成が極めて難しくなることに加え、０次回折光を段差部分の上面に位置付けるのがかなり困難になるとの問題が生じる。 However, if the height of the step portion is reduced in this way, the refractive difference of the 0th-order diffracted light with respect to the ± 1st-order diffracted light cannot be increased. Cannot be shifted greatly in the direction. On the contrary, if the height of the step portion is increased in order to increase the refractive index difference, the width of the step portion has to be set considerably small in order to prevent ± first-order diffracted light from being applied to the step portion. In this case, in addition to the extremely difficult formation of the stepped portion, there arises a problem that it is considerably difficult to position the 0th-order diffracted light on the upper surface of the stepped portion.
これと同様、光学素子に凸レンズ部（図１３(b)参照）を形成する場合にも、±１次回折光が掛からないようにするために、凸レンズ部の高さを小さく形成しなければならず、加工形成が極めて難しくなるとの問題が生じる。また、この場合には、上記段差部分の場合よりもさらに厳格に０次回折光を凸レンズ部に位置あわせをしなければならず、調整作業がかなり煩雑となるとの問題が生じる。 Similarly, when the convex lens portion (see FIG. 13B) is formed on the optical element, the height of the convex lens portion must be made small so that ± 1st order diffracted light is not applied. As a result, there is a problem that the formation of processing becomes extremely difficult. In this case, the 0th-order diffracted light must be aligned with the convex lens portion more strictly than in the case of the stepped portion, which causes a problem that the adjustment work becomes considerably complicated.
また、光学素子に凹んだ段差部分（図１３(c)参照）や凹レンズ部（図１３(a)参照）を形成する場合には、これらの幅を、±１次回折光の入射位置に掛からない程度に小さく設定する必要がある。この場合にも、段差部分や凹レンズ部の加工形成が難しく、また、０次回折光をこれらに入射するよう位置付けるのが困難になるとの問題が生じる。また、０次回折光の焦点位置を大きくずらすためには、光学素子の厚みをかなり大きくする必要がある。 Further, when forming a stepped portion (see FIG. 13 (c)) or a concave lens portion (see FIG. 13 (a)) recessed in the optical element, these widths are not applied to the incident position of ± first-order diffracted light. It is necessary to set it as small as possible. Also in this case, there is a problem that it is difficult to process and form the stepped portion and the concave lens portion, and it is difficult to position the 0th-order diffracted light so as to be incident on them. Further, in order to greatly shift the focal position of the 0th order diffracted light, it is necessary to considerably increase the thickness of the optical element.
そこで、本発明は、このような問題を解消し、簡易な構成にて円滑にフォーカスエラーの検出を行い得る光ピックアップ装置および光ディスク装置を提供することを課題としている。また、この他にも、以下に示す課題を発展的に解決することを企図している。
（１）トラッキングエラー信号のＤＣオフセットを抑制する。
（２）複数波長のレーザ光を出射する互換型ピックアップ装置において、光検出器のパターン配置を容易に行えるようにする。
（３）レーザ光の波長シフトによって回折角に変動が生じても回折光を良好に受光できるようなセンサーパターンを提供する。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical pickup device and an optical disc device that can solve such problems and can smoothly detect a focus error with a simple configuration. In addition, it intends to solve the following problems in a progressive manner.
(1) Suppress the DC offset of the tracking error signal.
(2) In a compatible pickup device that emits laser beams of a plurality of wavelengths, the pattern arrangement of the photodetector can be easily performed.
(3) To provide a sensor pattern that can receive diffracted light satisfactorily even when the diffraction angle fluctuates due to the wavelength shift of laser light.
請求項１の発明は、記録媒体へレーザ光を照射するレーザ手段と、前記記録媒体から反射されたレーザ光を分離する光学素子と、該光学素子で分離されたレーザ光を受光する光検出器と、該光検出器からの検出信号に基づいてトラッキングエラー信号を生成する手段とを備えた光ディスク装置において、前記光学素子は；レーザ光のうち第１の偏光成分にレンズ効果を付与する第１の光学手段と、前記第１の偏光成分とは異なる第２の偏光成分を回折により分離するとともに分離された回折光に光軸方向に前後する焦点位置を与える第２の光学手段を具備し、前記光検出器は；前記第１の偏光成分を受光する第１のセンサー手段と、前記分離された±１次回折光をそれぞれ受光する２組のセンサー群を具備するとともに、それぞれのセンサー群はトラック方向に沿う２本の平行な分割線によって分割された３つのセンサー領域を備え、該３つのセンサー領域のうち中央のセンサー領域の幅方向中央に前記±１次回折光のビームスポットの中心が位置づけられるよう、前記センサー群と前記±１次回折光の光軸が位置調整された第２のセンサー手段とを具備し、前記トラッキングエラー信号を生成する手段は；前記２組のセンサー群の３つのセンサー領域のうち中央のセンサー領域を領域１、該領域１から前記分割線に直交する一方の方向にある領域を領域２、領域１から前記分割線に直交する他方の方向にある領域を領域３としたとき、前記２組のセンサー群のうち一方のセンサー群の領域２からの検出信号と他方のセンサー群の領域３からの検出信号を加算し、さらに、該加算の結果得られた２つの信号をそれぞれ減算してトラッキングエラー信号を生成することを特徴とする。
The invention of
本発明によれば、トラッキングエラー信号のＤＣオフセットを抑制することができる。すなわち、このようにしてトラッキングエラー信号を生成すると、減算時に、ＤＣ成分がキャンセルされ、適正なトラッキングエラー信号を生成することができる。その結果、安定したトラッキングサーボを実現できる。 According to the present invention, the DC offset of the tracking error signal can be suppressed. That is, when the tracking error signal is generated in this way, the DC component is canceled at the time of subtraction, and an appropriate tracking error signal can be generated. As a result, stable tracking servo can be realized.
請求項２の発明は、請求項１に記載の光ディスク装置において、前記第１のセンサー手段は、前記２組のセンサー群の間に配置されており、前記第２の光学手段は、前記第１のセンサー手段を前記２組のセンサー群の間に配置できるようにして前記±１次回折光を分離することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the optical disc apparatus according to the first aspect, the first sensor means is disposed between the two sets of sensor groups, and the second optical means is the first optical means. The first-order diffracted light is separated such that the sensor means can be arranged between the two sets of sensor groups.
こうすると、光検出器のセンサーパターンを簡素化ないし集積化することができ、光検出器の実効サイズを小型化することができる。 In this way, the sensor pattern of the photodetector can be simplified or integrated, and the effective size of the photodetector can be reduced.
請求項３の発明は、請求項１に記載の光ディスク装置において、前記第２の光学手段は、前記回折によるレーザ光の分離方向が前記トラック方向に沿うよう位置調整されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the optical disc apparatus according to the first aspect, the second optical means is adjusted in position so that a laser beam separation direction by the diffraction is along the track direction. .
こうすると、温度変化等によってレーザ光に波長シフトが生じ、その結果、回折によるレーザ光の分離角度が変動しても、分離された±１次回折光のビームスポットは対応するセンサー群上において分割線方向に変位することとなり、よって、各分割領域に対するビームスポットの掛かり量は変化しない。よって、各分割領域からの検出信号に誤差が生じることはなく、この検出信号をもとに適正なサーボ信号を生成することができる。 In this way, a wavelength shift occurs in the laser beam due to a temperature change or the like. As a result, even if the separation angle of the laser beam due to diffraction varies, the beam spot of the separated ± first-order diffracted beam is separated on the corresponding sensor group. Accordingly, the amount of the beam spot applied to each divided region does not change. Therefore, no error occurs in the detection signal from each divided region, and an appropriate servo signal can be generated based on this detection signal.
請求項４の発明は、請求項１に記載の光ディスク装置において、数種のレーザ光を出射するレーザ手段を備え、前記レーザ光の光軸ズレ方向と前記第２の光学手段によるレーザ光の分離方向が互いに略直交するよう、前記第２の光学手段の位置が調整されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the optical disk apparatus according to the first aspect, further comprising laser means for emitting several types of laser light, and separation of the laser light by the optical axis misalignment direction of the laser light and the second optical means. The position of the second optical means is adjusted so that the directions are substantially orthogonal to each other.
こうすると、光軸毎のセンサーパターンを光軸ズレ方向にずらして配置することができ、一つの光検出器上にそれぞれのセンサーパターンを集積化することができるようになる。 In this way, the sensor patterns for each optical axis can be shifted in the optical axis misalignment direction, and the respective sensor patterns can be integrated on one photodetector.
本発明によれば、簡易な構成にて円滑にフォーカスエラーの検出を行い得る光ピックアップ装置および光ディスク装置を提供することができる。また、上記に示した（１）ないし（３）の課題を解決することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical pickup device and an optical disc apparatus that can smoothly detect a focus error with a simple configuration. In addition, the above problems (1) to (3) can be solved.
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施形態は、本発明の一つの例示形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
The effects and significance of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments. However, the following embodiment is an exemplary form of the present invention, and the meaning of the term of the present invention or each constituent element is not limited to that described in the following embodiment.
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１に実施の形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す。なお、この光ピックアップ装置は、ＣＤ／ＤＶＤ／次世代ＤＶＤの互換型ピックアップとして用いられるものである。 FIG. 1 shows a configuration of an optical pickup device according to the embodiment. This optical pickup device is used as a compatible pickup for CD / DVD / next-generation DVD.
この光ピックアップ装置は、３波長レーザ１０１と、λ／２板１０２と、光軸補正用回折格子１０３と、偏光ＢＳ（ビームスプリッタ）１０４と、コリメータレンズ１０５と、ミラー１０６と、波面補正用の液晶レンズ１０７、λ／４板１０８と、波長選択性の開口制限素子１０９と、対物レンズ１１０と、光学素子１１１と、光検出器１１２を備えている。
This optical pickup device includes a three-
３波長レーザ１０１は、ＣＤ用のレーザ光（波長７８０ｎｍ）、ＤＶＤ用のレーザ光（波長６５５ｎｍ）、次世代ＤＶＤ用のレーザ光（波長４０８ｎｍ）をそれぞれ出射する３つのレーザ素子を同一ＣＡＮ内に収容している。ここで、それぞれのレーザ素子は一つの直線上に並ぶよう所定のギャップをおいて配置されている。また、各素子から出射されるレーザ光は互いに偏光面が平行となっている。なお、各レーザ素子の配置については後述する。
The three-
λ／２板１０２は、各波長のレーザ光の偏光面を９０度回転させるとともに、各波長のレーザ光が偏光ＢＳ１０４に対して全透過となるよう、光軸を軸とした回転位置が調整される。
The λ / 2
光軸補正用回折格子１０３は、３波長レーザ１０１から出射されるレーザ光のうち、ＤＶＤ用レーザ光の光軸を、回折作用によって、次世代ＤＶＤ用レーザ光の光軸に整合させる。すなわち、光軸補正用回折格子１０３には、ＤＶＤ用レーザ光の光軸ずれを補正できるよう設計されたパターンが形成されている。なお、回折格子の構成および光軸ずれの補正作用については後述する。
The optical axis correcting
偏光ＢＳ１０４は、３波長レーザ１０１からのレーザ光を全透過するとともに、ディスク１００からのレーザ光を全反射する。
The
コリメータレンズ１０５は、偏光ＢＳ１０４から入射された各波長のレーザ光を平行光に変換する。ここで、コリメータレンズ１０５は、たとえば、各波長のレーザ光に対し色消し効果を実現できるよう、アッベ数と曲率（球面）が調整された複数枚のレンズを貼り合わせて形成されている。
The
ミラー１０６は、偏光ＢＳ１０４からのレーザ光の光路を対物レンズ１１０方向に立ち上げる。
The
液晶レンズ１０７は、サーボ回路（図示せず）からのサーボ信号に応じて、レーザ光の波面状態を補正する。上述の如く、３波長レーザ１０１から出射される各波長のレーザ光は、コリメータレンズ１０５によって平行光とされている。これに対し、対物レンズ１１０が、たとえば、所定波長のレーザ光にのみ有限系となるよう設計されている場合には、当該波長のレーザ光の波面状態をそれに応じて補正する必要がある。液晶レンズ１０７は、かかる場合に、当該波長のレーザ光の波面状態が適正状態となるよう、当該波長のレーザ光に波面補正作用を付与する。
The
本実施の形態では、対物レンズ１１０は、ＤＶＤ用のレーザ光（波長６５５ｎｍ）と次世代ＤＶＤ用のレーザ光（波長４０８ｎｍ）に対しては無限系、ＣＤ用のレーザ光（波長７８０ｎｍ）に対しては有限系となるよう設計されている。したがって、液晶レンズ１０７は、ＣＤ用レーザ光を用いる場合に駆動され、ＣＤ用レーザ光の波面状態を、対物レンズ１１０の仕様に合うような波面状態に補正する。
In the present embodiment, the
なお、液晶レンズ１０７の具体的構成は、たとえば、特許第２８９５１５０号公報に記載されている。すなわち、液晶素子を光軸方向に挟むようにして同心リング状の透明電極を複数配するとともに、レーザ光の光軸が同心リング状の透明電極の中心を貫くよう液晶素子を配置する。この透明電極に電圧を印加することで、液晶素子の屈折率をリング状に相違せしめ、これにより、レーザ光の波面状態を湾曲させる。ここで、透明電極位置の屈折率は、印加する電圧の大きさによって調整できる。すなわち印加電圧を調整することによって、レーザ光の波面状態を適正状態に調整することができる。
A specific configuration of the
λ／４板１０８は、コリメータレンズ１０５によって平行光に変換されたレーザ光（直線偏光）を円偏光に変換する。また、ディスク１００から反射されたレーザ光（円偏光）を、入射時の偏光方向に直交する直線偏光に変換する。したがって、ディスクから反射されたレーザ光は、偏光ビームＢＳ１０４によってほぼ全反射される。
The λ / 4
開口制限素子１０９は、各ディスクの基板厚に応じてレーザ光の外周を遮光し、これにより、対物レンズ１１０に対する各レーザ光の開口数（ＮＡ）を調整する。すなわち、対物レンズ１１０の開口数は、ディスク毎の基板厚に応じて、あらかじめレーザ光毎に決められている。開口制限素子１０９は、ディスクの基板厚に対応する開口数となるようレーザ光の外周部を遮光し、各レーザ光を適正な有効径にて対物レンズ１１０に入射させる。
The
本実施の形態のように光ピックアップ装置がＣＤ／ＤＶＤ／次世代ＤＶＤ（基板厚０．６ｍｍ）互換用である場合には、ＣＤの基板厚（１．２ｍｍ）のみが他のディスクに比べて大きく、このためＣＤ用レーザ光のＮＡのみが他に比べて小さく設定さている。開口制限素子１０９は、ＣＤ用レーザ光のみ外周部を遮光し、対物レンズ１１０に対するＣＤ用レーザ光の有効径を調整する。これにより、ＣＤ用レーザ光の開口数を設定値に調整する。
When the optical pickup device is compatible with CD / DVD / next-generation DVD (substrate thickness 0.6 mm) as in this embodiment, only the substrate thickness (1.2 mm) of the CD is compared to other disks. For this reason, only the NA of the laser beam for CD is set smaller than the others. The
なお、開口制限素子１０９としては、たとえば、回折素子を用いることができる。この回折素子には、レーザ光の外周部が入射する位置に波長選択性の回折パターンが形成されており、このパターンの回折作用によって、当該波長のレーザ光の外周部を発散させる。本実施の形態の場合には、ＣＤ用レーザ光（波長７８０ｎｍ）のみを回折させる回折パターンが、外周部入射位置に形成されている。これにより、ＣＤ用レーザ光の外周部が回折により発散され、中央部のみが対物レンズ１１０方向に導かれる。この他、開口制限素子１０９として、波長選択性のダイクロフィルタを用いることもできる。
As the
対物レンズ１１０は、各波長のレーザ光を記録層上に適正に収束させるよう設計されている。対物レンズ１１０は、対物レンズアクチュエータ（図示せず）によって、フォーカス方向およびトラッキング方向に駆動される。すなわち、サーボ回路からのサーボ信号（トラッキングサーボ信号およびフォーカスサーボ信号）に応じて、フォーカス方向およびトラッキング方向に駆動される。なお、対物レンズアクチュエータの構成は、従来周知であるので、説明を省略する。
The
光学素子１１１は、偏光成分に応じてレーザ光を分離し、同時に、分離したそれぞれのレーザ光に、レンズ効果と、回折による分離効果を付与する。なお、光学素子１１１の詳細については追って詳述する。
The
光検出器１１２は、受光したレーザ光の強度分布から再生ＲＦ信号、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を導出するためのセンサーパターンを有している。各センサーからの信号は、ディスク装置側の再生回路およびサーボ回路に出力される。なお、光検出器１１２のセンサーパターンおよびエラー信号の生成については追って詳述する。
The
図２に、３波長レーザ１０１の構成を示す。なお、同図（ｂ）は、同図（ａ）を右側から見た右側面図である。
FIG. 2 shows the configuration of the three-
図において、１０１ａ〜１０１ｃは、レーザ素子である。図示のとおり、レーザ素子１０１ａ〜１０１ｃは、出射口側から見て一直線上に並ぶよう、基体１０１ｄにマウントされている。ここで、各レーザ素子間の間隔は、レーザ素子１０１ａ（波長：６５５ｎｍ）から出射されるレーザ光が、上記光軸補正用回折格子１０３によって、レーザ素子１０１ｂから出射されるレーザ光（波長：４０８ｎｍ）の光軸に一致するよう回折される間隔に設定されている。
In the figure,
図３に、レーザ素子１０１ａ〜１０１ｃと光軸補正用回折格子１０３の関係を示す。
FIG. 3 shows the relationship between the
図示の如く、光軸補正用回折格子１０３には、レーザ光が入射する側の面に、ホログラム格子パターンが形成されている。なお、同図には、ステップ数＝３の格子パターンが示されている。ここで、格子ピッチをｐとすると、レーザ光の１次光の回折角θと波長λの関係は、
λ＝ｐ ｓｉｎθ …（１）
θ＝ｓｉｎ-1λ／ｐ …（２）
と規定される。したがって、レーザ素子１０１ａからのレーザ光の光軸を光軸補正用回折格子１０３による回折にてレーザ素子１０１ｂからのレーザ光の光軸に一致させようとすると、レーザ素子間の発光点間隔ｄ１は、
ｄ１＝Ｌｔａｎθ１ …（３）
と規定されるから、レーザ素子１０１ａの出射波長λａと、光軸補正用回折格子１０３の格子ピッチｐから、レーザ素子間の発光点間隔ｄ１は、
ｄ１＝Ｌｔａｎ（ｓｉｎ-1λａ／ｐ） …（４）
として設定される。従って、出射波長λａと発光点間隔ｄ１から単純光路長Ｌを求め、この位置に光軸補正用回折格子１０３を配置することにより、レーザ素子１０１ａから出射されるレーザ光（１次回折光）の光軸を、レーザ素子１０１ｂから出射されるレーザ光に整合させることができる。
As shown in the figure, the optical axis correcting
λ = p sin θ (1)
θ = sin −1 λ / p (2)
It is prescribed. Therefore, if the optical axis of the laser light from the
d1 = Ltan θ1 (3)
From the emission wavelength λa of the
d1 = Ltan (sin −1 λa / p) (4)
Set as Accordingly, the simple optical path length L is obtained from the emission wavelength λa and the light emitting point interval d1, and the optical axis correcting
図４に、各波長のレーザ光の光軸を示す。ＤＶＤ用レーザ光（波長：６５５ｎｍ）の光軸は、光軸補正用回折格子１０３によって次世代ＤＶＤ用レーザ光（波長：４０８ｎｍ）の光軸に整合され、その後、光検出器１１２までの光路において光軸の整合状態が保たれる。一方、ＣＤ用レーザ光（波長：７８０ｎｍ）の光軸は、全光路において次世代ＤＶＤ用レーザ光（波長：４０８ｎｍ）の光軸からずれている。したがって、ＣＤ用レーザ光は、他のレーザ光との間で光軸ずれが生じた状態のまま、光検出器１１２へ入射する。
FIG. 4 shows the optical axis of laser light of each wavelength. The optical axis of the DVD laser beam (wavelength: 655 nm) is aligned with the optical axis of the next-generation DVD laser beam (wavelength: 408 nm) by the optical axis correcting
次に、図５を参照して、光学素子１１１について説明する。
Next, the
図示の如く、光学素子１１１は、偏光レンズ１１１ａと偏光ホログラム素子１１１ｂを重ね合わせることにより構成されている。このうち、偏光レンズ１１１ａは、入射されるレーザ光のうち特定の偏光成分（第１の偏光成分）にのみ収束レンズとしてのレンズ効果を与える。また、偏光ホログラム素子１１１ｂは、入射されるレーザ光のうち特定の偏光成分（第２の偏光成分）にのみ、回折作用と、±１次回折光の焦点位置がそれぞれ光軸方向に前後するようなレンズ効果を与える。すなわち、偏光ホログラム１１１ｂには、このような光学作用を付与するホログラムパターンが形成されている。
As shown in the figure, the
ここで、偏光レンズ１１１ａと偏光ホログラム素子１１１ｂは、第１の偏光成分の偏光方向と第２の偏光成分の偏光方向が互いに直交するようにして重ね合わせられている。そして、ディスク１００にて反射されたレーザ光の偏光方向が、第１の偏光成分の偏光方向と第２の偏光成分の偏光成分の両方に対して４５°となるようにして光路中に配置される。したがって、レーザ光は、光学素子１１１を透過することによって、均等な光量の第１の偏光成分と第２の偏光成分に分離され、同時に、第１の偏光成分には、偏光レンズ１１１ａによってレンズ効果が与えられ、また、第２の偏光成分には、偏光ホログラム素子１１１ｂによって回折作用と、±１次回折光の焦点位置がそれぞれ光軸方向に前後するようなレンズ効果が付与される。
Here, the
なお、偏光ホログラム素子１１１ｂのホログラムパターンは、０次回折光の回折効率を０％とし、±１次回折光の回折効率を１００％とするようなパターンとされている。また、±１次回折光の分離方向は、０次回折光の光軸を挟んで対称で、且つ、ディスクのトラック方向に沿う方向となっている。
Note that the hologram pattern of the
偏光レンズ１１１ａは、偏光ホログラム素子によって構成することができる。この場合、偏光ホログラム素子には、第１の偏光成分にのみレンズ効果を与えるホログラムパターンが形成される。
The
光検出器１１２には、偏光レンズ１１１ａによって収束されたレーザ光（第１の偏光成分）を受光するセンサー群と、偏光ホログラム素子１１１ｂによって分離された±１次回折光をそれぞれ受光する２組のセンサー群を保持している。ここで、各センサー群の光検出面は同一平面上に置かれている。すなわち、各センサー群の光検出面は、偏光ホログラム素子１１１ｂによって分離された±１次回折光（第２の偏光成分）のビームスポットが互いに略同一サイズとなる位置に置かれている。このとき、偏光レンズ１１１ａによって収束されたレーザ光（第１の偏光成分）は、偏光レンズ１１１ａによるレンズ効果によって、当該光検出面上に合焦せず、一定の広がりをもったビームスポットとなる。
The
図６に、光検出器１１２のセンサーパターンを示す。
FIG. 6 shows a sensor pattern of the
図示の如く、光検出器１１２には、ＣＤ用レーザ光を受光するセンサー群Ａ１、Ｂ１、Ｃ１と、次世代ＤＶＤ用レーザ光を受光するセンサー群Ａ２、Ｂ２、Ｃ２と、ＤＶＤ用レーザ光を受光するセンサー群Ａ２、Ｂ３、Ｃ３が配されている。これらのうち、偏光レンズ１１１ａによって収束されたレーザ光（第１の偏光成分）は、４分割センサーＡ１、Ａ２によって受光され、偏光ホログラム素子１１１ｂによって分離された±１次回折光（第２の偏光成分）は、それぞれ、３分割センサーＢ１、Ｂ２、Ｂ３とＣ１、Ｃ２、Ｃ３によって受光される。
As shown in the figure, the
ここで、３分割センサーＢ１〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ３は、ディスク１００のトラック方向に沿った２本の平行な分割線によって分割されている。したがって、分割線の方向は、偏光ホログラム素子１１１ｂによる±１次回折光の分離方向と同一方向となっている。
Here, the three-divided
なお、上述した３波長レーザ１０１は、次世代ＤＶＤ用レーザ光（波長：４０８ｎｍ）のレーザ光とＣＤ用レーザ光（波長：７８０ｎｍ）のレーザ光の間の光軸ズレ方向が、光検出器１１２上において、３分割センサーＢ１〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ３の分割線方向（トラック方向）に直交する方向となるようにして配置されている。ＣＤ用レーザ光を受光するセンサー群Ａ１、Ｂ１、Ｃ１は、次世代ＤＶＤ用レーザ光およびＤＶＤ用レーザ光を受光するセンサー群Ａ２、Ｂ２、Ｃ２およびＡ２、Ｂ３、Ｃ３から光軸ズレに応じた距離だけ離れた位置に配置されている。
In the above-described three-
同図（ｂ）に示すように、３波長レーザ１０１から次世代ＤＶＤ用レーザ光が出射されたとき、偏光レンズ１１１ａによって収束されたレーザ光（第１の偏光成分）は、４分割センサーＡ２によって受光され、偏光ホログラム素子１１１ｂによって分離された±１次回折光（第２の偏光成分）は、それぞれ、３分割センサーＢ２とＣ２によって受光される。
As shown in FIG. 6B, when the next-generation DVD laser light is emitted from the three-
これに対し、３波長レーザ１０１からＤＶＤ用レーザ光が出射されたときには、レーザ波長が次世代ＤＶＤ用レーザ光よりも大きいため、上記（２）式から、±１次回折光の回折各θが大きくなる。このため、光検出面上における±１次回折光のスポット位置は、同図（ｂ）の場合よりも、４分割センサーＡ２の中心位置から離れる。この場合、同図（ｃ）に示すように、±１次回折光は、４分割センサーＡ２の中心位置からさらに離れた位置に配された３分割センサーＢ３とＣ３によってそれぞれ受光される。
On the other hand, when the DVD laser light is emitted from the three-
また、３波長レーザ１０１からＣＤ用レーザ光が出射されたときには、次世代ＤＶＤ用レーザ光に対する光軸ズレの分だけ、光検出面上におけるレーザ光の照射位置ずれる。また、レーザ波長が大きい分、光検出面上における±１次回折光のスポット位置は、同図（ｃ）の場合よりも、４分割センサーの中心位置からさらに離れる。この場合、同図（ａ）に示すように、偏光レンズ１１１ａによって収束されたレーザ光（第１の偏光成分）は、光軸ズレに応じた距離だけ離れた位置に配された４分割センサーＡ１によって受光される。また、±１次回折光は、４分割センサーＡ１の中心位置から大きく離れた位置に配された３分割センサーＢ１とＣ１によってそれぞれ受光される。
When the CD laser light is emitted from the three-
図７に、光検出器１１２からの検出信号からフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号および再生ＲＦ信号を生成する演算回路の構成を示す。
FIG. 7 shows a configuration of an arithmetic circuit that generates a focus error signal, a tracking error signal, and a reproduction RF signal from the detection signal from the
なお、同図には、便宜上、次世代ＤＶＤ用のセンサー群（４分割センサーＡ２と、３分割センサーＢ２、Ｃ２）に対する演算回路のみを示してある。ＤＶＤ用センサー群（４分割センサーＡ２と、３分割センサーＢ３、Ｃ３）とＣＤ用センサー群（４分割センサーＡ１と、３分割センサーＢ１、Ｃ１）に対しても同様の構成をとることにより、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号および再生ＲＦ信号を生成することができる。 For the sake of convenience, only the arithmetic circuit for the next-generation DVD sensor group (four-divided sensor A2 and three-divided sensors B2, C2) is shown in FIG. By adopting the same configuration for the DVD sensor group (4-divided sensor A2, 3-divided sensors B3, C3) and CD sensor group (4-divided sensor A1, 3-divided sensors B1, C1), the focus An error signal, a tracking error signal, and a reproduction RF signal can be generated.
図示の如く、３分割センサーＢ２の中央のセンサー領域からの信号と３分割センサーＣ２の両端のセンサー領域からの信号を加算して信号Ｆ１を生成し、また、３分割センサーＣ２の中央のセンサー領域からの信号と３分割センサーＢ２の両端のセンサー領域からの信号を加算して信号Ｆ２を生成し、さらに、信号Ｆ１から信号Ｆ２を減算することにより、ビームサイズ法に従うフォーカスエラー信号を生成することができる。 As shown in the figure, the signal F1 is generated by adding the signal from the center sensor area of the three-divided sensor B2 and the signal from the sensor areas at both ends of the three-divided sensor C2, and the center sensor area of the three-divided sensor C2. The signal F2 is added to the signal from the sensor region at both ends of the three-divided sensor B2, and the signal F2 is generated. Further, the signal F2 is subtracted from the signal F1, thereby generating a focus error signal according to the beam size method. Can do.
また、３分割センサーＢ２の左端のセンサー領域からの信号と３分割センサーＣ２の右端のセンサー領域からの信号を加算して信号Ｔ１を生成し、３分割センサーＢ２の右端のセンサー領域からの信号と３分割センサーＣ２の左端のセンサー領域からの信号を加算して信号Ｔ２を生成し、さらに、信号Ｔ１から信号Ｔ２を減算することにより、トラッキングエラー信号を生成することができる。 Further, a signal T1 is generated by adding a signal from the leftmost sensor region of the three-divided sensor B2 and a signal from the rightmost sensor region of the three-divided sensor C2, and a signal from the rightmost sensor region of the three-divided sensor B2 A signal T2 is generated by adding signals from the leftmost sensor region of the three-divided sensor C2, and a tracking error signal can be generated by subtracting the signal T2 from the signal T1.
なお、ここでは、信号Ｔ１と信号Ｔ２を算出する際に、各３分割センサーの両端のセンサー領域からの信号のうち、左右反対のセンサー領域からの信号を互いに足し合わせるようにしたが、これは、＋１次光と−１次光ではスポット上におけるビームパターン（トラックに応じた明暗領域の分布パターン）が反転することに起因するものである。すなわち、このように構成することにより、プッシュプル法に従ったトラキングエラー信号を生成することができる。 Here, when calculating the signal T1 and the signal T2, among the signals from the sensor areas at both ends of each three-divided sensor, the signals from the sensor areas opposite to each other are added together. This is because the beam pattern on the spot (the distribution pattern of the light and dark areas corresponding to the tracks) is inverted between the + 1st order light and the −1st order light. That is, with this configuration, a tracking error signal according to the push-pull method can be generated.
さらに、４分割センサーＡ２からの各センサー出力を加算することにより、再生ＲＦ信号が生成される。なお、４分割センサーＡ２からの出力は、この他、レーザ光の光軸調整に利用される。すなわち、次世代ＤＶＤ用レーザ光を発光させながら、４分割センサーＡ２の各分割領域からのセンサー出力をモニターし、各分割領域からのセンサー出力が均等となるよう、レーザ光の光軸と光検出器１１２の相対位置が微調整される。
Further, a reproduction RF signal is generated by adding the sensor outputs from the quadrant sensor A2. The output from the quadrant sensor A2 is also used for adjusting the optical axis of the laser light. That is, while emitting the laser beam for the next-generation DVD, the sensor output from each divided area of the four-divided sensor A2 is monitored, and the optical axis and light detection of the laser light are performed so that the sensor output from each divided area becomes equal. The relative position of the
最後に、図８を参照しながら、本実施の形態における効果を説明する。 Finally, effects in the present embodiment will be described with reference to FIG.
（１）本実施の形態によれば、±１次回折光の分離方向を３分割センサーの分割線方向（ディスクのトラック方向）に一致させるようにしたことから、レーザ素子の温度変化等に起因してレーザ光に波長変動が生じ、これにより±１次回折光の分離角が変動しても、３分割センサー上における±１次回折光のスポット変位は、図８（ａ）に示すように分割線に平行な方向となり、各センサー領域に対するビームスポットの掛かり量は何ら変化しない。よって、波長変動が生じても、各センサー領域からの出力は変化せず、フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号を適正に生成出力することができる。 (1) According to this embodiment, the separation direction of ± first-order diffracted light is made to coincide with the dividing line direction of the three-divided sensor (the track direction of the disk). Thus, even if the wavelength variation occurs in the laser beam, and the separation angle of the ± first-order diffracted light varies, the spot displacement of the ± first-order diffracted light on the three-divided sensor changes to the dividing line as shown in FIG. The directions are parallel, and the amount of the beam spot applied to each sensor area does not change at all. Therefore, even if the wavelength fluctuates, the output from each sensor region does not change, and the focus error signal and the tracking error signal can be generated and output appropriately.
（２）対物レンズにレンズシフトが生じても、図８（ｂ）に示すように、±１次回折光のスポットは、対応する３分割センサー上において同一方向にシフトするため、上記に示すトラッキングエラー信号の演算の際に、レンズシフトに基づくＤＣ成分がキャンセルされる。よって、トラッキングエラー信号のＤＣオフセットを抑制することができ、安定したトラッキングサーボを実現することができる。 (2) Even if a lens shift occurs in the objective lens, as shown in FIG. 8B, the ± first-order diffracted light spot shifts in the same direction on the corresponding three-divided sensor. When the signal is calculated, the DC component based on the lens shift is canceled. Therefore, the DC offset of the tracking error signal can be suppressed, and a stable tracking servo can be realized.
（３）図５に示す如く、偏光レンズ１１１ａによって個別にレンズ効果を付与するようにしたことから、４分割センサー上におけるスポット形状に十分な広がりを持たせることができる。
(3) Since the lens effect is individually provided by the
（４）図６に示す如く、センサーパターンの簡素化・集積化を図ることができる。さらに、レーザ光の光軸ズレ方向を、３分割センサーの分割線方向ないし±１次回折光の分離方向に直交させることにより、ＣＤ用レーザ光のセンサーパターンを、次世代ＤＶＤおよびＤＶＤ用のセンサーパターンの隣に配置することができ、一つの光検出器上に全てのレーザ光に応じたセンサーパターンを効率よく配置することができる。 (4) As shown in FIG. 6, the sensor pattern can be simplified and integrated. Further, by making the optical axis misalignment direction of the laser light orthogonal to the dividing line direction of the three-divided sensor or the separation direction of the ± first-order diffracted light, the CD laser light sensor pattern is changed to the next generation DVD and DVD sensor pattern. The sensor patterns corresponding to all the laser beams can be efficiently arranged on one photodetector.
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、他に種々の変更が可能であることは言うまでもない。 Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other modifications are possible.
例えば、上記実施の形態では、図６に示すように、次世代ＤＶＤ用レーザ光（±１次回折光）を受光する３分割センサーＢ２、Ｃ２と、ＤＶＤ用レーザ光（±１次回折光）を受光する３分割センサーＢ３、Ｃ３を個別に配するようにしたが、図９に示すように、これらを一体化するようにしてもよい。 For example, in the above embodiment, as shown in FIG. 6, the three-divided sensors B2 and C2 that receive next-generation DVD laser light (± first-order diffracted light) and the DVD laser light (± first-order diffracted light) are received. Although the three-divided sensors B3 and C3 are arranged individually, they may be integrated as shown in FIG.
また、上記実施の形態では、ＣＤ用レーザ光の光軸のみが他のレーザ光の光軸に対してずれているものとしたが、この他、全ての光軸を整合させ、あるいは、全ての光軸が整合されていないような形態とすることもできる。全ての光軸が整合している場合には、たとえば、センサーパターンを図１０のように構成することができる。このとき、３分割センサーＢ２の各センサー領域と、これに対応する３分割センサーＢ３の各センサー領域を一体化するようにしてもよく、あるいは、３分割センサーＢ３の各センサー領域を、ＤＶＤ用レーザ光を受光する領域と、ＣＤ用レーザ光を受光する領域に個別に分離するようにしてもよい。また、全ての光軸が整合していない場合には、図１１のように構成することができる。 In the above embodiment, only the optical axis of the laser beam for CD is deviated from the optical axis of the other laser beam. In addition to this, all the optical axes are aligned, or all the optical axes are aligned. It is also possible to adopt a form in which the optical axes are not aligned. When all the optical axes are aligned, for example, the sensor pattern can be configured as shown in FIG. At this time, each sensor area of the three-divided sensor B2 and each corresponding sensor area of the three-divided sensor B3 may be integrated, or each sensor area of the three-divided sensor B3 may be integrated with a DVD laser. You may make it isolate | separate into the area | region which receives light, and the area | region which receives the laser beam for CD separately. Further, when all the optical axes are not aligned, the configuration can be as shown in FIG.
さらに、上記実施の形態では、ＣＤ／ＤＶＤ／次世代ＤＶＤ用の互換型光ピックアップ装置を例示したが、ＣＤ／ＤＶＤ互換型、ＤＶＤ／次世代ＤＶＤ互換型など、他の互換型光ピックアップ装置にも適宜適用可能である。また、上記では、光軸補正用回折格子１０３を用いて光軸補正を行ったが、これ以外の補正素子を用いるようにしても良い。さらに、光軸補正素子は、光検出器１１２の直前に配置するようにしても良い。
Furthermore, in the above embodiment, a compatible optical pickup device for CD / DVD / next-generation DVD is exemplified, but other compatible optical pickup devices such as a CD / DVD compatible type and a DVD / next-generation DVD compatible type are also included. Is also applicable as appropriate. In the above description, the optical axis correction is performed using the optical axis correcting
本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
The embodiments of the present invention can be appropriately modified in various ways within the scope of the technical idea shown in the claims.
１０１ ３波長レーザ
１１１ 光学素子
１１１ａ 偏光レンズ
１１１ｂ 偏光ホログラム素子
１１２ 光検出器
101 Three-
Claims (4)
前記光学素子は；The optical element;
レーザ光のうち第１の偏光成分にレンズ効果を付与する第１の光学手段と、First optical means for imparting a lens effect to the first polarization component of the laser light;
前記第１の偏光成分とは異なる第２の偏光成分を回折により分離するとともに分離された回折光に光軸方向に前後する焦点位置を与える第２の光学手段を具備し、Comprising second optical means for separating a second polarized light component different from the first polarized light component by diffraction and giving the separated diffracted light a focal position back and forth in the optical axis direction;
前記光検出器は；The photodetector is;
前記第１の偏光成分を受光する第１のセンサー手段と、First sensor means for receiving the first polarization component;
前記分離された±１次回折光をそれぞれ受光する２組のセンサー群を具備するとともに、それぞれのセンサー群はトラック方向に沿う２本の平行な分割線によって分割された３つのセンサー領域を備え、該３つのセンサー領域のうち中央のセンサー領域の幅方向中央に前記±１次回折光のビームスポットの中心が位置づけられるよう、前記センサー群と前記±１次回折光の光軸が位置調整された第２のセンサー手段とを具備し、The sensor group includes two sensor groups that respectively receive the separated ± first-order diffracted light, and each sensor group includes three sensor regions divided by two parallel dividing lines along the track direction, The sensor group and the optical axis of the ± 1st order diffracted light are secondly adjusted so that the center of the beam spot of the ± 1st order diffracted light is positioned at the center in the width direction of the center sensor region among the three sensor regions. Sensor means,
前記トラッキングエラー信号を生成する手段は；The means for generating the tracking error signal is;
前記２組のセンサー群の３つのセンサー領域のうち中央のセンサー領域を領域１、該領域１から前記分割線に直交する一方の方向にある領域を領域２、領域１から前記分割線に直交する他方の方向にある領域を領域３としたとき、Of the three sensor regions of the two sets of sensor groups, the central sensor region is region 1, the region in one direction perpendicular to the dividing line from region 1 is region 2, and the region 1 is orthogonal to the dividing line. When the region in the other direction is region 3,
前記２組のセンサー群のうち一方のセンサー群の領域２からの検出信号と他方のセンサー群の領域３からの検出信号を加算し、さらに、該加算の結果得られた２つの信号をそれぞれ減算してトラッキングエラー信号を生成する、The detection signal from region 2 of one sensor group and the detection signal from region 3 of the other sensor group of the two sets of sensor groups are added, and the two signals obtained as a result of the addition are subtracted, respectively. To generate a tracking error signal,
ことを特徴とする光ディスク装置。An optical disc device characterized by the above.
前記第１のセンサー手段は、前記２組のセンサー群の間に配置されており、The first sensor means is disposed between the two sets of sensor groups;
前記第２の光学手段は、前記第１のセンサー手段を前記２組のセンサー群の間に配置できるようにして前記±１次回折光を分離する、The second optical means separates the ± first-order diffracted light so that the first sensor means can be disposed between the two sets of sensor groups;
ことを特徴とする光ディスク装置。An optical disc device characterized by the above.
前記第２の光学手段は、前記回折によるレーザ光の分離方向が前記トラック方向に沿うよう位置調整されている、The second optical means is position-adjusted so that the laser beam separation direction by the diffraction is along the track direction.
ことを特徴とする光ディスク装置。An optical disc device characterized by the above.
前記レーザ手段は数種の波長のレーザ光を出射し、前記レーザ光の光軸ズレ方向と前記第２の光学手段によるレーザ光の分離方向が互いに直交するよう、前記第２の光学手段の位置が調整されている、The laser means emits laser light of several wavelengths, and the position of the second optical means is such that the optical axis misalignment direction of the laser light and the laser light separating direction by the second optical means are orthogonal to each other. Has been adjusted,
ことを特徴とする光ディスク装置。An optical disc device characterized by the above.
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