JP4377253B2 - 光ピックアップおよび光情報再生装置または光情報記録再生装置 - Google Patents
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Description
(a)2枚のレンズを1組とし、レーザ側のレンズ面に格子溝を形成した構成のBD/DVD互換対物レンズ。(例えば、非特許文献2参照)
(b)BD光では直線偏光から円偏光に、DVD光では直線偏光から90度回転した直線偏光にする機能をもつ2波長用位相子。(例えば、特許文献1参照)
(c)2波長のうち一方の光では常光を透過、異常光を回折させ、他方の光では偏光状態に関係なく透過させる機能をもつ2波長用回折素子。(例えば、特許文献2参照)
(1)回転するCD媒体の偏心に追従して対物レンズがトラッキング方向に変位したとき、対物レンズで絞られた光スポットにコマ収差が顕著に発生する。その結果、光スポットの品質が大きく劣化し、CD媒体の記録再生が困難になる。
(2)レーザ光源と対物レンズの間に配置される光学部品の配置スペースが狭くなり、実装が難しくなる。
本発明の光ピックアップおよび光情報再生装置または光情報記録再生装置の実施例について、図面を用いて説明する。図1は、実施例1の3波長互換光ピックアップの説明図である。図2は、実施例1における合成プリズム、波長選択ビームスプリッタタ、波長選択性ハーフミラーの特性を示す図表である。図3は、実施例1における合成プリズムの別の特性を示す図表である。図4は、実施例1における対物レンズの説明図である。図5は、実施例1における波長選択性アパーチャ素子の説明図と特性を示すグラフである。図6は、実施例1における波長選択性回折素子の機能の説明図である。図7は、実施例1における波長選択性回折素子の説明図である。図8は、実施例1における波長選択性回折素子のBD及びDVDに対する説明図である。図9は、実施例1における波長選択性回折素子のCDに対する説明図である。図10は、実施例1における波長選択性回折素子の波長と屈折率n1、no、neの関係を示すグラフである。図11は、実施例1における波長選択性位相差素子の説明図および特性を示すグラフである。図12は、実施例1における波長選択性位相差素子の特性を示すグラフである。図13は、実施例1における往路と復路の偏光状態の説明図である。図14は、実施例1における往路と復路の偏光状態の説明図である。図15は、実施例1における波長選択性ハーフミラーの別の特性を示す図表である。図16は、実施例2の3波長互換光ピックアップの説明図である。図17は、実施例3の3波長互換光ピックアップの説明図である。図18は、実施例3における合成プリズム、偏光ビームスプリッタの特性を示すグラフである。図19は、実施例3における波長選択性位相差素子の特性を示すグラフである。図20は、実施例3における波長選択性位相差素子の説明図である。図21は、実施例4の3波長互換光ピックアップの説明図である。図22は、実施例5の光情報再生装置または光情報記録再生装置の説明図である。
(1)発振波長405nm帯の青紫色レーザ光源、開口数0.85の対物レンズを用い、基板厚さが約0.1mmのBD媒体を再生または記録するBD光学系。
(2)発振波長660nm帯の赤色レーザ光源、開口数0.6〜0.65の対物レンズを用い、基板厚さが約0.6mmのDVD媒体を再生または記録するDVD光学系。
(3)発振波長780nm帯の赤外レーザ光源、開口数0.45〜0.5の対物レンズを用い、基板厚さが約1.2mmのCD媒体を再生または記録するCD光学系。
(1a)往路:波長λ1=405nm帯の青紫色レーザ101から出射された直線偏光の発散光は、BD用回折格子104によってメインビームと2つのサブビームに分岐され、合成プリズム107を透過し、上記直線偏光のS偏光が波長選択性偏光ビームスプリッタ108によって反射し、90度光路を曲げられる。一方、上記直線偏光のP偏光が波長選択性偏光ビームスプリッタ108を透過し、集光レンズ125によってフロントモニタ126に集光され、青紫色レーザ101の光量が検出される。上記S偏光は、その後、コリメートレンズ109によって平行光に変換され、ビームエキスパンダー素子112を透過し、立上げミラー114で反射して90度光路を曲げられ、波長選択性アパーチャ素子119、波長選択性回折素子118を透過する。上記S偏光は、上記波長λ1において1/4波長板機能をもつ波長選択性位相差素子117により円偏光に変換され、対物レンズ115によって情報記録媒体122(この場合、基板厚さ0.1mmのBD媒体)の情報記録面上に集光されて光スポットが形成される。
(1b)復路:情報記録媒体122からの反射戻り光は、対物レンズ115を通過し、上記波長選択性位相差素子117によりP偏光に変換され、波長選択性回折素子118、波長選択性アパーチャ素子119を透過し、立上げミラー114で反射して90度光路を曲げられる。ビームエキスパンダー素子112、コリメートレンズ109、波長選択性偏光ビームスプリッタ108、波長選択性ハーフミラー127を透過した後、検出レンズ130によって受光素子(OEIC)131の光検出面上に集光される。上記受光素子131ではRF信号、サーボ信号(FES信号、DPP信号等)が検出される。また、上記RF信号、上記サーボ信号をもとに球面収差誤差信号が生成され、検出される。
(2a)往路:波長λ2=660nm帯の赤色レーザ102から出射された直線偏光の発散光は、DVD用回折格子105によってメインビームと2つのサブビームに分岐され、合成プリズム107で反射して、上記直線偏光のS偏光が波長選択性偏光ビームスプリッタ108によって反射し、90度光路を曲げられる。一方、上記直線偏光のP偏光が波長選択性偏光ビームスプリッタ108を透過し、集光レンズ125によってフロントモニタ126に集光され、赤色レーザ102の光量が検出される。上記S偏光は、その後、コリメートレンズ109によって平行光に変換され、ビームエキスパンダー素子112を透過し、立上げミラー114で反射して90度光路を曲げられ、波長選択性アパーチャ素子119、波長選択性回折素子118を透過する。上記S偏光は、上記波長λ2において1/4波長板機能を持つ波長選択性位相差素子117によって円偏光に変換され、対物レンズ115によって情報記録媒体122(この場合、基板厚さ0.6mmのDVD媒体)の情報記録面上に集光され光スポットが形成される。
(2b)復路:情報記録媒体122からの反射戻り光は、対物レンズ115を通過し、上記波長選択性位相差素子117によってP偏光に変換され、波長選択性回折素子118、波長選択性アパーチャ素子119を透過し、立上げミラー114で反射して90度光路を曲げられる。ビームエキスパンダー素子112、コリメートレンズ109、波長選択性偏光ビームスプリッタ108、波長選択性ハーフミラー127を透過した後、検出レンズ130によって受光素子(OEIC)131の光検出面上に集光される。上記受光素子131ではRF信号、サーボ信号(FES信号、DPP信号等)が検出される。
(3a)往路:波長λ3=780nm帯の赤外レーザ103から出射された直線偏光の発散光は、CD用回折格子106によってメインビームと2つのサブビームに分岐され、例えば、直線偏光のS偏光のX%が上記波長選択性ハーフミラー127で反射して90度光路を曲げられる。一方、上記S偏光のY%が上記波長選択性ハーフミラー127を透過し、集光レンズ128によりフロントモニタ129に集光され、赤外レーザ103の光量がモニタされる。ここで、上記X、Yの間にはXとYの和が100%、ただし、X≧Yの関係を持たせている。上記S偏光はその後、波長選択性偏光ビームスプリッタ108を透過し、コリメートレンズ109によって平行光に変換され、ビームエキスパンダー素子112を透過し、立上げミラー114で反射して90度光路を曲げられる。その後、波長λ3において開口制限機能を持つ波長選択性アパーチャ素子119によって光束径が制限され、波長λ3において1次回折機能を持つ波長選択性回折素子118により発散光に変換される。上記S偏光は、波長λ3において1/2波長板機能を持つ波長選択性位相差素子117によってP偏光に変換され、対物レンズ115によって情報記録媒体122(この場合、基板厚さ1.2mmのCD媒体)の情報記録面に集光され光スポットが形成される。
(3b)復路:上記情報記録媒体122からの反射戻り光は、対物レンズ115を通過し、波長λ3において1/2波長板機能を持つ波長選択性位相差素子117によってS偏光に変換され、波長λ3において1次回折機能を持つ波長選択性回折素子118により平行光に変換される。その後、波長選択性アパーチャ素子119を透過し、立上げミラー114で反射して90度光路を曲げられる。波長選択性偏光ビームスプリッタ108を透過し、S偏光のY%が波長選択性ハーフミラー127を透過した後、検出レンズ130によって受光素子(OEIC)131の光検出面に集光される。上記受光素子131ではRF信号、サーボ信号(FES信号、DPP信号等)が検出される。
NAC=φD/(2×foc) …(数式1)
(no−ne)×t=1/4×405[nm] …(数式2)
(no−ne)×t=1/4×660[nm] …(数式3)
(no−ne)×t=1/2×780[nm] …(数式4)
(1a)往路:発振波長λ1=405nm帯の青紫色レーザ101から出射された直線偏光の発散光は、BD用回折格子104によってメインビームと2つのサブビームに分岐され、合成プリズム1403を透過し、上記直線偏光のS偏光が波長選択性偏光ビームスプリッタ1404によって反射し、90度光路を曲げられる。一方、上記直線偏光のP偏光が偏光ビームスプリッタ1404を透過し、集光レンズ1406によってフロントモニタ1407に集光され、青紫色レーザ101の光量が検出される。上記S偏光は、その後、コリメートレンズ109によって平行光に変換され、ビームエキスパンダー素子112を透過し、立上げミラー114で反射して90度光路を曲げられ、波長選択性アパーチャ素子119、波長選択性回折素子118を透過する。波長選択性位相差素子1405の1/4波長板機能によって円偏光に変換され、対物レンズ115によって情報記録媒体122(この場合、基板厚さ0.1mmのBD媒体)の情報記録面に集光されて光スポットが形成される。
(1b)復路:情報記録媒体122からの反射戻り光は、対物レンズ115を通過し、波長選択性位相差素子1405の1/4波長板機能によってP偏光に変換され、波長選択性回折素子118、波長選択性アパーチャ素子119を透過し、立上げミラー114で反射して90度光路を曲げられる。ビームエキスパンダー素子112、コリメートレンズ109、偏光ビームスプリッタ1408を透過した後、凸レンズ1408と円筒レンズ1409からなる検出レンズによって受光素子(OEIC)131の光検出面に集光される。上記受光素子131ではRF信号、サーボ信号(FES信号、DPP信号等)が検出される。
(2a)往路:1401は発振波長λ2=660nm帯の赤色レーザ、発振波長λ3=780nm帯の赤外レーザを1つのパッケージにした2波長マルチレーザである。以下に説明する光路は、発振波長λ2=660nm帯、発振波長λ3=780nm帯のレーザ光に共通である。2波長マルチレーザ1401から出射された直線偏光の発散光は、2波長用回折格子1402によってメインビームと2つのサブビームに分岐され、合成プリズム1403で反射して、上記直線偏光のS偏光が偏光ビームスプリッタ1404によって反射し、90度光路を曲げられる。一方、上記直線偏光のP偏光が偏光ビームスプリッタ1404を透過し、集光レンズ1406によってフロントモニタ1407に集光され、2波長マルチレーザ1401の光量が検出される。上記S偏光は、その後、コリメートレンズ109によって平行光に変換され、ビームエキスパンダー素子112を透過し、立上げミラー114で反射して90度光路を曲げられ、波長選択性アパーチャ素子119(波長λ3=780nm帯のレーザ光では光束径を制限)、波長選択性回折素子118を透過する。波長選択性位相差素子1405の1/4波長板機能によって円偏光に変換され、対物レンズ115によって情報記録媒体122(この場合、基板厚さ0.6mmのDVD媒体あるいは基板厚さ1.2mmのCD媒体)の情報記録面に集光されて光スポットが形成される。
(2b)復路:上記情報記録媒体122からの反射戻り光は、対物レンズ115を透過し、波長選択性位相差素子1405の1/4波長板機能によってP偏光に変換され、波長選択性回折素子118、波長選択性アパーチャ素子119を透過し、立上げミラー114で反射して90度光路を曲げられる。ビームエキスパンダー素子112、コリメートレンズ109、偏光ビームスプリッタ1404を透過した後、凸レンズ1408と円筒レンズ1409からなる検出レンズ系によって受光素子(OEIC)131の光検出面に集光される。上記受光素子131ではRF信号、サーボ信号(FES信号、DPP信号等)が検出される。
(no−ne)×t=1/4×405[nm] …(数式5)
(no−ne)×t=1/4×660[nm] …(数式6)
(no−ne)×t=1/4×780[nm] …(数式7)
Claims (7)
- レーザ光源から出射した光を対物レンズで集光させることによりディスク媒体に対して再生または記録を行う光ピックアップであって、
波長λ1の光を出射する第1のレーザ光源と、前記波長λ1より長い波長λ2の光を出射する第2のレーザ光源と、前記波長λ2より長い波長λ3の光を出射する第3のレーザ光源と、前記第1から第3のレーザ光源から出射した光の光路を共通にする光学系と、屈折面に、前記波長λ1、λ3の光を透過させるとともに前記波長λ2の光を回折させる機能を有する同心円状の格子溝が形成された対物レンズと、
該対物レンズのレーザ光源側に配置され、第1の円形領域と、前記第1の円形領域の外側かつ同心円状に設けた第2の円形領域とを有し、前記波長λ1、λ2の光を透過させ、前記波長λ3の光を、前記第1の円形領域では透過させ、前記第2の円形領域では全て反射する、波長選択性アパーチャ素子と、
前記波長λ1、λ2の光を透過させ、前記波長λ3の光を回折する波長選択性回折素子と、
複屈折媒質で形成され、常光と異常光の位相差を前記波長λ1、λ2では90度、前記波長λ3では180度に設定される波長選択性位相差素子とを備え、
前記第1のレーザ光源、前記第2のレーザ光源、前記第3のレーザ光源のいずれかの光源から出射した光を、前記波長選択性アパーチャ素子、前記波長選択性回析素子、前記波長選択性位相差素子の順に、あるいは前記波長選択性アパーチャ素子、前記波長選択性位相差素子、前記波長選択性回析素子の順に入射させるとともに、
前記波長選択性回折素子に平行光を入射させることを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項1記載の光ピックアップにおいて、
上記波長選択性位相差素子は、上記波長λ1と上記波長λ2の光に対しては1/4波長板、上記波長λ3の光に対しては1/2波長板の機能を有し、上記波長選択性回折素子は、波長λ1と波長λ2の光に対しては入射光の偏光方向に関係なく透過させ、波長λ3の光に対しては入射光の偏光方向に依存して回折する機能を有することを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項1記載の光ピックアップにおいて、
上記波長選択性位相差素子は、上記波長λ1と上記波長λ2の光に対しては1/4波長板、上記波長λ3の光に対しては1/2波長板の機能を有し、上記波長選択性回折素子は、波長λ1と波長λ2の光に対しては入射光の偏光方向に関係なく透過させ、波長λ3の光に対しては入射光の偏光方向に関係なく回折する機能を有することを特徴とする光ピックアップ。 - レーザ光源から出射した光を対物レンズで集光させることによりディスク媒体に対して再生または記録を行う光ピックアップであって、
波長λ1の光を出射する第1のレーザ光源と、前記波長λ1より長い波長λ2の光を出射する第2のレーザ光源と、前記波長λ2より長い波長λ3の光を出射する第3のレーザ光源と、前記第1から第3のレーザ光源から出射した光の光路を共通にする光学系と、屈折面に、前記波長λ1、λ3の光を透過させるとともに前記波長λ2の光を回折させる機能を有する同心円状の格子溝が形成された対物レンズと、
該対物レンズのレーザ光源側に配置され、第1の円形領域と、前記第1の円形領域の外側かつ同心円状に設けた第2の円形領域とを有し、前記波長λ1、λ2の光を透過させ、前記波長λ3の光を、前記第1の円形領域では透過させ、前記第2の円形領域では全て反射する、波長選択性アパーチャ素子と、
前記波長λ1と前記波長λ2の光に対しては入射光の偏光方向に関係なく透過させ、前記波長λ3の光に対しては入射光の偏光方向に関係なく回折する機能を有する波長選択性回折素子と、
少なくとも前記波長λ1と、前記波長λ2と、前記波長λ3の光の各々に対して1/4波長板の機能を有する波長選択性位相差素子とを備え、
前記第1のレーザ光源、前記第2のレーザ光源、前記第3のレーザ光源のいずれかの光源から出射した光を、前記波長選択性アパーチャ素子、前記波長選択性回折素子、前記波長選択性位相差素子の順に、あるいは前記波長選択性アパーチャ素子、前記波長選択性位相差素子、前記波長選択性回折素子の順に入射させるとともに、
前記波長選択性回折素子に平行光を入射させることを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項1記載の光ピックアップにおいて、
上記対物レンズは、上記ディスク媒体に近い側の第1レンズと上記ディスク媒体から遠い側の第2レンズとから構成され、該第2レンズの屈折面に同心円状の格子溝が形成されたことを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項1記載の光ピックアップにおいて、
上記対物レンズのレーザ光源側に球面収差を補正する液晶素子を備えることを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の光ピックアップを搭載した光情報再生装置または光情報記録再生装置。
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