JP5487769B2 - Optical pickup device - Google Patents
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Description
本発明は、光ディスクに対して情報信号の記録、再生を行うために用いる光ピックアップ装置に関する。 The present invention relates to an optical pickup device used for recording and reproducing information signals on an optical disc.
近年、地上波デジタル放送の普及などに伴う情報量の爆発的増加により、大容量の光ディスクが必要とされており、CD(Compact Disk)、DVD(Digital Versatile Disk)に続き、より大容量なBD(Blu-ray Disk)が普及し始めている。また、さらなる大容量化に向け、記録層を積層して容量を積層数倍に増加させた多層ディスクの研究、開発が盛んに行われている。 In recent years, due to the explosive increase in the amount of information accompanying the spread of terrestrial digital broadcasting and the like, large capacity optical discs are required. Following CD (Compact Disk) and DVD (Digital Versatile Disk), larger capacity BDs are required. (Blu-ray Disk) is becoming popular. In addition, for the purpose of further increasing the capacity, research and development of a multilayer disk in which recording layers are stacked and the capacity is increased several times as much as the number of stacked layers are being actively conducted.
光ディスクに対して情報信号の記録、再生を行う記録再生装置には、光ディスクに対してレーザ光を照射する光ピックアップ装置が設けられている。光ピックアップ装置においては、レーザ光源から射出された光束が対物レンズによって光ディスクの記録層上に集光され、記録層により反射された光束が受光素子に入射される。 2. Description of the Related Art A recording / reproducing apparatus that records and reproduces information signals on an optical disc is provided with an optical pickup device that irradiates the optical disc with laser light. In the optical pickup device, the light beam emitted from the laser light source is condensed on the recording layer of the optical disk by the objective lens, and the light beam reflected by the recording layer is incident on the light receiving element.
多層ディスクに対して、光ピックアップ装置により情報信号の記録または再生を行う場合、記録または再生が行われている記録層であるターゲット層以外の記録層からの反射光束がクロストーク光となり、これがターゲット層からの反射光束である信号光に干渉して信号が揺らぎ、サーボ信号の劣化を招くことがある。現在普及している2層ディスクでは、この不都合を回避するために、主にサーボ信号の1ビーム化、ホログラム分割の工夫等を行っている。 When recording or reproducing an information signal with respect to a multi-layer disc by an optical pickup device, a reflected light beam from a recording layer other than the target layer which is a recording layer on which recording or reproduction is performed becomes crosstalk light, which is the target. The signal may fluctuate due to interference with the signal light that is a reflected light beam from the layer, and the servo signal may be deteriorated. In order to avoid this inconvenience, the dual-layer discs that are currently popular mainly use one servo signal beam and devise hologram division.
高NA(開口数)の対物レンズを用いるBD用の光ピックアップ装置では、BDの記録層間のスペーサ厚さの差による球面収差を補正するための手段が必要となる。この補正量には限界がある上に、光ピックアップ装置全体の構成の簡素化や小型化を考えると、多層ディスクでも球面収差の補正量は少なくすることが望ましい。このため、記録層が3層以上の光ディスクでは、2層ディスクに対して記録層の間隔を狭くする必要がある。しかし、記録層の間隔を狭くすると、信号光とクロストーク光とのデフォーカス差が小さくなるので、上述のような1ビーム化とホログラムの分割によりクロストーク光の影響を回避することが困難となる。 In an optical pickup apparatus for BD using an objective lens having a high NA (numerical aperture), means for correcting spherical aberration due to a difference in spacer thickness between recording layers of BD is required. There is a limit to the amount of correction, and considering the simplification and miniaturization of the overall configuration of the optical pickup device, it is desirable to reduce the amount of correction of spherical aberration even in a multilayer disk. For this reason, in an optical disc having three or more recording layers, it is necessary to narrow the interval between the recording layers with respect to the two-layer disc. However, if the interval between the recording layers is narrowed, the defocus difference between the signal light and the crosstalk light becomes small. Therefore, it is difficult to avoid the influence of the crosstalk light by using one beam and dividing the hologram as described above. Become.
そこで、光ピックアップ装置にクロストーク光を除去するための専用素子を設置することが提案されている。例えば、特許文献1の光ピックアップ装置では、クロストーク光の受光素子と重なる領域のみを、受光素子外へ回折、遮断等するようなマスク領域を有する素子を、光ディスクで反射された光束が受光素子に入射するまでの復路の光路中に配置している。
Therefore, it has been proposed to install a dedicated element for removing crosstalk light in the optical pickup device. For example, in the optical pickup device disclosed in
また、特許文献2には、復路の光路中に設けたエキスパンダー光学系内において、信号光の焦点付近に、信号光のみを通すピンホールを設けるか、もしくは、クロストーク光の焦点位置に、クロストーク光のみを遮蔽するマスクを配置した光ピックアップ装置が開示されている。
In
また、特許文献3に記載の光ピックアップ装置では、復路の光路中に設けたエキスパンダー光学系内に信号光が焦点を結ぶ光学系において、信号光の焦点付近に図14に示すようなプリズム100を設置している。このプリズム100は、光軸方向と平行な透過膜101、および吸収膜102,103を有する。透過膜101は、信号光の焦点104を含む領域に配置され、光を透過する。吸収膜102,103は、透過膜101の両側に隣接して配置され、光を吸収する。
Further, in the optical pickup device described in Patent Document 3, a
このようなプリズム100を設置した特許文献3に記載の光ピックアップ装置では、クロストーク光が吸収膜102,103上で焦点を結ぶことになり、クロストーク光は吸収膜102,103に吸収されることにより除去される。
In the optical pickup device described in Patent Document 3 in which such a
上記特許文献1では、略平行光束中で、信号光とクロストーク光とで光束径に差がない位置にマスク領域を配置しているため、信号光の光束径に対してマスク領域が大きくなり、信号光のロスが増える。このような信号光のロスは、クロストーク光を反射する記録層が信号光を反射する記録層と近い場合に特に顕著になるため、光ディスクの記録層が多層化するほど大きくなる。
In the above-mentioned
また、特許文献2において、信号光のみを通すピンホールを設けることでクロストーク光を除去する場合、コヒーレントノイズの除去ができない。クロストーク光のみを遮蔽するマスクを配置する場合は、クロストーク光の焦点にマスクを配置する構成のため、N層ディスクに対して2(N−1)個のマスクが必要となる。
Further, in
このため、特に3層以上の光ディスクに対応する場合、マスクを備える素子の構成が複雑化する。また、光ディスクの多層化が進み、光ディスクの最も表面側の記録層(表層)と最も奥側の記録層(最下層)との間の総厚が厚くなると、表層がターゲット層である場合の最下層からのクロストーク光の焦点、および最下層がターゲット層である場合の表層からのクロストーク光の焦点が、エキスパンダー光学系内において信号光の焦点位置から離れるため、マスクを備える素子全体が大きくなる。 For this reason, especially in the case of dealing with an optical disk having three or more layers, the configuration of an element including a mask becomes complicated. Further, as the number of optical discs increases, the total thickness between the recording layer (surface layer) on the outermost surface and the recording layer (lowermost layer) on the innermost side of the optical disc becomes thicker. Since the focal point of the crosstalk light from the lower layer and the focal point of the crosstalk light from the surface layer when the lowermost layer is the target layer are separated from the focal position of the signal light in the expander optical system, the entire element including the mask is large. Become.
また、特許文献3の光ピックアップ装置において、多層ディスクに対応しようとすると、上記のように多層ディスクではクロストーク光の焦点が信号光の焦点位置から離れるため、吸収膜102,103を光軸方向に拡大する必要がある。このため、プリズム100が大きくなる上、プリズム100の製作が難しくなる。
Further, in the optical pickup device disclosed in Patent Document 3, if the multi-layer disc is to be used, the cross-talk light is separated from the focal position of the signal light in the multi-layer disc as described above. Need to expand to. This increases the size of the
本発明は上記に鑑みてなされたもので、簡素な構成で、多層ディスクに対してもクロストーク光を効率よく除去することができる光ピックアップ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an optical pickup device that can efficiently remove crosstalk light even with respect to a multilayer disk with a simple configuration.
上記目的を達成するため、本発明の光ピックアップ装置は、3層以上の記録層を有する光ディスクに光束を入射させる対物レンズと、前記光ディスクで反射された光束である反射光束を、第1の集光レンズにより焦点を結んだ後に、第2の集光レンズを介して入射させる受光素子と、前記光ディスクの情報信号の記録または再生が行われている記録層からの反射光束である信号光の前記第1の集光レンズによる焦点である信号光焦点の位置に、反射面が前記反射光束の光軸に略垂直になるように配置され、前記第1の集光レンズを通過した前記反射光束を反射するミラーと、前記ミラーの前記反射面に略平行に配置され、前記反射光束の光軸を含む所定領域の通過光量を低減させることにより、前記光ディスクの情報信号の記録または再生が行われている記録層以外の各記録層からの反射光束である複数のクロストーク光を低減させるマスクとを備え、前記反射面は、前記信号光焦点の位置であり、かつ、前記複数のクロストーク光の前記第1の集光レンズによる焦点である複数のクロストーク光焦点とは異なる位置に配置され、前記マスクは、前記信号光焦点とは異なる位置であり、かつ、前記複数のクロストーク光焦点のうち、前記信号光焦点に最も近い第1のクロストーク光焦点と前記信号光焦点から最も遠い第2のクロストーク光焦点との間であって、前記第1および第2のクロストーク光焦点とは異なる位置に配置され、かつ、前記信号光と前記複数のクロストーク光との光束径の差がある位置に配置されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an optical pickup device according to the present invention includes an objective lens that makes a light beam incident on an optical disk having three or more recording layers, and a reflected light beam that is a light beam reflected by the optical disk. A light receiving element that is focused through an optical lens and then incident through a second condenser lens, and the signal light that is a reflected light beam from a recording layer on which an information signal is recorded or reproduced on the optical disc. The reflected light beam passing through the first condenser lens is disposed at a position of the signal light focal point that is a focal point of the first condenser lens so that a reflection surface is substantially perpendicular to the optical axis of the reflected light flux. The information mirror is recorded or reproduced by reducing the amount of light passing through a predetermined area including the reflecting mirror and the reflecting surface of the mirror and including the optical axis of the reflected light beam. And a mask to reduce the multiple crosstalk light is reflected light beam from the recording layer other than the recording layer being made, the reflective surface is a position of the signal light focus and the plurality of cross is disposed at a position different from the plurality of crosstalk light focus a focal by the first condenser lens talk light, said mask is a position different from the signal light focus point, and the plurality of cross Of the talk light focus, between the first crosstalk light focus closest to the signal light focus and the second crosstalk light focus farthest from the signal light focus, the first and second crosses. It is disposed at a position different from the talk light focus, and is disposed at a position where there is a difference in beam diameter between the signal light and the plurality of crosstalk lights.
本発明によれば、簡素な構成で、多層ディスクに対してもクロストーク光を効率よく除去することができる光ピックアップ装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical pickup device that can efficiently remove crosstalk light even for a multilayer disk with a simple configuration.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図面を通じて同一もしくは同等の部位や構成要素には、同一もしくは同等の符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Throughout the drawings, the same or equivalent parts and components are denoted by the same or equivalent reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
図1は、本発明の実施の形態に係る光ピックアップ装置の概略構成図である。図1に示すように、本実施の形態に係る光ピックアップ装置1は、光源2と、偏光ビームスプリッタ3と、集光レンズ4と、4分の1波長板5と、立ち上げミラー6と、対物レンズ7と、4分の1波長板8と、光フィルタ部9と、ミラー10と、集光レンズ11と、受光素子12とを備える。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical pickup device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
光ピックアップ装置1では、光源2から射出されたレーザ光が、複数の記録層を有する多層ディスクである光ディスク13で反射され、最終的に受光素子12で受光される。光源2から射出されてから光ディスク13に入射するまでの光の経路を往路、光ディスク13で反射されてから受光素子12に入射するまでの光の経路を復路とする。
In the
図1に示すように、光源2から光ディスク13までの往路上に、偏光ビームスプリッタ3、集光レンズ4、4分の1波長板5、立ち上げミラー6、対物レンズ7が順次配置されている。
As shown in FIG. 1, a polarizing beam splitter 3, a
光源2は、半導体レーザ等からなり、所定波長のレーザ光を、偏光ビームスプリッタ3の4つの透光面3a〜3dのうちの1つの透光面3aに向けて射出する。
The
偏光ビームスプリッタ3は、立方体または角柱の形状を有し、光源2から透光面3aに入射する往路の光束を透過させ、透光面3aに対向する透光面3bから集光レンズ4に向けて射出する。また、偏光ビームスプリッタ3は、集光レンズ4から透光面3bに入射する復路の光束を偏光膜3aにより反射し、透光面3a,3bに垂直な透光面3cから射出するとともに、ミラー10で反射された後、4分の1波長板8を介して透光面3cから再び入射する復路の光束を透過させ、透光面3cに対向する透光面3dから射出する。
The polarization beam splitter 3 has a cubic or prismatic shape, transmits a forward light beam incident on the
なお、本実施の形態では、光源2がS偏光の光束を射出し、偏光膜3aは、S偏光の光束を透過し、P偏光の光束を反射するものとする。
In the present embodiment, the
集光レンズ4は、偏光ビームスプリッタ3を通過した往路の光束を略平行光とし、4分の1波長板5に入射させるとともに、4分の1波長板5から入射する復路の光束を、偏光ビームスプリッタ3を介してミラー10の反射面10a上に集光させる。
The condensing
4分の1波長板5は、往路の光束をS偏光から円偏光に変換し、復路の光束を円偏光からP偏光に変換する。立ち上げミラー6は、4分の1波長板5からの往路の光束の光路を曲げて対物レンズ7に入射させるとともに、対物レンズ7を透過して入射する復路の光束の光路を曲げて4分の1波長板5に入射させる。
The quarter-
4分の1波長板8、光フィルタ部9、およびミラー10は、偏光ビームスプリッタ3の透光面3c側に順次配置されている。
The quarter-
4分の1波長板8は、偏光ビームスプリッタ3から入射するP偏光の復路の光束を円偏光に変換するとともに、ミラー10で反射された後に再び入射するP偏光の復路の光束をS偏光に変換する。
The quarter-
光フィルタ部9とミラー10とは一体化されており、ミラー10の反射面10aが、復路の光束の光軸に略垂直であり、かつ、光ディスク13の記録または再生が行われている記録層であるターゲット層からの反射光束である信号光の集光レンズ4による焦点Oが、反射面10a上に位置するように配置されている。
The
光フィルタ部9は、復路の光束に含まれるクロストーク光をフィルタリングする。ミラー10は、4分の1波長板8から反射面10aに略垂直に入射する復路の光束を反射する。
The
集光レンズ11と受光素子12とは、偏光ビームスプリッタ3の透光面3d側に順次配置されている。
The
集光レンズ11は、偏光ビームスプリッタ3を通過した復路の光束を収束光とし、受光素子12に入射させる。受光素子12は、入射した光を電気信号に変換し、この電気信号を外部の演算処理回路に出力する。
The condensing
光ピックアップ装置1において、集光レンズ4,11は、その中間に1つの焦点Oを有するエキスパンダー光学系を構成している。
In the
ここで、エキスパンダー光学系とは、通常、図2に示す光ピックアップ装置20の集光レンズ24,25のように、平行光が入射し、平行光を射出する光学系のことをいう。
Here, the expander optical system generally refers to an optical system that receives parallel light and emits parallel light, such as the
光ピックアップ装置20において、光源21から射出されたS偏光の光束は、偏光ビームスプリッタ22を通過し、集光レンズ23により略平行光となり、集光レンズ24により収束光となって焦点Oに集光された後、再び発散光となり、集光レンズ25により略平行光となる。集光レンズ25を通過した光束は、4分の1波長板26を透過して円偏光に変換され、立ち上げミラー27を経て対物レンズ28に入射され、対物レンズ28により光ディスク30のターゲット層上に集光され、光ディスク30により反射される。
In the
光ディスク30により反射された光束は、対物レンズ28を通過し、立ち上げミラー27を経て4分の1波長板26に入射してP偏光に変換され、集光レンズ25により焦点O´に集光された後、再び発散光となって集光レンズ24に入射し、集光レンズ24により略平行光となる。集光レンズ24を通過した光束は、集光レンズ23により収束光となり、偏光ビームスプリッタ22の偏光膜22aで反射されて、受光素子29に入射される。
The light beam reflected by the
本実施の形態では、エキスパンダー光学系の倍率を1とし、図2の集光レンズ23,24を共通化して図1の集光レンズ11としたものと見なして、図1の光ピックアップ装置1の集光レンズ4から集光レンズ11までを、上述のようにエキスパンダー光学系と呼ぶことにする。
In the present embodiment, it is assumed that the magnification of the expander optical system is 1, the condensing
図3は、クロストーク光と信号光とが混在する場合の、エキスパンダー光学系内の復路における焦点O付近の様子を示す図である。ここで、信号光は、光ディスク30における情報信号の記録または再生が行われている記録層であるターゲット層からの反射光束であり、クロストーク光は、ターゲット層以外の記録層からの反射光束である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a state near the focal point O on the return path in the expander optical system when crosstalk light and signal light are mixed. Here, the signal light is a reflected light beam from a target layer that is a recording layer on which an information signal is recorded or reproduced on the
前述したようなミラー10の配置により、信号光は、ミラー10の反射面10a上の焦点Oに集光される。一方、クロストーク光は、光ディスク13における反射位置にデフォーカスがあるため、焦点Oとは異なる位置にある焦点Pに集光される。すなわち、エキスパンダー光学系は、信号光の焦点Oとクロストーク光の焦点Pとを空間的に分離する役割を果たす。
Due to the arrangement of the
ここで、焦点O,P間の距離をΔとし、光ディスク13のデフォーカス量(空気換算)をδとすると、近軸領域で、以下の(式1)が成り立つ。ただし、集光レンズ4の焦点距離と対物レンズ7の焦点距離との比を倍率Meとする。
Here, when the distance between the focal points O and P is Δ and the defocus amount (air conversion) of the
2×δ×Me2=Δ …(式1)
図4は、光フィルタ部9の概略構成を示す断面図である。図4に示すように、光フィルタ部9は、光を透過するガラス等の材料で直方体状に形成され、復路の光束の光軸に略垂直な対向する平面9a,9bのうち一方の平面9aには、ミラー処理によりミラー10が形成されている。光フィルタ部9は、平面9a,9b、およびミラー10の反射面10aが、入射する復路の光束の光軸に略垂直となり、焦点Oが反射面10a上に位置するように配置される。
2 × δ × Me 2 = Δ (Formula 1)
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the
光フィルタ部9の他方の平面9bには、復路の光束の光軸を含む所定領域の通過光量を低減させるマスク14が配置されている。図3に示したように、信号光の焦点Oとクロストーク光の焦点Pとが空間的に分離されているため、マスク14は、信号光とクロストーク光の光束径に差がある箇所に配置されることになる。
On the other
マスク14は、透過率が0%、もしくは、受光素子12に入射しても問題ない程度にクロストーク光を減衰させる透過率を有する。マスク14は、例えば、深さを回折効率最大に設定した2値の回折格子、金属薄膜によるミラー構造、すりガラス加工による拡散構造、楔形に加工した屈折構造により構成されるが、これらに限定されない。ただし、マスク14における回折、屈折、反射、拡散等により生じた迷光が受光素子12に入射しないように留意する必要がある。
The
入射する復路の光束の光軸方向における焦点Oとマスク14との間の距離dm(空気換算)、およびマスク14の半径相当の大きさhmは、受光素子12の受光セルを焦点Oの位置に投影した場合の半径相当の大きさである受光素子実効サイズhe、光ディスク13により発生しうるクロストーク光のデフォーカス量等に基づいて決定される。
The distance dm (in air) between the focal point O and the
図4に示した受光素子実効サイズheについて説明する。受光素子12は、光量を検出する受光セル(図示せず)を有しており、その大きさを、光軸を中心とした半径相当でhe´とする。集光レンズ11から焦点Oまでの距離と、受光素子12から集光レンズ11までの距離との比を倍率Mとすると、エキスパンダー光学系内における受光素子実効サイズheは、以下の(式2)で表される。言い換えると、受光素子実効サイズheは、受光セルサイズhe´を、エキスパンダー光学系内の焦点Oに投影した場合の実効的なサイズと等価である。
The light receiving element effective size he shown in FIG. 4 will be described. The
he=M×he´ …(式2)
次に、光ディスク13により発生しうるクロストーク光のデフォーカス量の範囲について説明する。図5は、光ディスク13がL0層およびL1層の2層の記録層を有する2層ディスクである場合のクロストーク光を示す図である。
he = M × he ′ (Formula 2)
Next, the range of the defocus amount of crosstalk light that can be generated by the
図5において、光ディスク13の奥側の記録層がL0層、表面側の記録層がL1層、層間間隔がt0であり、図5(a)はL0層、図5(b)はL1層がターゲット層である場合の信号光およびクロストーク光を示している。
In FIG. 5, the recording layer on the back side of the
図5(a)に示すように、L0層がターゲット層である場合のL1層からのクロストーク光は、L0層より光ディスク13の表面側(マイナス側)にデフォーカスしており、デフォーカス量δ=t0/nとなる。ここで、nは光ディスク13の屈折率である。
As shown in FIG. 5A, the crosstalk light from the L1 layer when the L0 layer is the target layer is defocused from the L0 layer to the surface side (minus side) of the
また、図5(b)に示すように、L1層がターゲット層である場合のL0層からのクロストーク光は、L1層より光ディスク13の奥側(プラス側)にデフォーカスしており、デフォーカス量δ=t0/nとなる。
Further, as shown in FIG. 5B, the crosstalk light from the L0 layer when the L1 layer is the target layer is defocused from the L1 layer to the back side (plus side) of the
光ディスク13が3層以上の多層ディスクである場合は、図5(a),(b)に示したようなクロストーク光がそれぞれ複数存在しうるため、光ディスク13におけるクロストーク光のデフォーカス量δの大きさの範囲が、以下の(式3)のように表される。光ディスク13の表面側(マイナス側)も奥側(プラス側)もデフォーカス量の大きさの範囲は同じである。
When the
tmin/n≦δ≦tmax/n …(式3)
ここで、
tmin:光ディスク13内のクロストーク光の反射位置と信号光の反射位置との間の、光ディスク13の厚さ方向の距離の最小値
tmax:光ディスク13内のクロストーク光の反射位置と信号光の反射位置との間の、光ディスク13の厚さ方向における距離の最大値
である。
tmin / n ≦ δ ≦ tmax / n (Formula 3)
here,
tmin: Minimum value of the distance in the thickness direction of the
上記(式3)のtmin,tmaxは、光ディスク13の記録層の層間間隔によって決まる値であり、nは記録層間のスペーサの材質(ポリカーボネート等)によって決まる値であるため、(式3)より、発生しうるクロストーク光のデフォーカス量δの範囲は、光ディスク13の設計値により決まるものである。
In the above (Equation 3), tmin and tmax are values determined by the interval between the recording layers of the
プラス側にデフォーカスするクロストーク光は、光フィルタ部9およびミラー10に入射する際にマスク14によってフィルタリングされる。マイナス側にデフォーカスするクロストーク光は、ミラー10の反射面10aで反射された後、光フィルタ部9から射出される際にマスク14によってフィルタリングされる。
The crosstalk light defocused to the plus side is filtered by the
次に、マスク14の半径相当の大きさhm、およびマスク14と焦点Oとの距離dmの決め方について、図6、図7を参照して説明する。
Next, how to determine the size hm corresponding to the radius of the
図6は、光フィルタ部9におけるマスク14と、マスク14によりフィルタリングされるプラス側にデフォーカスしたクロストーク光の焦点Pと焦点Oとの位置関係を示す図であり、図6(a)は、焦点Pが焦点Oに最も近い状態を示す図、図6(b)は、焦点Pが焦点Oに最も近い状態と最も遠い状態との中間の状態を示す図、図6(c)は、焦点Pが焦点Oから最も遠い状態を示す図である。なお、マスク14の半径相当の大きさhmは、受光素子実効サイズheよりも小さくする。
FIG. 6 is a diagram showing a positional relationship between the
図6(a)は、焦点Pが焦点Oにこれ以上近づくと、マスク14の外側から受光素子12の受光セルへクロストーク光の光束が洩れてしまう状態であり、マスク14によりフィルタリングされるクロストーク光のうちデフォーカス量が最も小さいクロストーク光に対応する。このとき、マスク14の位置は、信号光の焦点Oに対して、クロストーク光の焦点Pよりも遠くにある。このため、焦点Pの位置にマスク14を配置する場合に比べ、小さなデフォーカス量のクロストーク光に対して有利になる。
FIG. 6A shows a state in which when the focal point P becomes closer to the focal point O, the crosstalk light beam leaks from the outside of the
一方、図6(c)は、焦点Pと、マスク14の外周上の点を結んだ直線の延長線上に、焦点Oに投影した受光素子12の受光セルの最外周上の点が一致する状態である。焦点Pがこれ以上焦点Oから離れると、マスク14の外側から受光素子12の受光セルへ光束が洩れる。この状態は、マスク14によりフィルタリングされるクロストーク光のうちデフォーカス量が最も大きいクロストーク光に対応する。このとき、マスク14の位置は、信号光の焦点Oに対して、クロストーク光の焦点Pよりも近くにある。このため、焦点Pの位置にマスク14を配置する場合に比べ、光フィルタ部9を小さくできるので、光ピックアップ装置1の構成の簡素化に有利である。
On the other hand, FIG. 6C shows a state in which a point on the outermost periphery of the light receiving cell of the
以上より、マスク14で完全にフィルタリングできるクロストーク光の焦点Pと焦点Oとの距離Δの範囲は、図7(a)に示すΔ1を最小とし、図7(b)に示すΔ2を最大とする。図7(a)は、発生しうるすべてのクロストーク光をマスク14で完全にフィルタリングできる場合において、デフォーカス量が最も小さいクロストーク光の焦点Pと焦点Oとの距離が最小となる状態を示す模式図、図7(b)は、発生しうるすべてのクロストーク光をマスク14で完全にフィルタリングできる場合において、デフォーカス量が最も大きいクロストーク光の焦点Pと焦点Oとの距離が最大となる状態を示す模式図である。
As described above, the range of the distance Δ between the focal point P and the focal point O of the crosstalk light that can be completely filtered by the
図7(a)におけるΔ1は、△POQと△PSRとの相似関係から、以下の(式4)で表される。 Δ1 in FIG. 7A is expressed by the following (formula 4) from the similar relationship between ΔPOQ and ΔPSR.
Δ1=he×dm/(he+hm) …(式4)
図7(b)におけるΔ2は、△POQと△RTQとの相似関係から、以下の(式5)で表される。
Δ1 = he × dm / (he + hm) (Formula 4)
Δ2 in FIG. 7B is expressed by the following (formula 5) from the similar relationship between ΔPOQ and ΔRTQ.
Δ2=he×dm/(he−hm) …(式5)
ここで、発生しうるクロストーク光のうちデフォーカス量が最も小さいクロストーク光の焦点Pと焦点Oとの距離Δmin、発生しうるクロストーク光のうちデフォーカス量が最も大きいクロストーク光の焦点Pと焦点Oとの距離Δmaxとすると、Δmin,Δmaxは、(式1),(式3)より、以下の(式6),(式7)で表される。
Δ2 = he × dm / (he−hm) (Formula 5)
Here, the distance Δmin between the focal point P and the focal point O of the crosstalk light having the smallest defocus amount among the generated crosstalk light, and the focal point of the crosstalk light having the largest defocus amount among the possible crosstalk light. Assuming that the distance Δmax between P and the focal point O, Δmin and Δmax are expressed by the following (Expression 6) and (Expression 7) from (Expression 1) and (Expression 3).
Δmin=2×(tmin)×Me2/n …(式6)
Δmax=2×(tmax)×Me2/n …(式7)
発生しうるクロストーク光をすべてマスク14でフィルタリングするためには、Δmin≧Δ1、Δmax≦Δ2となる必要がある。上記(式4)〜(式7)、およびΔmin≧Δ1、Δmax≦Δ2の関係から、以下の(式8),(式9)が得られる。
Δmin = 2 × (tmin) × Me 2 / n (Expression 6)
Δmax = 2 × (tmax) × Me 2 / n (Expression 7)
In order to filter all generated crosstalk light with the
2×(tmin)×Me2/n≧he×dm/(he+hm) …(式8)
2×(tmax)×Me2/n≦he×dm/(he−hm) …(式9)
復路の光束は、マスク14を通過後、ミラー10の反射面10aに略垂直に入射して反射され、同じ光路を反対方向に進行してマスク14を再度通過する。したがって、上記(式8),(式9)を満たすマスク14によって、プラス側にデフォーカスするクロストーク光もマイナス側にデフォーカスするクロストーク光もフィルタリングできる。
2 × (tmin) × Me 2 / n ≧ he × dm / (he + hm) (Equation 8)
2 × (tmax) × Me 2 / n ≦ he × dm / (he−hm) (Equation 9)
The light flux on the return path passes through the
前述のように、光ディスク13の設計値から、発生しうるクロストーク光のデフォーカス量が決まるため、使用する光ディスク13に応じて、(式8),(式9)を満たす範囲内でhm,dmを決定し、光フィルタ部9を構成する。
As described above, since the defocus amount of the crosstalk light that can be generated is determined from the design value of the
なお、非常に大きなデフォーカス量を持つクロストーク光成分などは、光束が十分に拡散し、光量が弱い可能性もある。また、光フィルタ部9と他のクロストーク光対策手法とを組み合わせることも考えられる。そのため、必要に応じてtmin,tmaxを限定することも可能である。
Note that, for a crosstalk light component having a very large defocus amount, the light beam may be sufficiently diffused and the amount of light may be weak. It is also conceivable to combine the
また、マスク14のサイズを少し大きめに設計し、マージンを確保するようにしてもよい。
Further, the
次に、光ピックアップ装置1の作用について説明する。
Next, the operation of the
光源2がレーザ光を射出すると、射出されたS偏光の光束は、偏光ビームスプリッタ3を通過し、集光レンズ4により略平行光となり、4分の1波長板5を通過して円偏光に変換され、立ち上げミラー6を経て対物レンズ7に入射し、対物レンズ7により光ディスク13のターゲット層上に集光される。
When the
光ディスク13に入射された光は、光ディスク13により反射される。この反射された復路の光束には、信号光およびクロストーク光が含まれる。
The light incident on the
復路の光束のうち信号光の光束は、対物レンズ7を通過し、立ち上げミラー6を経て4分の1波長板5に入射してP偏光に変換され、集光レンズ4により収束光となり、偏光ビームスプリッタ3の偏光膜31で反射され、4分の1波長板8により円偏光に変換された後、光フィルタ部9を通過して、ミラー10の反射面10a上の焦点Oに集光される。
Of the light flux on the return path, the signal light flux passes through the
そして、信号光の光束は、ミラー10の反射面10aで反射され、発散光となって4分の1波長板8を再度通過してS偏光に変換された後、偏光ビームスプリッタ3を通過し集光レンズ11で収束光となり、受光素子12に入射する。
The light flux of the signal light is reflected by the reflecting
復路の光束のうちクロストーク光の光束は、信号光の光束と同じ経路で光フィルタ部9に入射し、マスク14を通過してミラー10の反射面10a上で反射された後、入射時と同じ光路を反対方向に進行してマスク14を再度通過する。クロストーク光の光束が光フィルタ部9に入射する際、プラス側にデフォーカスしたクロストーク光が、マスク14によってフィルタリングされる。そして、クロストーク光の光束がミラー10の反射面10aで反射された後、マスク14を通過する際、マイナス側にデフォーカスしたクロストーク光がフィルタリングされる。これにより、クロストーク光が受光素子12の受光セルに入射することが抑制される。
Of the return beam, the crosstalk beam enters the
上記説明のように第1の実施の形態によれば、光ディスク13の設計値に応じて大きさおよび配置位置を決定したマスク14を有する光フィルタ部9を設けることで、光ディスク13が3層以上の多層ディスクである場合でも、簡素な構成で、クロストーク光を効率よく除去することができる。信号光の焦点Oに対して対物レンズ7側に焦点を結ぶクロストーク光(プラス側にデフォーカスしたクロストーク光)と、受光素子12側に焦点を結ぶクロストーク光(マイナス側にデフォーカスしたクロストーク光)とを、同一のマスク14でフィルタリングできるため、光フィルタ部9の簡素化、小型化に有利である。
As described above, according to the first embodiment, by providing the
光フィルタ部9は、デフォーカス量の小さいクロストーク光のフィルタリングに対応する場合でも設計が容易であり、デフォーカス量が大きいクロストーク光のフィルタリングに対応する場合でも大型化が抑制される。
The
また、マスク14は、信号光とクロストーク光の光束径に差がある箇所に配置されるため、その大きさを小さく抑えることができ、信号光のマスク14によるロスを軽減することができる。
In addition, since the
なお、マスク14は、焦点Oからdmの距離に、半径相当でhmの大きさで配置されていればよく、図4に示したような、ミラー10と一体化した光フィルタ部9にマスク14を設ける構成でなくてもよい。
Note that the
例えば、図8に示すように、ミラー10を単体とし、4分の1波長板8にマスク14を設けた構成でもよい。また、図9に示すように、ミラー10と、マスク14を設けた4分の1波長板8とを一体化した構成でもよいし、図示は省略するが、ミラー10と4分の1波長板8とを一体化し、マスク14を別に設ける構成としてもよい。
For example, as shown in FIG. 8, the
次に、上述した本発明の実施の形態の具体的な実施例について説明する。 Next, specific examples of the above-described embodiment of the present invention will be described.
本実施例の光ピックアップ装置は、図1に示した光ピックアップ装置1と同様の全体構成であるため、図1を参照して説明する。ただし、本実施例においては、光ピックアップ装置1は、往路の光学系内に、光源2からのレーザ光を3つのビームに分ける回折素子(図示せず)を備え、受光素子12が3つのビームに対応した3つの受光セルを有し、3つの受光セルで受光した光をそれぞれ電気信号に変換し、その差動演算からトラッキングエラー信号を検出する3ビームDPP(Differential Push Pull)法を適用したものとする。
The optical pickup device of the present embodiment has the same overall configuration as the
光学系の定数は、対物レンズ7のNAが0.85、対物レンズ7、集光レンズ11,4の焦点距離は、それぞれ1.8mm,9mm、18mmであり、集光レンズ4と対物レンズ7との焦点距離の比である倍率Me=10である。また、集光レンズ11から焦点Oまでの距離と、受光素子12から集光レンズ11までの距離との比である倍率M=1である。また、光源2は、BDに対応する波長405nmのレーザ光を射出する。
The constants of the optical system are: NA of the
受光素子12の受光セル121〜123とクロストーク光とが重なる様子を図10に示す。本実施例では上述のように3ビームDPP法を適用するため、光ディスク13の記録トラックに沿う方向であるTAN方向と、これに垂直なRAD方向とでセル範囲が異なる。
FIG. 10 shows how the light receiving
そこで、信号光のロスを最小限にするために、マスク14をTAN方向に長い長方形の形状とする。マスク14を受光素子2上に投影した大きさとしては、図10に示すように、マージンも含めてTAN方向に300μm、RAD方向に100μmとし、光軸からの半径相当の距離としてhe_tan´=150μm,he_rad´=50μmを設定した。ここで、「_tan」はTAN方向、「_rad」はRAD方向を示す記号であり、TAN方向、RAD方向をまとめて議論するときは省略するものとする。
Therefore, in order to minimize the loss of signal light, the
なお、本実施例では、M=1であるため、エキスパンダー光学系内の焦点Oにおける、TAN方向の受光素子実効サイズhe_tan、RAD方向の受光素子実効サイズhe_radに関しては、受光素子12上と同じ大きさであり、he_tan=he_tan´=150μm,he_rad=he_rad´=50μmとなる。
In this embodiment, since M = 1, the light receiving element effective size he_tan in the TAN direction and the light receiving element effective size he_rad in the RAD direction at the focal point O in the expander optical system are the same as those on the
本実施例に係る光ピックアップ装置1が対応を想定した3層ディスクである光ディスク13の断面構造を図11に示す。図11に示すように、光ディスク13の最下層、中間層、最表層をそれぞれL0層、L1層、L2層とし、L0層とL1層との間のスペーサの厚さt0=15μm、L1層とL2層との間のスペーサの厚さt1=10μmとし、光ディスク13の屈折率n=1.6とした。
FIG. 11 shows a cross-sectional structure of an
次に、光ディスク13で発生しうるクロストーク光について、図12を参照して説明する。
Next, crosstalk light that can be generated in the
L0層がターゲット層であるときは、図12(a)に示すように、それぞれL1層、L2層で反射されたクロストーク光C1,C2が発生する。L1層がターゲット層であるときは、図12(b)に示すように、それぞれL0層、L2層で反射されたクロストーク光C3,C4が発生する。L2層がターゲット層であるときは、図12(c)に示すように、それぞれL0層、L2層で反射されたクロストーク光C5,C6が発生する。 When the L0 layer is the target layer, as shown in FIG. 12A, crosstalk lights C1 and C2 reflected by the L1 layer and the L2 layer are generated. When the L1 layer is the target layer, as shown in FIG. 12B, crosstalk lights C3 and C4 reflected by the L0 layer and the L2 layer are generated. When the L2 layer is the target layer, as shown in FIG. 12C, crosstalk lights C5 and C6 reflected by the L0 layer and the L2 layer are generated.
図12(a)〜(c)におけるクロストーク光C1〜C6の反射位置と信号光の反射位置との間の、光ディスク13の厚さ方向における距離td(μm)を表1にまとめて示す。
表1において、クロストーク層は、クロストーク光が反射した記録層を示す。また、ターゲット層に対して光ディスク13の奥側の記録層で反射するクロストーク光に対応する値をプラス、表面側の記録層で反射するクロストーク光に対応する値をマイナスの符号を付して表記している。例えば、ターゲット層がL0層であるときにL1層で反射されたクロストーク光C1については、td=t0=15μmであり、クロストーク光C1の反射位置がターゲット層よりも光ディスク13の表面側であるため、表1中では−15と表記している。
In Table 1, the crosstalk layer indicates a recording layer in which crosstalk light is reflected. Further, a value corresponding to the crosstalk light reflected by the recording layer on the back side of the
表1より、本実施例では、前述の(式3)におけるtmax,tminの値は、以下のようになる。 From Table 1, in the present embodiment, the values of tmax and tmin in the above (Equation 3) are as follows.
tmax=25μm
tmin=10μm
ここで、tmaxはクロストーク光C2,C5、tminはクロストーク光C4,C6にそれぞれ対応している。
tmax = 25 μm
tmin = 10 μm
Here, tmax corresponds to the crosstalk light C2 and C5, and tmin corresponds to the crosstalk light C4 and C6, respectively.
以上で得られた値を(式8),(式9)に代入することにより、マスク14の設計値を求めることができる。本実施例では、RAD方向とTAN方向とで長さの異なるマスクを用いるため、RAD方向については(式8),(式9)から得られる以下の(式10),(式11)、TAN方向については(式8),(式9)から得られる以下の(式12),(式13)により設計する。
The design value of the
2×10×102/1.6≧50×dm/(50+hm_rad) …(式10)
2×25×102/1.6≦50×dm/(50−hm_rad) …(式11)
2×10×102/1.6≧150×dm/(150+hm_tan) …(式12)
2×25×102/1.6≦150×dm/(150−hm_tan) …(式13)
上記(式10)〜(式13)の範囲を満たす値として、本実施例では、hm_rad=23μm,hm_tan=69μm,dm=1.8mmを選んだ。
2 × 10 × 10 2 /1.6≧50×dm/(50+hm_rad) (Equation 10)
2 × 25 × 10 2 /1.6≦50×dm/(50−hm_rad) (Equation 11)
2 × 10 × 10 2 /1.6≧150×dm/(150+hm_tan) (Formula 12)
2 × 25 × 10 2 /1.6≦150×dm/(150−hm_tan) (Formula 13)
In this example, hm_rad = 23 μm, hm_tan = 69 μm, and dm = 1.8 mm were selected as values satisfying the ranges of (Expression 10) to (Expression 13).
図13は、本実施例におけるエキスパンダー光学系内の信号光の焦点O、マスク14、およびクロストーク光の焦点の位置関係を示す図である。図13において、(Lsi,Lcj)は、Li層がターゲット層であるときの、Lj層からのクロストーク光の焦点の位置を示している(i≠j)。また、太い点線は信号光を示し、細い点線はクロストーク光を示す。
FIG. 13 is a diagram illustrating a positional relationship between the focal point O of the signal light, the
仮に、クロストーク光の焦点にマスクを配置してクロストーク光を除去する構成であれば、(Ls2,Lc0)〜(Ls2,Lc1)((Ls1,Lc2)〜(Ls0,Lc2))の範囲内すべてにマスキングが必要となる。これに対し、本実施例では、図13に示したマスク14の適用範囲に一箇所だけマスクを配置することで、すべてのクロストーク光を除去できるので、光フィルタ部9の構成の簡素化、小型化が可能である。
Temporarily, if it is the structure which arrange | positions a mask in the focus of crosstalk light and removes crosstalk light, the range of (Ls2, Lc0)-(Ls2, Lc1) ((Ls1, Lc2)-(Ls0, Lc2)) All of them need masking. On the other hand, in this embodiment, since all the crosstalk light can be removed by arranging the mask only at one place in the application range of the
本実施例における光フィルタ部9は、図4に示した構成となっており、光フィルタ部9の厚さ(マスク14とミラー10の反射面10aとの間の距離)が、光フィルタ部9の材質(ガラス等)の屈折率を考慮した上で、dm=1.8mmを満たすように構成されている。
The
また、マスク14は、前述のhm_rad=23μm,hm_tan=69μmより、46μm×138μmのアルミニウム薄膜とし、マスク14に入射された光は100%反射される構造である。反射された光は受光素子12の受光セルには到達しないものとする。上記のようなマスク14は、例えばフォトリソグラフィによるレジストパターンを形成後にエッチングを行うなど、公知の手法で容易に実現可能である。
Further, the
以上のように、本実施例では、3層ディスクにおけるクロストーク光が受光素子12に入射することを防ぐことができる。また、3ビームのDPP法であっても安定したクロストーク光の除去作用を得ることができる。
As described above, in this embodiment, it is possible to prevent the crosstalk light in the three-layer disc from entering the
本実施例では、3層ディスクを用いる場合を示したが、その他の多層ディスクについても、本実施例と同様にtmin,tmaxの値を求め、これを用いてマスク14を設計すればよい。N層ディスク(N≧2)において、最表層をLN−1層、最下層をL0層とし、Li層とLi+1層(0≦i≦N−2)の間のスペーサ厚さtiとした場合、tmin,tmaxの値は、以下の(式14),(式15)により算出される。ただし、Min(ti)は、tiのうちの最小の値である。
In this embodiment, a case where a three-layer disk is used is shown. However, for other multilayer disks, the values of tmin and tmax are obtained in the same manner as in this embodiment, and the
tmin=Min(ti) …(式14)
tmax=Σ(ti) …(式15)
tmin = Min (ti) (Expression 14)
tmax = Σ (ti) (Equation 15)
1 光ピックアップ装置
2 光源
3 偏光ビームスプリッタ
4,11 集光レンズ
5,8 4分の1波長板
6 立ち上げミラー
7 対物レンズ
9 光フィルタ部
10 ミラー
10a 反射面
12 受光素子
13 光ディスク
14 マスク
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記光ディスクで反射された光束である反射光束を、第1の集光レンズにより焦点を結んだ後に、第2の集光レンズを介して入射させる受光素子と、
前記光ディスクの情報信号の記録または再生が行われている記録層からの反射光束である信号光の前記第1の集光レンズによる焦点である信号光焦点の位置に、反射面が前記反射光束の光軸に略垂直になるように配置され、前記第1の集光レンズを通過した前記反射光束を反射するミラーと、
前記ミラーの前記反射面に略平行に配置され、前記反射光束の光軸を含む所定領域の通過光量を低減させることにより、前記光ディスクの情報信号の記録または再生が行われている記録層以外の各記録層からの反射光束である複数のクロストーク光を低減させるマスクと
を備え、
前記反射面は、前記信号光焦点の位置であり、かつ、前記複数のクロストーク光の前記第1の集光レンズによる焦点である複数のクロストーク光焦点とは異なる位置に配置され、
前記マスクは、前記信号光焦点とは異なる位置であり、かつ、前記複数のクロストーク光焦点のうち、前記信号光焦点に最も近い第1のクロストーク光焦点と前記信号光焦点から最も遠い第2のクロストーク光焦点との間であって、前記第1および第2のクロストーク光焦点とは異なる位置に配置され、かつ、前記信号光と前記複数のクロストーク光との光束径の差がある位置に配置されていることを特徴とする光ピックアップ装置。 An objective lens for making a light beam incident on an optical disc having three or more recording layers;
A light receiving element that causes a reflected light beam, which is a light beam reflected by the optical disc, to be incident through a second condenser lens after being focused by the first condenser lens;
The reflection surface of the reflected light beam is reflected at the position of the signal light focus, which is the focal point of the first condenser lens, of the signal light that is the reflected light beam from the recording layer on which the information signal of the optical disk is recorded or reproduced. A mirror that is disposed substantially perpendicular to the optical axis and reflects the reflected light flux that has passed through the first condenser lens;
Other than the recording layer on which the information signal is recorded or reproduced on the optical disc by reducing the amount of light passing through a predetermined area including the optical axis of the reflected light beam, which is disposed substantially parallel to the reflecting surface of the mirror. A mask that reduces a plurality of crosstalk light beams reflected from each recording layer, and
The reflecting surface is a position of the signal light focus, and is disposed at a position different from the plurality of crosstalk light focus a focal by the first condenser lens of the plurality of crosstalk light,
The mask, the a position different from the signal light focus point, and wherein the plurality of crosstalk light focus, farthest from the signal light focus and the nearest first crosstalk light focus the signal light focus It is located between the second crosstalk light focus and at a position different from the first and second crosstalk light focal points, and has a beam diameter of the signal light and the plurality of crosstalk lights. An optical pickup device, wherein the optical pickup device is arranged at a position where there is a difference.
2×(tmin)×Me2/n≧he×dm/(he+hm) …(式1)
2×(tmax)×Me2/n≦he×dm/(he−hm) …(式2)
ただし、
Me:前記第1の集光レンズの焦点距離と前記対物レンズの焦点距離との比
n:前記光ディスクの屈折率
he:前記受光素子の受光部を前記信号光焦点の位置に投影した場合の半径相当の大きさ
tmin:前記光ディスク内のクロストーク光の反射位置と信号光の反射位置との間の、前記光ディスクの厚さ方向の距離の最小値
tmax:前記光ディスク内のクロストーク光の反射位置と信号光の反射位置との間の、前記光ディスクの厚さ方向の距離の最大値 The dm and hm satisfy the following (Expression 1) and (Expression 2), where dm is the distance between the signal light focus and the mask, and hm is the size corresponding to the radius of the mask. Item 4. The optical pickup device according to Item 1.
2 × (tmin) × Me 2 / n ≧ he × dm / (he + hm) (Formula 1)
2 × (tmax) × Me 2 / n ≦ he × dm / (he−hm) (Formula 2)
However,
Me: Ratio of the focal length of the first condenser lens and the focal length of the objective lens n: Refractive index of the optical disc he: Radius when the light receiving portion of the light receiving element is projected at the position of the signal light focal point Considerable size tmin: minimum value of distance in the thickness direction of the optical disc between the reflection position of the crosstalk light and the reflection position of the signal light in the optical disc tmax: the reflection position of the crosstalk light in the optical disc Value of the distance in the thickness direction of the optical disc between the reflection position of the signal light and the signal light
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