JP4570992B2 - Optical pickup and optical information recording apparatus - Google Patents
Optical pickup and optical information recording apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP4570992B2 JP4570992B2 JP2005072028A JP2005072028A JP4570992B2 JP 4570992 B2 JP4570992 B2 JP 4570992B2 JP 2005072028 A JP2005072028 A JP 2005072028A JP 2005072028 A JP2005072028 A JP 2005072028A JP 4570992 B2 JP4570992 B2 JP 4570992B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical
- optical pickup
- diffraction grating
- wavelength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Optical Head (AREA)
- Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
Description
本発明は、光源の波長が異なる複数種類の光情報記録媒体を共通の光学系を用いて記録、消去、再生できるようにした光ピックアップ及び光情報記録媒体に関するものである。 The present invention relates to an optical pickup and an optical information recording medium in which a plurality of types of optical information recording media having different light source wavelengths can be recorded, erased, and reproduced using a common optical system.
光源からの光束を光記録情報媒体上の記録面に照射し、前記記録面により反射された戻り光束を受光手段により受光しつつ情報の記録、消去または再生を行う光ピックアップ装置が知られており、例えばCD系の光情報記録装置や、DVD系の光情報記録装置等に応用されている。
さらに、近年、光情報記録媒体における記録密度の高密度化の要望が高く、光源の発振波長が400nm程度の青紫色半導体レーザと、開口数(NA)が0.85又は0.65程度の対物レンズとを用いたシステムの開発が進んでいる。これは現行のDVD(NA=0.6、λ=650nm)が記録容量4.7GBに対して、例えばNA=0.85、λ=400nmでは、25GB程度の情報の記録が可能となる。
また、上述のように記録再生用レーザの波長や、透明基板の厚みが異なる複数の光情報記録媒体の開発が進み、これらの光情報記録媒体に対して、同一の光ピックアップにより記録、再生を可能とすることが求められている。
波長の異なる複数の光源を用いる互換型の光ピックアップにおいて、小型化、低コスト化を実現させるためには、対物レンズを含めて、共通の光学系で達成されることが望ましい。このため、使用波長に応じた複数の光源を備えながら、同一の対物レンズで記録面へ必要な開口数で光を収束する光ピックアップが、各種提案されている。
An optical pickup device that irradiates a recording surface on an optical recording information medium with a light beam from a light source and records, erases or reproduces information while receiving a return light beam reflected by the recording surface by a light receiving means is known. For example, it is applied to a CD-type optical information recording apparatus, a DVD-type optical information recording apparatus, and the like.
Furthermore, in recent years, there has been a high demand for higher recording density in optical information recording media, and a blue-violet semiconductor laser having a light source oscillation wavelength of about 400 nm and an objective having a numerical aperture (NA) of about 0.85 or 0.65. Development of systems using lenses is in progress. For example, when the current DVD (NA = 0.6, λ = 650 nm) has a recording capacity of 4.7 GB, for example, NA = 0.85, λ = 400 nm, information of about 25 GB can be recorded.
Further, as described above, development of a plurality of optical information recording media having different recording / reproducing laser wavelengths and transparent substrate thicknesses has progressed, and recording and reproduction can be performed on these optical information recording media using the same optical pickup. There is a need to make it possible.
In order to realize miniaturization and cost reduction in a compatible optical pickup using a plurality of light sources having different wavelengths, it is desirable that the objective optical system including the objective lens be used. For this reason, various types of optical pickups have been proposed in which a plurality of light sources corresponding to the used wavelengths are provided and light is converged to a recording surface with a necessary numerical aperture with the same objective lens.
例えば特許文献1には、3つの光源からの光を単一の対物レンズを用いて光情報記録媒体の記録面へ収束させる技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1では、各波長の光源が別々に設けられているため、ピックアップの部品点数が多く、光学系組付けのために調整すべき部分が多くなるために生産性が下がり、低コスト化や小型化を達成するには不向きな構成であった。
このような問題を解決する手段としては、複数の光源を1つのパッケージに組み込んだ光源モジュールを用いることが考えられる。
また複数の光情報記録媒体において、検出の安定性を高めるためには回折格子に光を通して形成した3ビームを用いた差動プッシュプル法や3ビーム法等によるトラッキングエラー信号検出を行うことが望ましい。これは上記した検出方法がトラッキングエラー信号のオフセットを補正することができ、安定性を高めることができるからである。
また波長の異なる光を夫々3ビームに分離するためには、複数の回折格子を追加する必要がある。しかしながら、複数の光源が1つのパッケージに内蔵されている光ピックアップでは、複数光源の発光点が極めて接近しているため共通の光路を通る。このような場合、光は必然的に複数の回折格子を通過するので、次のような問題が発生する。
先ず各波長の光は、複数の回折格子により夫々回折作用を受けるので、不要な回折光が発生する。このため、光利用効率が低下を招き、光の出力パワーを大きくする必要があったり、フレア光として再生信号劣化や検出精度や低下の要因となってしまう。
そこで、このような問題を解決する手段としては2種類の波長において光利用効率の低下を抑制した回折格子が開示されている(特許文献2〜5等)。
However, in
As a means for solving such a problem, it is conceivable to use a light source module in which a plurality of light sources are incorporated in one package.
In order to improve detection stability in a plurality of optical information recording media, it is desirable to perform tracking error signal detection by a differential push-pull method or a three-beam method using three beams formed by passing light through a diffraction grating. . This is because the above-described detection method can correct the offset of the tracking error signal and can improve stability.
Further, in order to separate light beams having different wavelengths into three beams, it is necessary to add a plurality of diffraction gratings. However, in an optical pickup in which a plurality of light sources are built in one package, the light emitting points of the plurality of light sources are very close to each other and pass through a common optical path. In such a case, light inevitably passes through a plurality of diffraction gratings, and the following problem occurs.
First, light of each wavelength is diffracted by a plurality of diffraction gratings, and unnecessary diffracted light is generated. For this reason, the light utilization efficiency is lowered, and it is necessary to increase the output power of the light, or the flare light causes deterioration of the reproduction signal, detection accuracy, and reduction.
Therefore, as means for solving such a problem, a diffraction grating in which a decrease in light use efficiency is suppressed at two types of wavelengths is disclosed (Patent Documents 2 to 5, etc.).
ところで、光ピックアップでは、小型化や部品点数の削減、回折格子の調整を簡素化するために、回折格子が一体となっていることが望まれる。
このため、上記した従来技術では基板の表と裏の両面に回折面を形成したり、一体に形成したりする構成が提案されている。つまり、1つの格子定数に対して、1つの波長のみ対応しているため、2波長に対しては、異なる格子定数を持つ回折面を2面設ける構成となっている。しかしながら、このような構成では、光源の波長の数だけ回折面を設けなければいけないため、部品点数や生産工程が増加するという問題があった。
また、従来技術では2波長のみに対応した回折格子となっているため、3波長の光に対して不要な回折光の発生を抑制した構成となっていない。さらに部品点数低減のための一体形成を行う場合、3波長に対応するためには回折面が3面必要となり、貼り合わせ等による簡易な一体形成には不向きであるという問題があった。
また、特許文献5には単一の回折面で2波長に対応している構成が開示されているが、小型化、低コスト化を実現するためには複数の波長に対して単一の対物レンズで集光光学系を構成することが望ましい。この場合、複数の波長に対して、対物レンズの焦点距離はほぼ同程度となり、開口数を切り換える手段で、複数の光情報記録媒体にスポットを集光する構成となる。
一方、3ビームに分離する回折格子のピッチは、対物レンズの焦点距離と光記録情報媒体上の0次光と1次回折光の間隔で決定される。例えば、単一の対物レンズでCDとDVDの光情報記録媒体上に3ビームを集光させる場合を以下に示す。これを単一の回折面で構成するためには、0次光が集光されるデータトラックと1次回折光が集光される案内トラックとの間には、数トラックの間隔を空けなければならない。例えば、差動プッシュプルの場合は、図13のようにデータトラック101を2つ分超えた位置の案内トラック102にCDの1次回折光111を、またデータトラックを3つ分越えた位置の案内トラックにDVDの1次回折光を集光させれば、同一の回折面で2波長の差動プッシュプル信号が検出できるようになる。
By the way, in an optical pickup, in order to reduce the size, reduce the number of parts, and simplify the adjustment of the diffraction grating, it is desirable that the diffraction grating be integrated.
For this reason, the above-described conventional technology has proposed a configuration in which diffractive surfaces are formed on both the front and back surfaces of the substrate or formed integrally. That is, since only one wavelength corresponds to one grating constant, two diffraction surfaces having different grating constants are provided for two wavelengths. However, such a configuration has a problem that the number of parts and the number of production processes increase because the number of diffraction surfaces must be provided as many as the number of wavelengths of the light source.
In addition, since the conventional technology uses a diffraction grating that supports only two wavelengths, it does not have a configuration that suppresses generation of unnecessary diffracted light with respect to light of three wavelengths. Further, when the integral formation for reducing the number of parts is performed, three diffractive surfaces are required to cope with the three wavelengths, and there is a problem that it is not suitable for simple integral formation by bonding or the like.
Further,
On the other hand, the pitch of the diffraction grating to be separated into three beams is determined by the focal length of the objective lens and the interval between the 0th order light and the 1st order diffracted light on the optical recording information medium. For example, a case where three beams are condensed on a CD and DVD optical information recording medium by a single objective lens will be described below. In order to configure this with a single diffractive surface, it is necessary to leave several tracks between the data track on which the 0th order light is collected and the guide track on which the 1st order diffracted light is collected. . For example, in the case of the differential push-pull, as shown in FIG. 13, the first-order diffracted
しかしながら、上記のようにデータトラック101と案内トラック102との間にいくつかのトラックが存在すると、以下のような課題が生じる。
図13に示すように0次光スポット110と1次回折光111との間隔をΔ、半径方向と0次回折光110と1次回折光111とを結ぶ方向の成す角度をβとする。データトラック101と案内トラック102との間にいくつかのトラックを含むようにする場合は、Δやβを大きくする必要がある。Δやβが大きくなると、角度βの調整誤差や光情報記録媒体の内周と外周におけるトラックエラー信号振幅変動が大きいという課題が生じる。また、Δを大きくするためには、回折格子のピッチを小さくする必要があり、加工精度が厳しくなるといった問題があった。
そこで本発明は、上記したような実情を鑑みてなされたものであり、波長の異なる3種類の光を、不要な回折光を発生することなく3ビームに分割でき、かつ少ない部品点数と調整工程で調整マージンが大きい回折格子を有する光ピックアップを提供することを目的とする。
However, when several tracks exist between the
As shown in FIG. 13, the interval between the zeroth-
The present invention has been made in view of the above circumstances, and can divide three types of light having different wavelengths into three beams without generating unnecessary diffracted light, and can reduce the number of components and the adjustment process. An object of the present invention is to provide an optical pickup having a diffraction grating with a large adjustment margin.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、3種類以上の光情報記録媒体に対する情報の記録、再生、消去のうち1以上行う光ピックアップにおいて、波長の異なる3つの光束を出射する第一、第二、第三の光源と、前記光源から出射された光束を前記光情報記録媒体に集光させる集光光学系と、前記光情報記録媒体により反射した戻り光を受光する受光素子と、前記光源と光情報記録媒体との間に設けられ、複数の溝が形成されていると共に、前記光源からの2つ以上の光束を少なくとも3ビームに分離する複数の溝が形成されている回折格子と、を備え、前記第一、第二、第三の光源からの光束の波長を夫々λ 1 、λ 2 、λ 3 、波長λ 1、 λ 2 の光束に対して、0次光と1次回折光との3つ以上のビームに分離する回折面の格子方向と光情報記録媒体の半径方向とのなす角度をβとし、波長λ 1 の光束に対する前記対物レンズの焦点距離をf 1 、光記録情報媒体のトラックピッチをTP 1 、波長λ 2 の光束に対する前記対物レンズの焦点距離をf 2 、光記録情報媒体のトラックピッチをTP 2 とし、且つm 1 、m 2 は正の整数、l 1 、l 2 は1又は2の正の整数、Aはトラックエラー信号振幅低下率の許容値としたとき、前記回折格子のピッチPは、
を満足するように決定されることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1記載の光ピックアップにおいて、前記回折格子は、前記第一の光源からの光束と前記第二の光源からの光束に対しては0次光と1次回折光との3つ以上のビームに分離し、前記第三の光源からの光束に対しては1次以上の回折効率が略ゼロとなる溝形状を有する回折面を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention described in
It is determined to satisfy
According to a second aspect of the present invention, in the optical pickup according to the first aspect, the diffraction grating has zero-order light and first-order light for the light flux from the first light source and the light flux from the second light source. It is separated into three or more beams of folding light, and has a diffractive surface having a groove shape in which the first-order or higher diffraction efficiency is substantially zero with respect to the light beam from the third light source.
請求項3に記載の発明は、請求項1記載の光ピックアップにおいて、前記第一、第二、第三の光源からの光束の波長を夫々λ1、λ2、λ3、前記回折格子を形成する材料の波長λ1の光束に対する屈折率をn1、波長λ2の光束に対する屈折率をn2、波長λ3の光束に対する屈折率をn3、とした場合、前記回折面の溝深さd、溝幅比qは、
を満足するように決定されることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the optical pickup according to the first aspect, the wavelengths of the light beams from the first, second, and third light sources are respectively λ 1 , λ 2 , λ 3 , and the diffraction grating is formed. When the refractive index for the light beam with wavelength λ 1 is n 1 , the refractive index for the light beam with wavelength λ 2 is n 2 , and the refractive index for the light beam with wavelength λ 3 is n 3 , the groove depth of the diffraction surface d, the groove width ratio q is
It is determined to satisfy
また請求項4に記載の発明は、請求項1又は請求項3に記載の光ピックアップにおいて、前記回折格子は、前記第三の光源からの光束に対しては0次光と1次回折光との3つ以上のビームに分離し、前記第一、第二の光源からの光束に対しては1次以上の回折効率が略ゼロとなる第二の回折面を設けたことを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の光ピックアップにおいて、前記第一、第二、第三の光源からの光束の波長を夫々λ 1 、λ 2 、λ 3 、前記回折格子を形成する材料の波長λ1の光束に対する屈折率をn1、波長λ2の光束に対する屈折率をn2、波長λ3の光束に対する屈折率をn3、とした場合、前記第二の回折面の溝深さd、溝幅比qは、
を満足するように決定されることを特徴とする光ピックアップ。
請求項6に記載の発明は、請求項4又は請求項5に記載の光ピックアップにおいて、
前記回折格子の2つの回折面が、光軸を中心として一体回転可能な状態で保持されていることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical pickup according to the first or third aspect, the diffraction grating includes a zero-order light and a first-order diffracted light with respect to the light beam from the third light source. The light beam is separated into three or more beams, and a second diffractive surface having a first-order or higher diffraction efficiency of substantially zero is provided for the light beams from the first and second light sources.
According to a fifth aspect of the present invention, in the optical pickup according to the fourth aspect, the wavelengths of the light beams from the first, second, and third light sources are respectively λ 1 , λ 2 , λ 3 , and the diffraction grating. When the refractive index for the light beam with wavelength λ 1 of the material to be formed is n 1 , the refractive index for the light beam with wavelength λ 2 is n 2 , and the refractive index for the light beam with wavelength λ 3 is n 3 , the second diffraction surface The groove depth d and the groove width ratio q are
An optical pickup characterized by being determined to satisfy
The invention according to claim 6 is the optical pickup according to claim 4 or
The two diffractive surfaces of the diffraction grating are held so as to be integrally rotatable around the optical axis.
請求項7に記載の発明は、請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の光ピックアップにおいて、前記集光光学系は、単一の対物レンズにより形成されていることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the optical pickup according to any one of the first to sixth aspects, the condensing optical system is formed by a single objective lens. The
請求項8に記載の発明は、請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の光ピックアップにおいて、前記回折格子の光軸を回転軸とした回転調整は、波長のより短い光を用いて行うことを特徴とする。
請求項9に記載の発明は、光情報記録媒体の記録面に光ビームを照射して情報の再生、記録あるいは消去を行う光情報処理装置において、請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載の光ピックアップを備えたことを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the optical pickup according to any one of the first to seventh aspects, the rotation adjustment with the optical axis of the diffraction grating as the rotation axis uses light having a shorter wavelength. It is characterized by performing.
The invention described in
本発明によれば、所望のトラックエラー信号振幅の低下率以内で、2種類の波長及び光記録情報媒体に応じた回折格子のピッチを有する回折面を単一で形成できるため、少ない部品点数と生産工程で光ピックアップを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to form a single diffractive surface having two types of wavelengths and the pitch of the diffraction grating corresponding to the optical recording information medium within a desired rate of decrease in the track error signal amplitude. An optical pickup can be provided in the production process.
本発明によれば、波長の異なる2種類以上の光情報記録媒体を安定に記録、再生、消去することができ、かつ小型で部品点数や調整工程が少なく、調整マージンが大きい光情報記録装置を提供することができる。According to the present invention, an optical information recording apparatus capable of stably recording, reproducing, and erasing two or more types of optical information recording media having different wavelengths, having a small number of components and adjustment steps, and having a large adjustment margin is provided. Can be provided.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
[第1実施形態]
(構成)
先ず本発明の第1実施形態について詳細に説明する。
図1は本発明の第1実施形態に係る光ピックアップの全体構成示した概略図である。
この図1に示す光ピックアップは、3種類の光情報記録媒体11、12、13を記録又は再生するものである。以下、本実施形態では、この3種類の光情報記録媒体として、透明基板厚さt1の光情報記録媒体(青色レーザ使用次世代高密度光ディスク)11と、透明基板の厚さt2の光情報記録媒体(DVD)12と、透明基板の厚さt3を有する光情報記録媒体(CD)13として説明する。
ここで透明基板の厚さt1=0.1mm、t2=0.6mm、t3=1.2mmである。また、各光情報記録媒体11、12、13のトラックピッチTP1、TP2、TP3は、例えばTP1=0.32um、TP2=0.74um、TP=1.2umとする。
図1に示す光ピックアップは、光源として第一光源である青色レーザ(波長λ1=405nm)1a、第二光源ある赤色レーザ(波長λ2=660nm)1b及び第三光源である赤外レーザ(波長λ3=780nm)1cとを有している。これら第一光源1a、第二光源1b及び第三光源1cは、記録、再生する光情報記録媒体に応じて使用される。また、本実施形態においては、これら3つの光源1a〜1cが1つのモジュール1として構成されている。なお、本実施形態では光源が1つのモジュールで構成されているが、それぞれ個々に搭載されていても良い。また、受光素子も共通化されているが個々に備えていても良い。
図1に示す第一、第二、第三の光源1a、1b、1cから出射された光束の発散角を変換するコリメータレンズ2、回折格子9、ビームスプリッタ3、プリズム4、1/4波長板5、対物レンズ6を介して光情報記録媒体11〜13の何れかの情報記録面に集光させ、光情報記録媒体11〜13の何れかから反射されて戻ってきた光をビームスプリッタ3により往路と分離し、ビームスプリッタ3により往路と分離された光を受光して検出するための検出レンズ8、受光素子10を有している。なお、対物レンズ6及び回折格子9の詳細については後述する。
対物レンズ6の開口数は、第一の光源1aの光に対してはNA0.85、第二の光源1bの光に対してはNA0.65、第三の光源1cの光に対してはNA0.45とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[First Embodiment]
(Constitution)
First, a first embodiment of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an optical pickup according to the first embodiment of the present invention.
The optical pickup shown in FIG. 1 records or reproduces three types of optical
Here, the thickness of the transparent substrate is t1 = 0.1 mm, t2 = 0.6 mm, and t3 = 1.2 mm. The track pitches TP1, TP2, and TP3 of the optical
The optical pickup shown in FIG. 1 has a blue laser (wavelength λ 1 = 405 nm) 1a as a first light source as a light source, a red laser (wavelength λ 2 = 660 nm) 1b as a second light source, and an infrared laser (a third light source). Wavelength λ 3 = 780 nm) 1c. The first
A collimator lens 2, a
The numerical aperture of the objective lens 6 is NA 0.85 for the light of the first
(対物レンズ)
本実施形態で用いる対物レンズ6は異なる3種類の波長の光を単一の対物レンズで集光するために、例えば同心の輪帯状回折面と非球面屈折面により構成されている。一般に非球面屈折面だけで構成すると、ある波長λaに対して球面収差を補正した場合、λaよりも短い波長λbに対しては球面収差がアンダーとなる。
一方、回折面を使用すると、ある波長λaに対して球面収差を補正した場合、λaよりも短い波長λbに対しては球面収差がオーバーとなる。従って、屈折面による非球面光学設計と、回折面の位相関数の係数を適当に選んで、屈折パワーと回折パワーとを組み合わせることにより、異なる波長間での球面収差を補正することが可能となる。よって、異なる波長に対しても各透明基板の情報記録面に集光させることができる。
(Objective lens)
The objective lens 6 used in the present embodiment is composed of, for example, concentric annular diffractive surfaces and aspherical refracting surfaces in order to collect light of three different wavelengths with a single objective lens. In general, when only an aspheric refracting surface is used, when spherical aberration is corrected for a certain wavelength λ a , the spherical aberration becomes under for a wavelength λ b shorter than λ a .
On the other hand, when the diffractive surface is used, when the spherical aberration is corrected for a certain wavelength λ a , the spherical aberration is over for a wavelength λ b shorter than λ a . Therefore, it is possible to correct spherical aberration between different wavelengths by combining the refractive power and the diffraction power by appropriately selecting the aspherical optical design by the refractive surface and the phase function coefficient of the diffraction surface. . Therefore, light can be condensed on the information recording surface of each transparent substrate even for different wavelengths.
(回折格子)
第一、第二、第三の光源1a、1b、1cが搭載された光源モジュール1とビームスプリッタ3との間の光路上には、第一の光源1aからの光と第三の光源1cからの光を3ビームに分離し、第二の光源1bからの光を透過する回折格子9が配置されている。これは、オフセットの低減可能なトラッキングエラー検出を行うためのものである。
この回折格子9は図2に示すように基板9aの片面のみに回折面9bが形成される。この時、第二光源1bからの光の0次光透過率は、90%以上にすることが望ましい。
一般に、図2に示したような回折格子9がパターンを形成する時、0次光の透過強度I0と1次回折光の強度I±1は、下記式のように表せる。
I0=(2q−1)2sin2θ+cos2θ・・・(式1)
I±1=4((sinπq)/π)2sin2θ・・・(式2)
但し、θ=π/λ・(n−n’)d・・・(式3)
であり、
nは回折格子の出射側の媒質屈折率、n’は入射側媒質屈折率、dは回折格子の溝深さ、λは光源波長、qは回折格子の溝の比率である。
特に、q=0.5の時、式1、2は
I0=cos2θ ・・・(式4)
I±1=(2/π)2sin2θ ・・・(式5)
と表すことができる。
上記の式は、溝深さdが回折格子9のピッチPよりに比べて十分小さく、ピッチPが波長λより十分大きいときに成り立つスカラー理論近似に基づいた計算により求めることができる。
回折格子9の溝深さを変化させることにより、回折効率は容易に変えることができる。例えば、回折格子の材料にSF6を用いる。表1に回折効率を計算する時に用いる定数を示す。そして、回折格子の溝深さdの変化に対する回折効率の変化をグラフに示したのが図3である。
このグラフから本実施形態に係わる回折格子9の最適な深さdを決定できる。
表1
(Diffraction grating)
On the optical path between the
As shown in FIG. 2, the
In general, when the
I 0 = (2q−1) 2 sin 2 θ + cos 2 θ (Expression 1)
I ± 1 = 4 ((sin πq) / π) 2 sin 2 θ (Expression 2)
However, θ = π / λ · (n−n ′) d (Expression 3)
And
n is the refractive index of the medium on the output side of the diffraction grating, n ′ is the refractive index of the medium on the incident side, d is the groove depth of the diffraction grating, λ is the wavelength of the light source, and q is the ratio of the grooves of the diffraction grating.
In particular, when q = 0.5,
I ± 1 = (2 / π) 2 sin 2 θ (Formula 5)
It can be expressed as.
The above equation can be obtained by calculation based on a scalar theoretical approximation that is established when the groove depth d is sufficiently smaller than the pitch P of the
The diffraction efficiency can be easily changed by changing the groove depth of the
From this graph, the optimum depth d of the
Table 1
本実施形態の回折格子9は、光源モジュール1とビームスプリッタ3のとの間の光路に配置されているため、第一、第二、第三の光源1a、1b、1cの全ての光が回折格子9を通過する。そして第一、第三の光源1a、1cの光に対して選択的に3分割したい場合は、第一、第三の光源1a、1cの光に対しては0次光と1次回折光に分離し、第二の光源1bの光に対しては1次以上の回折効率が好ましくは10%以下とすることが望まれる。
例えば、d=4.15umとした場合、それぞれの波長の0次光と1次回折光の効率は、表2のようになり、第一の光源1aの光は、−1次、0次、+1次光が1:10:1の比率で3分割され、第二の光は略100%透過、第三の光は、1:6:1の比率で3分割される。
表2
さらに、それぞれ波長の異なる光はトラックピッチの異なる光情報記録媒体へ集光されるため、3分割された光は、必要とされるスポット間隔でそれぞれの光情報記録面上に集光される必要がある。例えば、トラックエラー信号に差動プッシュプル法を用いる場合は、0次光の光スポットS0と1次回折光の光スポットS1は図4のような位置関係にいる必要がある。また3ビーム法を用いる場合には、0次光の光スポットS0と1次回折光の光スポットS1は図5のような位置関係にいる必要がある。
Since the
For example, when d = 4.15 μm, the efficiency of the 0th order light and the 1st order diffracted light of each wavelength is as shown in Table 2, and the light of the first
Table 2
Furthermore, since light having different wavelengths is condensed on optical information recording media having different track pitches, the light divided into three needs to be condensed on each optical information recording surface at a required spot interval. There is. For example, when the differential push-pull method is used for the track error signal, the zero-order light spot S0 and the first-order diffracted light spot S1 need to have a positional relationship as shown in FIG. When the three-beam method is used, the light spot S0 of the 0th-order light and the light spot S1 of the 1st-order diffracted light need to be in a positional relationship as shown in FIG.
回折格子9のピッチをPとすると、1次回折光はλ=Psinαの条件で強め合うため、角度α方向に1次回折光は回折される(図2参照)。本実施形態の回折格子9のピッチを150μmとすると、各波長の1次回折角αは表3のようにλ1に対しては0.15°、λ3に対しては0.24°である。
例えば対物レンズ6の焦点距離fOLがどの波長においても2.4mmの時、0次光と1次回折光の盤面上の間隔Δは、Δ=fsinαと表すことができ、表に示したようにλ1、λ3に対してΔはそれぞれΔ1=6.4umとΔ3=12.2umとなる。
これは光情報記録面上で第三の光λ3に対しては、図7のようにトラックピッチTP3に対して1/4トラックずれて回折格子9の角度を調整すると、λ1に対しては図6のようにトラックピッチTP1に対して1/2トラックずれて0次光の光スポットS0と1次回折光の光スポットS1が集光している状態となる。
したがって、第一の光源1aの光に対しては、0次光のプッシュプル信号と±1次回折光のプッシュプル信号の差を演算する差動プッシュプル法を用いトラッキングエラー信号を検出し、第三の光源1cの光に対しては、3ビーム法を用いトラッキングエラー信号を検出することができる。
表3
When the pitch of the
For example, when the focal length fOL of the objective lens 6 is 2.4 mm at any wavelength, the interval Δ between the 0th-order light and the 1st-order diffracted light can be expressed as Δ = fsinα, and as shown in the table, λ For 1 and λ 3 , Δ becomes Δ 1 = 6.4 um and Δ 3 = 12.2 um, respectively.
This is for the third light lambda 3 on the optical information recording surface, by adjusting the angle of the
Therefore, for the light from the first
Table 3
以上のような回折格子9のピッチの計算方法を一般化したものを示す。
回折格子9のパラメータのうち、βとPは波長に依存せず一定である。したがって、その比をγとする。
・・・(式6)
そして、同じ回折面を用いる波長をλ1、λ2とする。
波長λ1の光束に対する前記対物レンズの焦点距離をf1、光記録情報媒体のトラックピッチをTP1、光情報記録媒体上の0次光と1次光の間隔をΔ1、1次回折光の角度をα1
波長λ2の光束に対する前記対物レンズの焦点距離をf2、光記録情報媒体のトラックピッチをTP2、光情報記録媒体上の0次光と1次光の間隔をΔ2、1次回折光の角度をα2
とする時、
Δ1=f1sinα1 ・・・(式7)
Psinα1=λ1 ・・・(式8)
(式7、8)より
Δ1=f1λ1/P ・・・(式9)
となる。
A generalized method for calculating the pitch of the
Of the parameters of the
... (Formula 6)
The wavelengths using the same diffractive surface are λ 1 and λ 2 .
The focal length of the objective lens with respect to the light beam of wavelength λ 1 is f 1 , the track pitch of the optical recording information medium is TP 1 , the distance between the 0th order light and the primary light on the optical information recording medium is Δ1, and the angle of the 1st order diffracted light Α 1
The focal length of the objective lens with respect to the light beam of wavelength λ 2 is f 2 , the track pitch of the optical recording information medium is TP 2 , the distance between the 0th order light and the primary light on the optical information recording medium is Δ2, and the angle of the 1st order diffracted light Α 2
When
Δ1 = f 1 sin α 1 (Expression 7)
Psin α 1 = λ 1 (Formula 8)
From (Equations 7 and 8)
Δ1 = f 1 λ 1 / P (Equation 9)
It becomes.
またΔ1は
・・・(式10)
と書ける。m1は正の整数であり、データトラックと最隣接の関係にある案内トラックとの間隔を算出する場合はm1が1となり、例えば、図13の場合はm1=3となる。またl1は差動プッシュプルか3ビーム法を用いるかで値が異なる。差動プッシュプル法の場合は、図4のようになるため、l1は1、3ビーム法の場合は図5のようになるため、l1は2となる。
(式9)と(式10)より求まるλ1に対するcosβ/Pをγ1とすると、
・・・(式11)
と表すことができる。
同様に、λ2に対するcosβ/Pをγ2とすると、
・・・(式12)
と表すことができる。
最適な回折格子9のピッチPに設定するためには、
γ=γ1=γ2 ・・・(式13)
となるようにすることが理想的である。
Δ1 is
... (Formula 10)
Can be written. m 1 is a positive integer, and m 1 is 1 when calculating the distance between the data track and the nearest guide track, for example, m 1 = 3 in FIG. The value of l 1 differs depending on whether the differential push-pull or the three beam method is used. In the case of the differential push-pull method, as shown in FIG. 4, l 1 is 1, and in the case of the 3-beam method, as shown in FIG. 5, l 1 is 2.
When cos β / P for λ 1 obtained from (Equation 9) and (Equation 10) is γ 1 ,
... (Formula 11)
It can be expressed as.
Similarly, if cos β / P for λ 2 is γ 2 ,
... (Formula 12)
It can be expressed as.
In order to set the optimum pitch P of the
γ = γ 1 = γ 2 (Equation 13)
Ideally it should be.
しかし実際には、式13のような条件にする必要はない。
式13の条件が成立しないような場合でも、差動プッシュプル信号や3ビーム法によるトラックエラー信号振幅が所望の値より低下しなければ良い。
その許容低下率をAとおくと、Aより小さくならないように0次光と1次回折光の位相差の誤差を抑えればよい。
以上より、
・・・(式14)
・・・(式15)
を導くことができ(式14)(式15)を満足するようピッチPを設定すればよい。
例えば上記に示したようにピッチPが150um、cosβが0.0247の場合、トラックエラー信号の理想的な振幅から90%までの低下を許容値とすると、波長λ1を405nm、波長λ1の光束に対する光記録情報媒体11のトラックピッチを0.27〜0.4um、波長λ2を780nm、波長λ2の光束に対する光記録情報媒体12のトラックピッチを1.05〜1.4umとする時、第一の光源1aの1次回折光は差動プッシュプル法、第二の光源1bの1次回折光は3ビーム法に用いて、トラックエラー信号を検出すれば、0次光と1次回折光の位相差による振幅低減が90%以内に抑えられた信号を検出することができる。
However, in practice, it is not necessary to satisfy the condition as in Expression 13.
Even when the condition of Expression 13 is not satisfied, it is sufficient that the differential push-pull signal or the track error signal amplitude by the three-beam method does not fall below a desired value.
If the permissible decrease rate is set to A, an error in the phase difference between the 0th-order light and the 1st-order diffracted light may be suppressed so as not to be smaller than A.
From the above,
... (Formula 14)
... (Formula 15)
The pitch P may be set so as to satisfy (Equation 14) and (Equation 15).
For example, as described above, when the pitch P is 150 μm and cos β is 0.0247, assuming that the drop from the ideal amplitude of the track error signal to 90% is an allowable value, the wavelength λ 1 is 405 nm and the wavelength λ 1 When the track pitch of the optical recording information medium 11 with respect to the light beam is 0.27 to 0.4 μm, the wavelength λ 2 is 780 nm, and the track pitch of the optical recording information medium 12 with respect to the light beam with the wavelength λ 2 is 1.05 to 1.4 μm. The first-order diffracted light of the first
(効果)
本実施形態に示す回折格子9は、トラッキングエラー信号のオフセットの発生を低減するための3ビームを用いたトラッキングエラー信号を検出するにあたり、単一の回折面9bで波長の異なる2種類の光を3分割するため、少ない部品点数と生産工程で光ピックアップを提供することができる。
また3種類の光を用いる場合も、残りの光について不要回折光の発生を回避した回折格子であるため、光利用効率の低下を抑制した光ピックアップを提供できる。
さらに、異なる波長の光束を単一の対物レンズで集光する場合においても、最隣接案内溝を用いトラッキングエラー信号を得ることができ、回折格子の回転調整マージンが大きい3ビームを生成することができる。
なお、本実施形態はSF6の材料を用いたが、使用波長、トラックピッチとトラッキング信号の検出方式や対物レンズの焦点距離に合わせて、回折格子の材料や溝深さ、ピッチを選択すれば良い。
(effect)
The
Even when three types of light are used, since the diffraction grating avoids generation of unnecessary diffracted light for the remaining light, it is possible to provide an optical pickup in which a decrease in light use efficiency is suppressed.
Furthermore, even when light beams of different wavelengths are collected by a single objective lens, a tracking error signal can be obtained using the nearest guide groove, and three beams with a large rotation adjustment margin of the diffraction grating can be generated. it can.
In this embodiment, the SF6 material is used. However, the diffraction grating material, groove depth, and pitch may be selected in accordance with the wavelength used, the track pitch and tracking signal detection method, and the focal length of the objective lens. .
[第2実施形態]
本実施形態は波長の異なる3つの光を3分割にする回折格子を備える光ピックアップを示す。構成や用いた対物レンズ6は、第1実施形態と同様である。
(回折格子)
3つの光を3分割する回折格子の構成を図8に示す。この回折格子9は基板9aの両面に第一、第二の回折面9b、9cが形成されている。片面は第1実施形態で示したような波長の異なる2種類の波長、例えばλ1とλ3に対応した第一の回折面9bである。残りの片面にはλ2に対応した第二の回折面9cが形成されている。本実施形態の回折格子9の材料はSF6とする。第一の回折面9bの溝深さは、第1実施形態と同様4.15umとする。このときの各波長の効率は表1に示した。また、第二の回折面9cの溝深さは例えば0.94umとする。このときの各波長の効率は表4に示す。第一の光源1a光は略100%透過、第二の光源1bの光は−1次、0次、+1次光が1:9.8:1の比率で3分割され、第三の光源1cの光は97%透過する。したがって、第一の回折面9bでは、第一と第三の光源1a、1cの光が3分割され、第二の光源1bの光は透過し、第二の回折面9cでは第二の光源1bの光が3分割され、第一と第三の光源1a、1cの光が透過するため、不要な回折光を発生させることなく、同一基板を用いて、波長の異なる3つの種類の光を3分割することができる。
表4
[Second Embodiment]
This embodiment shows an optical pickup provided with a diffraction grating that divides three lights having different wavelengths into three. The configuration and the objective lens 6 used are the same as those in the first embodiment.
(Diffraction grating)
FIG. 8 shows the configuration of a diffraction grating that divides three lights into three. The
Table 4
3分割された光は、それぞれトラックピッチの異なる情報記録媒体上で必要とされるスポット間隔でそれぞれの光情報記録面上に集光される必要がある。
例えば、第一と第二の光源1a、1bの光に対してはトラックエラー信号に差動プッシュプル法を用い、第三の光源1cの光に対しては3ビーム法を用いる。
第一の回折面9bのピッチPは第1実施形態で示した通り、150μmであり、第三の光源1cの波長λ3に対しては、トラックピッチTP3に対して1/4トラックずれて回折格子の角度βを調整すると、波長λ1に対しては図6に示すようにトラックピッチTP1に対して1/2トラックずれて0次光の光スポットS0と1次回折光の光スポットS1が集光している状態となる。第一の光源1aの光と第三の光源1cの光は第二の回折面9cは透過する。第二の回折面9cは第二の光源1bの光のみ3分割する。
回折格子9のピッチを例えば106μmとすると、1次回折角αは0.36°となる。対物レンズ6の焦点距離fが2.4mmの時、Δ2は15μmとなり、第二の光源1bの光は1/2トラックずれて0次光の光スポットと1次回折光nの光スポットが集光している状態となる。
そして、第一、第二の光源1a、1bの波長λ1、λ2において0次光のプッシュプル信号と±1次回折光のプッシュプル信号の差を演算する差動プッシュプル法を用い、第三の光源1cの光においては3ビーム法を用いてトラッキングエラー信号を検出することができる。
The light divided into three needs to be condensed on each optical information recording surface at a spot interval required on each information recording medium having a different track pitch.
For example, the differential push-pull method is used for the track error signal for the light from the first and second
As shown in the first embodiment, the pitch P of the first
If the pitch of the
Then, using the differential push-pull method for calculating the difference between the push-pull signal of the 0th order light and the push-pull signal of ± 1st order diffracted light at the wavelengths λ 1 and λ 2 of the first and second
(効果)
本実施形態において示した回折格子9は、トラッキングエラー信号のオフセットの発生を低減するための3ビームを用いたトラッキングエラー信号を検出するにあたり、第一及び第二の回折面9b、9cだけで3波長の3ビームを生成することができる。
従って、3種類の光に対応した回折格子を同一基板上に形成したり、張り合わせたりすることで容易に一体形成できるため、少ない部品点数と生産工程で光ピックアップを提供することができる。
また不要回折光の発生を回避した回折格子であるため、光利用効率の低下を抑制した光ピックアップを提供できる。
なお、この場合も回折格子の材料としてSF6を用いたが、使用波長、トラックピッチとトラッキング信号の検出方式や対物レンズの焦点距離に合わせて、回折格子の材料や溝深さ、ピッチを選択すれば良い。
(effect)
The
Therefore, since diffraction gratings corresponding to three types of light can be easily formed integrally on the same substrate or bonded together, an optical pickup can be provided with a small number of parts and a production process.
In addition, since the diffraction grating avoids generation of unnecessary diffracted light, an optical pickup that suppresses a decrease in light utilization efficiency can be provided.
In this case, SF6 is used as the material of the diffraction grating. However, the material of the diffraction grating, the groove depth, and the pitch can be selected according to the wavelength used, the track pitch and tracking signal detection method, and the focal length of the objective lens. It ’s fine.
[第3実施形態]
(構成)
図9は第3実施形態に係る光ピックアップの全体構成示した概略図である。なお、図1と同一ブロックには同一符号を付して詳細な説明は省略する。
この図9に示す光ピックアップは、上記図1に示した第1実施形態とは、回折格子と対物レンズの構成が異なる。また記録又は再生を行う光情報記録媒体の種類も異なるものとされる。
この場合、3種類の光情報記録媒体として、透明基板厚さt1の光情報記録媒体(青色レーザ使用次世代高密度光ディスク)14と、透明基板の厚さt2の光情報記録媒体(DVD)12と、透明基板の厚さt3を有する光情報記録媒体(CD)13として説明する。ここで、透明基板の厚さt1=0.6mm、t2=0.6mm、t3=1.2mmである。また、各光情報記録媒体11、12、13のトラックピッチTP1、TP2、TP3は、例えばTP1=0.32um、TP2=0.74um、TP=1.2umとする。
また、各光情報記録媒体のトラックピッチTP1、TP2、TP3は、例えばTP1=0.44um、TP2=0.74um、TP3=1.2umとする。
またこの場合の対物レンズ21の開口数は第一の光源1aの光に対してはNA0.65、第二の光源1bの光に対してはNA0.65、第三の光源1cの光に対しては、NA0.45とする。
[Third Embodiment]
(Constitution)
FIG. 9 is a schematic view showing the overall configuration of the optical pickup according to the third embodiment. The same blocks as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
The optical pickup shown in FIG. 9 differs from the first embodiment shown in FIG. 1 in the configuration of the diffraction grating and the objective lens. Also, the type of optical information recording medium on which recording or reproduction is performed is different.
In this case, as the three types of optical information recording media, an optical information recording medium (next-generation high-density optical disk using blue laser) 14 having a transparent substrate thickness t1 and an optical information recording medium (DVD) 12 having a transparent substrate thickness t2 are used. And an optical information recording medium (CD) 13 having a transparent substrate thickness t3. Here, the thickness t1 = 0.6 mm, t2 = 0.6 mm, and t3 = 1.2 mm of the transparent substrate. The track pitches TP1, TP2, and TP3 of the optical
Further, the track pitches TP1, TP2, and TP3 of each optical information recording medium are, for example, TP1 = 0.44 μm, TP2 = 0.74 μm, and TP3 = 1.2 μm.
In this case, the numerical aperture of the
(回折格子)
次に本実施形態の回折格子の構成を説明するが、本実施形態の回折格子は第本実施形態の回折格子と構成が同じであるため図8を参照しながら説明する。
3つの光を3分割する回折格子22は図8に示す基板22aの両面に第一及び第二の回折面22b、22cが形成されている。片面には第1実施形態で示したような波長の異なる2種類の波長、例えば波長λ1とλ2に対応した第一の回折面22bである。残りの片面には波長λ3に対応した第二の回折面22cが形成されている。なお、本実施形態の回折格子22の材料もこれまで同様SF6とする。
第一の回折面22bの溝深さは0.87mとする。このときの各波長の効率は表5で示した。また第二の回折面22cの溝深さは例えば10.78umとする。このときの各波長の効率は表5で示す。表5より、第一の回折面22bでは、第一と第二の光源1a、1bの光が3分割され、第三の光源1cの光は透過し、第二の回折面22cでは第三の光源1cの光が3分割され、第一と第二の光源1a、1bの光は透過するため、不要な回折光を発生させることなく、同一基板を用いて、波長の異なる3つの種類の光を3分割することができる。
表5
(Diffraction grating)
Next, the configuration of the diffraction grating of the present embodiment will be described. Since the configuration of the diffraction grating of the present embodiment is the same as that of the diffraction grating of the present embodiment, the description will be given with reference to FIG.
The
The groove depth of the first
Table 5
3分割された光は、必要とされるスポット間隔でそれぞれの情報記録面上に集光される必要がある。本実施形態では差動プッシュプルを用いたトラッキングエラー信号を検出する。
第一の回折面22bのピッチPは106μmであり、波長λ1の1次回折角αは0.22°、λ2の1次回折角αは0.36°である。Δはそれぞれ9.9umと15umとなる。これは、第一、第二の光源1a、1b光に対しては、1/2トラックずれて0次光と1次回折光が集光している状態となる。
第二の回折面22cは、第三の光源1cの光のみ3分割する。
回折格子22のピッチを例えば77μmとすると、1次回折角αは0.58°となる。対物レンズ21の焦点距離fが2.4mmの時、Δは24.3μmとなり、第三の光源1cの光は1/2トラックずれて0次光と1次回折光が集光している状態となる。
このように第一の回折面22bで第一と第二の光源1a、1bの光を3分割にし、第二の回折面22cで第三の光源の光を3分割にすることで3種類の波長において差動プッシュプルを用いてトラッキングエラー信号を検出することができる。
また、式14、15から、用いるトラックピッチや回折格子はある幅をもって自由に選択することができる。
例えば上記に示したように、ピッチPが106um、cosβが0.0247の場合、トラックエラー信号の理想的な振幅から90%までの低下を許容値とすると、波長λ1を405nm、波長λ1の光束に対する光記録情報媒体14のトラックピッチを0.38〜0.57um、波長λ2を660nm、波長λ2の光束に対する光記録情報媒体12のトラックピッチを0.62〜0.9umであれば、差動プッシュプル法を用いて、トラックエラー信号を検出すれば、0次光と1次回折光の位相差による振幅低減が90%以内に抑えられた信号を検出することができる。
The light divided into three needs to be condensed on each information recording surface at a required spot interval. In this embodiment, a tracking error signal using a differential push-pull is detected.
The pitch P of the first
The second
If the pitch of the
As described above, the first
Further, from the
For example, as described above, when the pitch P is 106 μm and cos β is 0.0247, assuming that the drop from the ideal amplitude of the track error signal to 90% is an allowable value, the wavelength λ 1 is 405 nm and the wavelength λ 1 The track pitch of the optical
(効果)
本実施形態で示す回折格子22は、トラッキングエラー信号のオフセットの発生を低減するため差動プッシュプル信号を用いたトラッキングエラー信号を検出するにあたり、二種類の格子定数で波長の異なる3種類の光を3分割するため、2つの回折面だけで3波長の3ビームを生成することができる。
従って、3種類の光に対応した回折格子を同一基板上に形成したり、張り合わせたりすることで容易に一体形成できるため、少ない部品点数と生産工程で光ピックアップを提供することができる。
また不要回折光の発生を回避した回折格子であるため光利用効率の低下を抑制した光ピックアップを提供できる。
なお、この場合も回折格子の材料としてSF6を用いたが、使用波長、トラックピッチとトラッキング信号の検出方式や対物レンズの焦点距離に合わせて、回折格子の材料や溝深さ、ピッチを選択すれば良い。
(effect)
The
Therefore, since diffraction gratings corresponding to three types of light can be easily formed integrally on the same substrate or bonded together, an optical pickup can be provided with a small number of parts and a production process.
In addition, since the diffraction grating avoids generation of unnecessary diffracted light, an optical pickup that suppresses a decrease in light utilization efficiency can be provided.
In this case, SF6 is used as the material of the diffraction grating. However, the material of the diffraction grating, the groove depth, and the pitch can be selected according to the wavelength used, the track pitch and tracking signal detection method, and the focal length of the objective lens. It ’s fine.
[第4実施形態]
回折格子9(22)は、検出方式に合わせて、0次回折光と1次回折光のトラック信号の位相差を最適にするために、0次回折光と1次回折光の情報記録面上のスポット位置を図4、図5に示したように適切な位置に調整する。調整は光軸を回転軸とした回折格子の回転調整を行う。この時、一体に形成されている場合は、最も波長の短い第一の光源1aの光の0次回折光と1次回折光の情報記録面上のスポット位置が最適になるように、回転調整を行うことが望ましい。これは、第一の光源1aの光が0次回折光と1次回折光のスポット間隔Δに対するトラックピッチの比率が小さいためである。この比率が小さいと、回転角度誤差が発生した時の1次回折光のスポット位置ずれが大きく、3ビームを用いたトラック信号の振幅低下の影響が大きくなってしまう。
このように回転角度誤差のマージンが最も小さい光を用いて、一体の回折格子を回転調整することで、安定したトラッキングエラー信号を容易に得ることができる。
第一、第二の回折面9b(22b)、9c(22c)が別々の基板上に形成されている場合は、それぞれ回折格子の回転調整をすることができれば、0次回折光と1次回折光の情報記録面上のスポット位置をそれぞれ最適に調整でき、安定したトラッキングエラー信号を得ることができる。
[Fourth Embodiment]
The diffraction grating 9 (22) adjusts the spot position on the information recording surface of the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light in order to optimize the phase difference between the track signals of the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light according to the detection method. Adjust to an appropriate position as shown in FIGS. Adjustment is performed by rotating the diffraction grating about the optical axis. At this time, if they are integrally formed, the rotation adjustment is performed so that the spot positions of the light of the first
Thus, a stable tracking error signal can be easily obtained by rotating and adjusting the integral diffraction grating using light having the smallest rotation angle error margin.
If the first and second
[第5実施形態]
次に第5実施形態に係る光ピックアップについて説明する。
(回折格子)
図10(a)に示すように回折格子31は、3つの基板32a、33a、34aに夫々格子定数の異なる第一、第二、第三の回折面32b、33b、34bが形成されている。この場合、第一の回折面32bは第一の光源1aの光を3ビームに分割し、第二、第三の光源1b、1c光を透過する。第二の回折面33bは第二の光源1bの光を3ビームに分割し、第一、第三の光源1a、1c光を透過する。第三の回折面34bは第三の光源1cの光を3ビームに分割し、第一、第二の光源1a、1bの光を透過する。この場合も回折格子の材料はSF6とする。回折面の溝深さと、各波長における回折効率を表6に示す。
また、回折格子31は、図10(b)に示すように、第二、第三の回折面33b、34bを基板34aの両面に貼り合わせるようにして構成することも可能である。
[Fifth Embodiment]
Next, an optical pickup according to a fifth embodiment will be described.
(Diffraction grating)
As shown in FIG. 10A, in the
Further, as shown in FIG. 10B, the
(効果)
本実施形態の回折格子は、不要な回折光を発生させることなく、波長の異なる3つの種類の光を3分割することができる。
また、それぞれ固有に格子定数を設定できるため、各波長において光情報記録媒体の種類に合わせて検出方式を自由に選択できる。また光記録情報装置のシークずれや分割受光素子間のクロストーク等のマージンを広く取るような回折格子、製造上容易に作成可能な回折格子といったように、設計の自由度を広くすることができる。
さらに、個々に回転角度の調整が可能なため、0次回折光と1次回折光の情報記録面上のスポット位置をそれぞれ最適に調整でき、安定したトラッキングエラー信号を得ることができる。
また、例えば回転角度調整誤差のマージンが広い第二、第三の回折面を同一基板上に形成し、一体に回転角度調整を可能としてもよい。それぞれ個々の基板に形成するよりは、1つの格子の方向を調整することで、他方の格子の方向も好適な方向に設定されるため、回折格子の調整に要する時間を短縮することができる。
表6
(effect)
The diffraction grating of this embodiment can divide three types of light having different wavelengths into three without generating unnecessary diffracted light.
Moreover, since the lattice constant can be set uniquely, the detection method can be freely selected according to the type of the optical information recording medium at each wavelength. In addition, the degree of freedom in design can be widened, such as a diffraction grating that allows a wide margin such as seek shift of the optical recording information device and crosstalk between divided light receiving elements, and a diffraction grating that can be easily manufactured. .
Furthermore, since the rotation angle can be individually adjusted, the spot positions of the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light on the information recording surface can be optimally adjusted, and a stable tracking error signal can be obtained.
Further, for example, the second and third diffractive surfaces having a wide margin for the rotation angle adjustment error may be formed on the same substrate so that the rotation angle can be adjusted integrally. Rather than forming on each individual substrate, adjusting the direction of one grating also sets the direction of the other grating to a suitable direction, so that the time required for adjusting the diffraction grating can be shortened.
Table 6
[第6実施形態]
次に第6実施形態に係る光ピックアップについて説明する。
第6実施形態に係る光ピックアップは波長の異なる3つの光を3分割する回折格子を備える。なお、構成や用いた対物レンズは第1実施形態と同様であるため図示は省略する。
(回折格子)
本実施形態の回折格子は図2に示すように基板9aの一面だけに、回折面9bが形成されている。材料はSF6としたときの、溝深さに対する各波長の効率を図11に示す。
図11より溝深さを5.09μmとするときの各波長の効率を表7に示す。第一、第二、第三の光はそれぞれ、−1次、0次、+1次光が1:8.4:1、1:9.8:1、1:7.5:1の比率で3分割される。単一の回折面で波長の異なる3つの種類の光を適度な回折効率で、3分割にすることができる。
表7
3分割された光はそれぞれトラックピッチの異なる情報記録媒体上で、検出方式に合わせて必要とされるスポット間隔と角度で情報記録面上に集光される必要がある。
例えばピッチを150umとすると、第三の光源1cの光に対しては、1/4トラック第一の光源1aの光に対しては1/2トラックずれて0次光と1次回折光が集光している状態となるため、それぞれ3ビーム法と差動プッシュプル法でトラッキングエラー信号を得ることができる。しかしながら、第二の光源1bの光に対しては3/8トラック程度ずれて、0次光と1次回折光が集光している状態となる。そのため、3ビーム法の場合は1/4トラック、差動プッシュプル法の場合は1/2トラックずれて0次光と1次回折光が集光している状態になるように回折格子の回転角度を調整すればよい。
本実施形態では、第二の光源1bの光のみ異なる角度に調整しているが、各波長に応じて回転角度を切り換えても良い。回転角度の切り換えは、組付け時に使用波長に応じた角度を設定してもよい。また、光記録情報装置が動作するごとに、トラッキングエラー信号の振幅が最大になるよう調整すれば、常により安定したトラッキングエラー信号を得ることができる。
[Sixth Embodiment]
Next, an optical pickup according to the sixth embodiment will be described.
The optical pickup according to the sixth embodiment includes a diffraction grating that divides three lights having different wavelengths into three. Since the configuration and the objective lens used are the same as those in the first embodiment, illustration is omitted.
(Diffraction grating)
In the diffraction grating of this embodiment, as shown in FIG. 2, a
From FIG. 11, Table 7 shows the efficiency of each wavelength when the groove depth is 5.09 μm. The first, second, and third lights are in the ratio of −1st order, 0th order, and + 1st order light in the ratio of 1: 8.4: 1, 1: 9.8: 1, and 1: 7.5: 1, respectively. Divided into three. Three types of light having different wavelengths on a single diffractive surface can be divided into three parts with appropriate diffraction efficiency.
Table 7
The light divided into three parts needs to be condensed on the information recording surface on the information recording medium having different track pitches at the spot interval and angle required for the detection method.
For example, when the pitch is 150 μm, the 0th-order light and the 1st-order diffracted light are condensed with a shift of 1/2 track with respect to the light of the third light source 1c and the light of the 1/4
In the present embodiment, only the light of the second
(効果)
本実施形態で示す回折格子は、トラッキングエラー信号のオフセットの発生を低減するための3ビームを用いたトラッキングエラー信号を検出するにあたり、一種類の格子定数で波長の異なる3種類の光を3分割するため、単一の回折面だけ備えていればよく、少ない部品点数で光ピックアップを提供することができる。
信号の記録、再生するため光情報記録装置が動作するたびに、回折格子の回転角度を調整するため、常に安定したトラッキングエラー信号を得ることができる。
(effect)
The diffraction grating shown in the present embodiment divides three types of light having different wavelengths with one type of grating constant into three when detecting a tracking error signal using three beams for reducing the occurrence of tracking error signal offset. Therefore, it is only necessary to provide a single diffractive surface, and an optical pickup can be provided with a small number of parts.
Since the rotation angle of the diffraction grating is adjusted each time the optical information recording apparatus operates for recording and reproducing signals, a stable tracking error signal can be obtained at all times.
[第7実施形態]
図12は本実施形態の光情報記録装置の構成を示した図である。
この図12に示す光情報記録装置は、前記第1実施形態から第6実施形態のいずれかの光ピックアップを用いて、光記録情報媒体に対する情報の再生、記録、消去のうちの、少なくとも一つを行う装置である。
光記録再生装置はスピンドルモータ42、送りモータ44および光学ピックアップ41等により概略構成されており、これらは光記録再生装置全体を制御するシステムコントローラ46により制御される。そして、光ピックアップのトラッキング方向への移動は、送りモータ44とで構成される制御駆動手段により行われる。たとえば、光記録情報媒体40を再生する場合、システムコントローラ46からのコントロール信号がサーボ制御回路45と変復調回路43に供給される。
サーボ制御回路45では、スピンドルモータ42を設定された回転数で回転させるとともに送りモータ44を駆動する。
変復調回路43には、光ピックアップ41の光検出器により検出されたフォーカシングエラー信号、トラッキングエラー信号および光記録情報媒体40の何処を読み出しているかの位置情報等が供給される。フォーカシングエラー信号およびトラッキングエラー信号はシステムコントローラ46を介してサーボ制御回路45に供給される。
サーボ制御回路45は、フォーカシング制御信号によってアクチュエータのフォーカシングコイルを駆動し、トラッキング制御信号によってアクチュエータのトラッキングコイルを駆動する。トラッキング制御信号の低域成分はシステムコントローラ46を介してサーボ制御回路45に供給され、送りモータ44を駆動する。これらによって、フォーカシングサーボ、トラッキングサーボおよび送りサーボのフィードバックサーボが行われる。
また、光記録情報媒体40の何処を読み出しているかの位置情報は変復調回路43により処理され、スピンドル制御信号としてスピンドルモータ42に供給され、光記録情報媒体40の再生位置に応じた所定の回転数に制御駆動され、ここから実際の再生が開始される。そして、変復調回路43により処理されて復調された再生データは外部回路47を介して外部に伝送される。
[Seventh Embodiment]
FIG. 12 is a diagram showing the configuration of the optical information recording apparatus of this embodiment.
The optical information recording apparatus shown in FIG. 12 uses at least one of reproduction, recording, and erasing of information with respect to the optical recording information medium using the optical pickup of any of the first to sixth embodiments. It is a device that performs.
The optical recording / reproducing apparatus is roughly constituted by a
In the servo control circuit 45, the
The modulation /
The servo control circuit 45 drives the focusing coil of the actuator by a focusing control signal, and drives the tracking coil of the actuator by a tracking control signal. The low frequency component of the tracking control signal is supplied to the servo control circuit 45 via the system controller 46 to drive the feed motor 44. As a result, feedback servo of focusing servo, tracking servo, and feed servo is performed.
Also, the position information of where the optical recording information medium 40 is read is processed by the modulation /
データを記録する場合、フォーカシングサーボ、トラッキングサーボおよび送りサーボのフィードバックサーボをかけるまでは再生と同様の過程を経る。
外部回路47を介して入力される入力データを光記録情報媒体40の何処に記録するかのコントロール信号が、システムコントローラ46からサーボ制御回路45および変復調回路43に供給される。
サーボ制御回路45では、スピンドルモータ42を所定の回転数に制御するとともに、送りモータ44を駆動して光ピックアップ41を情報記録位置に移動させる。
また、外部回路47を介して変復調回路43に入力された入力信号は、記録フォーマットに基づく変調が行われ、光ピックアップ41に供給される。光ピックアップ41では出射光の変調および出射光パワーが制御されて、光記録情報媒体40への記録が開始される。
再生専用の光再生装置および記録と再生の両方可能な光記録再生装置に具備される光ピックアップ41に本発明のピックアップが構成されていれば、波長の異なる2種類以上の光情報記録媒体を安定に記録、再生、消去することができ、かつ小型で部品点数や調整工程が少ない光情報記録装置を提供することができる。
When data is recorded, a process similar to that of reproduction is performed until the feedback servo of the focusing servo, tracking servo, and feed servo is applied.
A control signal indicating where the input data input via the external circuit 47 is to be recorded on the optical recording information medium 40 is supplied from the system controller 46 to the servo control circuit 45 and the
In the servo control circuit 45, the
The input signal input to the modulation /
If the optical pickup 41 of the present invention is configured in an optical pickup 41 provided in a reproduction-only optical reproduction apparatus and an optical recording / reproduction apparatus capable of both recording and reproduction, two or more types of optical information recording media having different wavelengths can be stably used. In addition, it is possible to provide an optical information recording apparatus which can be recorded, reproduced and erased, and which is small in size and has few parts and adjustment processes.
1 半導体レーザ、2 コリメートレンズ、3 ビームスプリッタ、4 プリズム、5 1/4波長板、6 21 対物レンズ、8 検出レンズ、9 22 回折格子、9a 基板、9b 9c 22b 22c 32b 33b 34b 回折面、10 受光素子、11 12 13 14 40 光情報記録媒体、41 光ピックアップ、42 スピンドルモータ、43 変復調回路、44 送りモータ、45 サーボ制御回路、46 システムコントローラ、57 外部回路
DESCRIPTION OF
Claims (9)
波長の異なる3つの光束を出射する第一、第二、第三の光源と、
前記光源から出射された光束を前記光情報記録媒体に集光させる集光光学系と、
前記光情報記録媒体により反射した戻り光を受光する受光素子と、
前記光源と光情報記録媒体との間に設けられ、複数の溝が形成されていると共に、前記光源からの2つ以上の光束を少なくとも3ビームに分離する複数の溝が形成されている回折格子と、を備え、
前記第一、第二、第三の光源からの光束の波長を夫々λ1、λ2、λ3、波長λ1、λ2の光束に対して、0次光と1次回折光との3つ以上のビームに分離する回折面の格子方向と光情報記録媒体の半径方向とのなす角度をβとし、
波長λ1の光束に対する前記対物レンズの焦点距離をf1、光記録情報媒体のトラックピッチをTP1、波長λ2の光束に対する前記対物レンズの焦点距離をf2、光記録情報媒体のトラックピッチをTP2とし、且つm1、m2は正の整数、l1、l2は1又は2の正の整数、Aはトラックエラー信号振幅低下率の許容値としたとき、
前記回折格子のピッチPは、
を満足するように決定されることを特徴とする光ピックアップ。 In an optical pickup that performs one or more of recording, reproducing, and erasing information on three or more types of optical information recording media,
First, second, and third light sources that emit three light beams having different wavelengths;
A condensing optical system for condensing the light beam emitted from the light source onto the optical information recording medium;
A light receiving element for receiving the return light reflected by the optical information recording medium;
A diffraction grating provided between the light source and the optical information recording medium, having a plurality of grooves and a plurality of grooves for separating two or more light beams from the light source into at least three beams And comprising
The light beams from the first, second, and third light sources have three wavelengths, λ 1 , λ 2 , λ 3 , and wavelengths λ 1, λ 2 , zero-order light and first-order diffracted light, respectively. The angle formed by the grating direction of the diffraction surface separated into the above beams and the radial direction of the optical information recording medium is β,
The focal length of the objective lens with respect to the light beam with wavelength λ 1 is f 1 , the track pitch of the optical recording information medium is TP 1 , the focal length of the objective lens with respect to the light beam with wavelength λ 2 is f 2 , and the track pitch of the optical recording information medium is Is TP 2 and m 1 and m 2 are positive integers, l 1 and l 2 are positive integers of 1 or 2, and A is a permissible value of the rate of decrease in track error signal amplitude,
The pitch P of the diffraction grating is
An optical pickup characterized by being determined to satisfy
前記回折格子は、前記第一の光源からの光束と前記第二の光源からの光束に対しては0次光と1次回折光との3つ以上のビームに分離し、前記第三の光源からの光束に対しては1次以上の回折効率が略ゼロとなる溝形状を有する回折面を有することを特徴とする光ピックアップ。 The optical pickup according to claim 1,
The diffraction grating separates the light beam from the first light source and the light beam from the second light source into three or more beams of zero-order light and first-order diffracted light, and from the third light source. An optical pickup having a diffractive surface having a groove shape in which the diffraction efficiency of the first-order or higher is substantially zero with respect to the luminous flux.
前記第一、第二、第三の光源からの光束の波長を夫々λ1、λ2、λ3、前記回折格子を形成する材料の波長λ1の光束に対する屈折率をn1、波長λ2の光束に対する屈折率をn2、波長λ3の光束に対する屈折率をn3、とした場合、
前記回折面の溝深さd、溝幅比qは、
を満足するように決定されることを特徴とする光ピックアップ。 In the optical pickup according to claim 1 or 2,
The wavelengths of the light beams from the first, second, and third light sources are λ 1 , λ 2 , and λ 3 , respectively, and the refractive index for the light beam of wavelength λ 1 of the material forming the diffraction grating is n 1 and the wavelength λ 2. Where n 2 is the refractive index of the light beam and n 3 is the refractive index of the light beam having the wavelength λ 3 .
The groove depth d and groove width ratio q of the diffractive surface are:
An optical pickup characterized by being determined to satisfy
前記回折格子は、前記第三の光源からの光束に対しては0次光と1次回折光との3つ以上のビームに分離し、前記第一、第二の光源からの光束に対しては1次以上の回折効率が略ゼロとなる第二の回折面を設けたことを特徴とする光ピックアップ。 In the optical pickup according to claim 1 or 3,
The diffraction grating separates the light flux from the third light source into three or more beams of zero-order light and first-order diffracted light, and the light flux from the first and second light sources. An optical pickup comprising a second diffractive surface in which the first-order or higher diffraction efficiency is substantially zero.
前記第一、第二、第三の光源からの光束の波長を夫々λ1、λ2、λ3、前記回折格子を形成する材料の波長λ1の光束に対する屈折率をn1、波長λ2の光束に対する屈折率をn2、波長λ3の光束に対する屈折率をn3、とした場合、
前記第二の回折面の溝深さd、溝幅比qは、
を満足するように決定されることを特徴とする光ピックアップ。 The optical pickup according to claim 4,
The wavelengths of the light beams from the first, second, and third light sources are λ 1 , λ 2 , and λ 3 , respectively, and the refractive index for the light beam of wavelength λ 1 of the material forming the diffraction grating is n 1 and the wavelength λ 2. Where n 2 is the refractive index of the light beam and n 3 is the refractive index of the light beam having the wavelength λ 3 .
The groove depth d and groove width ratio q of the second diffractive surface are:
An optical pickup characterized by being determined to satisfy
前記回折格子の2つの回折面が、光軸を中心として一体回転可能な状態で保持されていることを特徴とする光ピックアップ。 In the optical pickup according to claim 4 or 5,
2. An optical pickup characterized in that two diffraction surfaces of the diffraction grating are held so as to be integrally rotatable about an optical axis.
前記回折格子の光軸を回転軸とした回転調整は、波長のより短い光を用いて行うことを特徴とする光ピックアップ。 An optical pickup characterized in that the rotation adjustment using the optical axis of the diffraction grating as a rotation axis is performed using light having a shorter wavelength.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005072028A JP4570992B2 (en) | 2005-03-14 | 2005-03-14 | Optical pickup and optical information recording apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005072028A JP4570992B2 (en) | 2005-03-14 | 2005-03-14 | Optical pickup and optical information recording apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006252739A JP2006252739A (en) | 2006-09-21 |
| JP4570992B2 true JP4570992B2 (en) | 2010-10-27 |
Family
ID=37093028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005072028A Expired - Fee Related JP4570992B2 (en) | 2005-03-14 | 2005-03-14 | Optical pickup and optical information recording apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4570992B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5339975B2 (en) * | 2008-03-13 | 2013-11-13 | キヤノン株式会社 | Phase grating used for X-ray phase imaging, X-ray phase contrast image imaging apparatus using the phase grating, X-ray computed tomography system |
| JP7745170B2 (en) * | 2021-03-17 | 2025-09-29 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | optical multiplexer |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003006891A (en) * | 2001-06-21 | 2003-01-10 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | Optical pickup |
| WO2003075267A1 (en) * | 2002-03-06 | 2003-09-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical head device and optical information device using this, and computer, optical disk player, car navigation system, optical disy recorder and optical disk server using this optical information device |
| JP2006073042A (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Asahi Glass Co Ltd | Diffraction element and optical head device |
| JP2006236477A (en) * | 2005-02-24 | 2006-09-07 | Sony Corp | Optical pickup and optical disc apparatus |
-
2005
- 2005-03-14 JP JP2005072028A patent/JP4570992B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2006252739A (en) | 2006-09-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4841401B2 (en) | Optical pickup device | |
| KR20050031938A (en) | Optical pick-up device and optical information recording reproducing apparatus | |
| JP4833797B2 (en) | Optical pickup and optical information processing apparatus | |
| JP4570992B2 (en) | Optical pickup and optical information recording apparatus | |
| JP5024041B2 (en) | Objective optical element for optical pickup device, optical element for optical pickup device, objective optical element unit for optical pickup device, and optical pickup device | |
| JP4341416B2 (en) | Diffractive optical element and optical pickup device | |
| US6975576B1 (en) | Optical head device and disk drive system having first and second light sources for emitting light beams of different wavelengths | |
| JP2010528399A (en) | Hologram element, compatible optical pickup having the same, and optical information recording medium system employing the same | |
| KR100546351B1 (en) | Compatible optical pickups and optical recording and / or reproducing apparatus employing the same | |
| JP4400326B2 (en) | Optical pickup optical system, optical pickup device, and optical disk drive device | |
| US20100027402A1 (en) | Optical head device and optical disc apparatus | |
| JP4547292B2 (en) | Optical pickup and optical information processing apparatus | |
| JP4329611B2 (en) | Optical pickup and optical recording medium recording / reproducing apparatus | |
| CN100454049C (en) | Optical pickup and optical disc device | |
| JP2007317348A (en) | Optical pickup and optical information processing apparatus | |
| JP3970254B2 (en) | Optical pickup device | |
| JP4314133B2 (en) | Optical pickup device and optical disk drive device equipped with the same | |
| CN101013583B (en) | Optical head | |
| JP2005129204A (en) | Optical pickup optical system, optical pickup device, and optical information recording and reproducing device | |
| CN100501847C (en) | optical pickup device | |
| JP2005196930A (en) | Diffractive optical element and optical pickup device | |
| JP2007250123A (en) | Optical pickup device | |
| JP4501275B2 (en) | Optical head, light emitting / receiving element, optical recording medium recording / reproducing apparatus, and track discrimination signal detecting method | |
| JP2005339762A (en) | Optical pickup and optical disc apparatus | |
| JP4573211B2 (en) | Objective optical element and optical pickup device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080218 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091119 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100209 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100402 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100511 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100706 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100727 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100811 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130820 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |