JP3823892B2

JP3823892B2 - 光量検出器および光ピックアップ装置

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Publication number: JP3823892B2
Application number: JP2002220778A
Authority: JP
Inventors: 幸洋山本
Original assignee: Teac Corp
Current assignee: Teac Corp
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2022-07-30
Also published as: US20040081050A1; JP2004063009A; US7092346B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の波長の光を受けて光量を検出する光量検出器および複数のレーザ光源を有する光ピックアップ装置の光学部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ディスクにレーザ光を照射する光ピックアップ装置において、各々異なる波長のレーザ光を照射する光ピックアップ装置が知られている。光ディスクには、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ（Ｗ）、ＤＶＤ等の異なる規格のメディアが存在しており、異なるメディアにおいてデータの記録、再生に用いるレーザ光の波長が異なる場合がある。このように使用レーザ光の波長が異なる場合には、光ディスク駆動装置には、メディアに適した波長のレーザ光を出力可能な光源を備えた光ピックアップを設けることが必要となる。最近の光ディスク駆動装置では、異なる規格の光ディスクを利用可能とし、さらに光ピックアップを共用して装置コストの低減を図ったものが提案されている。該光ピックアップでは、通常は、異なる波長のレーザ光を出力する光源をそれぞれ用意し、各光源から出力されるレーザ光の光路を合流させ、合流以降の光学系を共通にして単一の光ピックアップ装置としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、レーザ光を光ディスク上に結像させ、信号を良好に記録し、かつ良好に再生するには、レーザ光の光強度を適切にして光ディスクに照射することが必要である。ところでレーザ光源では、周囲温度等によって出力が変動して光ディスクに照射されるレーザ光の光強度が変化するという現象は避けられない。そこで、レーザ光源から出力されるレーザ光を光量検出素子によってモニタし、該モニタ結果に基づいてレーザ光源への流入電量を調整してレーザ光の出力を制御する手段が講じられている。また、光強度は、記録する光ディスクや記録する信号の状態に従って最適値が異なる。このため、上記にように複数の波長のレーザ光を用いる光ピックアップ装置では、各レーザ光源毎に独立して制御することが必要になる。
【０００４】
図５に、光ディスクにレーザ光を照射する、従来の光ピックアップ装置の光学系の構成を示す。
半導体レーザ光源１、２から出射されたビーム（発散光）は合波プリズム３を介し、コリメート・レンズ４を透過して平行レーザ光となり、立ち上げミラー５で反射され、対物レンズ６を透過し、光ディスク１０に到達する。
上記レーザ光源１、２の光路付近には、それぞれ光量検出素子７、８が配置されており、発散するビームの一部が入射されてレーザ光の光量が検出される。なお、図中では、レーザ光が光量検出素子７、８に直接到達しているが、ミラーなどでレーザ光が間接的に導かれるものであってもよい。
【０００５】
上記光ピックアップ装置では、光量検出素子７、８によって各レーザ光の光量がそれぞれ単独で検出され、その検出結果によってレーザ光の強度を知ることができる。そして上記光量検出素子７、８の検出出力に基づいて上記半導体レーザ光源１、２への流入電流を調整してレーザ光の出力強度を制御する。
しかし、上記構成ではレーザ光毎に光量検出素子が必要となり、高コスト化を招くだけでなく配置のための空間が限られてしまうという欠点がある。
【０００６】
そこで、図６に示すように、合波プリズム３を介したあとの光路に近接して唯一の光量検出素子９を配置した装置が考えられる。ところが現在、ＣＤ系レーザは２００ｍＷ超クラス、ＤＶＤ系レーザは１００ｍＷクラスと出力に差がある上に、光量検出素子の感度はＣＤ系で使用するレーザ光波長の７８０ｎｍ付近に感度がピークに達し、例えば６５０ｎｍ付近の波長域のレーザ光を用いるＤＶＤ系では約２０％の感度低下がみられる。このため、上記光量検出素子９でそのまま波長の異なるレーザ光の光量を検出し半導体レーザ１、２双方の流入電流を制御することは難しい。そこで、光量検出素子９に感度切り替え機能を持たせ、外部の制御系を通して、使用するレーザ光の波長に応じて光量検出素子９の感度を最適に制御することが提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、外部から切り替え信号を入力して感度を制御する上記方法では、制御系への若干のプロセス負担と、制御端子の増設を余儀なくされている。特に制御端子の増設は、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）の設計に小さくない負担を生じさせるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、設置スペースの問題や制御負担の問題を招くことなく、複数のレーザ光源をそれぞれ適切に制御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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の光量検出器のうち請求項１記載の発明は、レーザ光源から出力された、異なる波長のレーザ光を受けて、光量を検出するモニタ用光量検出素子とレーザ光源を判別する光源判別受光部とを有し、前記光源判別受光部の判別結果に基づいて前記モニタ用光量検出素子の感度を調整する感度調整部を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の光量検出器は、請求項１記載の発明において、前記光源判別受光部は、受光するレーザ光の波長域によって出力値が異なるものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の光量検出器は、請求項２記載の発明において、前記光源判別受光部は、レーザ光の波長域によって透過率の異なるフィルタと、該フィルタがレーザ光入射側に配置された判別用光量検出素子とからなることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の光量検出器は、請求項２または３に記載の発明において、前記感度調整部は、前記光源判別受光部の出力値に従って感度を切り換える切換部を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の光量検出器は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記モニタ用光量検出素子と、前記光源判別受光部と、感度調整部とが同一の基板に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の光量検出器は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記モニタ用光量検出素子および前記光源判別受光部は、波長の異なるレーザ光で共通する光路からレーザ光が入射されるように配置されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の光ピックアップ装置は、波長の異なるレーザ光を発生させるレーザ光源を有し、該レーザ光源から発せられるレーザ光を光ディスクに照射して、該光ディスク上における情報の読み取り又は／及び書き込みを行う光ピックアップ装置において、前記レーザ光の一部を受けて、光量を検出するモニタ用光量検出素子と光源を判別する光源判別受光部とを有し、前記光源判別受光部の判別結果に基づいて前記モニタ用光量検出素子の感度を調整する感度調整部を備えることを特徴とする。
【００１６】
すなわち、本発明によれば、レーザ光源から出力されたレーザ光は、モニタ用光量検出素子と、光源判別受光部とにそれぞれ受光される。光源判別手段では、受光したレーザ光の波長によって受光したレーザ光の光源が判別される。該光源判別受光部の判定結果は、感度調整部に付与され、前記モニタ用光量検出素子の感度が調整される。この調整量を予め定めておくことにより、各波長のレーザ光が出力される際の光量検出感度を適切に調整することができ、例えば、レーザ光の波長が異なる場合に、モニタ用光量検出素子から得られる出力を同等にしてレーザ光源の出力制御を適切に行うことを可能にする。
【００１７】
本発明では、通常は、異なる波長のレーザ光を出力する光源をそれぞれ（２以上）備えるものを対象とするが、波長可変型のレーザ光源を備えるものであってもよい。この場合、上記光源判別受光部では、レーザ光源がどの波長のレーザ光を出力するものとして機能しているかが判別できればよい。
【００１８】
前記光源判別受光部ではレーザ光を受光して、その結果として光源の判別結果が情報として得られるものであればよく、情報の種別は特に限定されず、アナログ信号、デジタル信号等によって情報を提示するものが挙げられる。例えば、受光するレーザ光の波長域によって出力値が異なるようにすることによって判別結果の情報を得ることができる。
【００１９】
上記出力値を得るものとして、レーザ光の波長域によって透過率が異なるフィルタと、該フィルタの後方側に配置される判別用光量検出素子とによって構成される光源判別受光部が例示される。
上記フィルタは、特定の波長域の光の通過を阻止したり、透過を許容したり、波長域によって透過程度が異なるものが挙げられる。
また、モニタ用および光源判別用の光量検出素子としては、代表的にはフォトダイオードが挙げられるが、本発明としてはこれに限定されるものではなく、ＣｄＳ、ＣＣＤ等適宜の素子を用いることができる。
【００２０】
また感度調整部は、モニタ用光量検出素子から得られる出力値を結果として調整できるものであればよく、例えば増幅器の増幅率を調整することにより出力値を調整するものが挙げられる。感度調整は連続的に行われるものであってもよく、また、段階的に行われるものであってもよい。
【００２１】
上記したモニタ用光量検出素子と光源判別受光部と感度調整部とは同一の基板上に配置して感度調整を基板内で完結するのが望ましい。これにより外部制御系からの制御線や制御端子の設置を不要にすることができる。
【００２２】
本発明の光量検出器は、光ディスクに対する光学的再生のみまたは光学的記録再生を行う光ピックアップ装置に適用することができる。該光ピックアップ装置を備える光学的再生装置または光学的記録再生装置では、レーザ光源の出力を適切に制御することにより光ディスクに対する記録または／および再生をエラーなく的確に行うことが可能になる。
【００２３】
本発明の光量検出器は、上記のように好適には光ピックアップ装置に適用することができるが、本発明としては適用分野が光ピックアップ装置に限定されるものではない。すなわち、波長の異なる光における光量を検出する必要がある種々の分野に適用が可能であり、例えば光通信分野への適用も可能である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図１〜４を参照しながら説明する。
図１にＣＤ／ＤＶＤの利用を可能にした光ピックアップ装置における光学部品レイアウトを示す。なお、この実施形態において従来と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
半導体レーザ１、２から出射された発散光の光路は、従来装置と同様に、合波プリズム３で合流する。該合流光路３０を進行する発散光は、コリメート・レンズ４を透過して平行光となる。さらにレーザ光は、立ち上げミラー５で反射され対物レンズ６を透過し、光ディスク１０に照射される。信号再生においては、光ディスク１０で反射された反射光を図示しない受光装置で受光して信号の処理を行う。そして、合流光路３０の近傍空間に、発散光の一部が入射するように本発明の光量検出器２０が配置されている。
【００２５】
光量検出器２０は、図２に示すように、プリント回路基板２１上にフォトダイオード２３とフォトダイオード２４０とが隣接して配置され、レジン２２にてモールド化されている。前記フォトダイオード２３は、本発明のモニタ用光量検出素子に相当し、フォトダイオード２４０が本発明の光源判別用受光部の判別用光量検出素子に相当する。なお、フォトダイオード２４０のレーザ光入射側前面には、波長選択フィルタ２４１が配置されており、レーザ光は、該波長選択フィルタ２４１を介してフォトダイオード２４０に入射するように構成されている。上記フォトダイオード２４０と波長選択フィルタ２４１とによって本発明の光源判別受光部を構成している。
【００２６】
上記波長選択フィルタは図３の分光特性のグラフに示すように、７５０ｎｍを越える波長域で透過率が高く、７００ｎｍに達しない波長域では透過率が大幅に小さくなっている。仮に半導体レーザ光源１の発振波長をＣＤ用として７８０ｎｍ、半導体レーザ光源２の発振波長をＤＶＤ用として６５０ｎｍとすると、半導体レーザ光源１から出力されたレーザ光は波長選択フィルタ２４１を透過してフォトダイオード２４０に到達するが、半導体レーザ光源２から出力されたレーザ光は、波長選択フィルタ２４１を実質的に透過せずフォトダイオード２４０には達しない。つまり、フォトダイオード２４０には、波長選択フィルタ２４１によって選択された、どちらか一方のビームしか到達しないことになる。
【００２７】
図４は、上記フォトダイオード２３、２４０に電気的に接続される回路を示すものであり、後述する可変抵抗器を除いて上記プリント回路基板２１に形成されている。該回路は感度調整部２５としての役割を有している。
上記回路を具体的に説明すると、モニタ用光量検出素子であるフォトダイオード２３は、逆電流側が接地され、順電流側がオペアンプＵ１の反転入力端子に接続されている。該反転入力端子と、オペアンプＵ１の出力端子との間には、リレーＵ４を介して選択的に接続可能とした負帰還抵抗Ｒ２、Ｒ３が設けられている。該負帰還抵抗Ｒ２、Ｒ３は互いに抵抗値を異なるものに設定しておき、該抵抗の切り換え使用によりオペアンプＵ１の増幅率を切り換え可能にしている。オペアンプＵ１の非反転入力端子には、抵抗Ｒ１を介してリファレンス電圧が与えられている。また、オペアンプＵ１の出力端子側は、リレーＵ５、Ｕ６によって可変抵抗器ＶＲ１、ＶＲ２の一方側に選択的に接続されるように構成されている。
【００２８】
可変抵抗器ＶＲ１、ＶＲ２は、オペアンプＵ１で負帰還抵抗Ｒ２、Ｒ３を切り換えて得られる出力が同等になるように抵抗値を調整するために用いられ、適宜調整操作を行えるように上記基板２１外の適所に設けられている。
上記可変抵抗器ＶＲ１、ＶＲ２の他方側は、抵抗Ｒ４を介してオペアンプＵ２の反転入力端子に接続されており、該オペアンプＵ２では、この反転入力端子と出力端子との間に負帰還抵抗Ｒ６が接続され、非反転入力端子には、抵抗Ｒ５を介してリファレンス電圧が付与されている。
【００２９】
一方、フォトダイオード２４０は、順電流側が接地され、逆電流側がオペアンプＵ３の反転入力側に接続されており、フォトダイオード２４０と並列に電圧付与用の抵抗Ｒ７が接続されている。オペアンプＵ３の非反転入力端子には、電源電圧Ｖｃｃ、分圧用抵抗Ｒ８、Ｒ９を介してオフセット電圧が付与されており、出力端子との間には、正帰還抵抗Ｒ１０が接続されている。該オペアンプＵ３の出力端子側は、それぞれリレーＵ４、Ｕ５、Ｕ６の切換入力端子に接続されて、各リレーの接続切り換えを行うように構成されている。すなわち、オペアンプＵ３の出力端子側と、負帰還抵抗Ｒ２、Ｒ３と、リレーＵ４、Ｕ５、Ｕ６によって本発明の切換部が構成されている。
【００３０】
次に、上記回路の動作について説明する。
半導体レーザ光源１、２から出力されたビームは、事前に設定された配置によってフォトダイオード２３、２４０に到達する。
フォトダイオード２３では、レーザ光を受光することにより光電流を生じ、オペアンプＵ１に与えられる。オペアンプＵ１では、負帰還抵抗Ｒ２またはＲ３によって決定される増幅率により増幅された反転出力が得られる。フォトダイオード２４０では、長波長側のレーザ光源１から出力されたレーザ光が照射されると波長選択フィルタ２４１を透過した該レーザ光を受光する。この受光によりフォトダイオード２４０では、光電流が生じ、オペアンプＵ３には抵抗Ｒ７で与えられる逆極性の電圧が加わる。一方、短波長側のレーザ光源２から出力されたレーザ光が照射されると該レーザ光は波長選択フィルタ２４１を実質的に透過せず、その結果フォトダイオード２４０では光電流が得られず、オペアンプＵ３の反転入力端子には入力電圧が与えられない状態になる。該オペアンプＵ３では、正帰還抵抗Ｒ１０、分圧抵抗Ｒ９、Ｒ８の抵抗値の設定により、シュミットトリガ動作するように構成されており、上記入力電圧の相違により、フォトダイオード２４０にレーザ光が到達しないとき、オペアンプＵ３の出力はハイとなり、フォトダイオード２４０にレーザ光が到達したとき、オペアンプＵ３の出力はローとなる。
【００３１】
オペアンプＵ３の出力は、上記したようにリレーＵ４と、Ｕ５、６に到達する。
そして照射されたレーザ光がフォトダイオード２４０に到達しない波長域（例えば６５０ｎｍ）のものでは、オペアンプＵ３のハイ出力によってリレーＵ４、Ｕ５、Ｕ６の動作により、オペアンプＵ１の負帰還抵抗にはＲ２が選択され、可変抵抗器はＶＲ１が選択される。一方、照射されたレーザ光がフォトダイオード２４０に到達する波長域（例えば７８０ｎｍ）のものでは、オペアンプＵ３のロー出力によってリレーＵ４、Ｕ５、Ｕ６は動作せず、オペアンプＵ１の負帰還抵抗にはＲ３が選択され、可変抵抗器はＶＲ２が選択される。この結果オペアンプＵｌで異なる増幅率により増幅されて出力された電圧はオペアンプＵ２で一定の増幅率で増幅され反転出力される。この出力は、光量の感度が適切に調整された出力として、レーザ光源の流入電流を制御するための電圧信号として利用される。上記のように抵抗Ｒ２、Ｒ３の抵抗値を適宜設定することにより増幅率を切り換えて適切な感度調整を行うことができる。例えば、ＤＶＤ系のレーザ光では、フォトダイオードでの感度が２０％程度低下するため、ＤＶＤ系のレーザ光が照射された際に選択される抵抗Ｒ２を、抵抗Ｒ３よりも大きくしてオペアンプの増幅率を大きくすることで出力値をほぼ同じにすることができる。
なお、この実施形態では、２つの波長の異なるレーザ光が照射される場合について説明したが、３以上のレーザ光が照射される場合にも同様に、感度調整を行えるように回路構成を行うことができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光量検出器によれば、レーザ光源から出力された異なる波長のレーザ光を受けて、光量を検出するモニタ用光量検出素子とレーザ光源を判別する光源判別受光部とを有し、前記光源判別受光部の判別結果に基づいて前記モニタ用光量検出素子の感度を調整する感度調整部を備えるので、光量検出素子が素子単体で自動的に波長を選択し感度を調整することができ、複数の光量検出器が不要になり、また外部の制御系によって切り替え信号を制御する必要がなくなり、外部制御系での制御回路や制御信号線が不要になり、コストを削減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の光ピックアップ装置の光学系レイアウトを示す平面図および正面図である。
【図２】同じく、光量検出器を示す平面図、側面図および側面図の一部拡大図である。
【図３】同じく、波長選択フィルタの分光特性を示す図である。
【図４】同じく、光量検出器の回路図である。
【図５】従来のＣＤ／ＤＶＤ系光量検出素子がそれぞれ独立して配置された光ピックアップ装置の光学系レイアウトを示す平面図および正面図である。
【図６】従来のＣＤ／ＤＶＤ系光量検出素子が共通化されて配置された光ピックアップ装置の光学系レイアウトを示す平面図および正面図である。
【符号の説明】
１半導体レーザ光源
２半導体レーザ光源
３合波プリズム
４コリメート・レンズ
５立ち上げミラー
６対物レンズ
７光量検出素子
８光量検出素子
９光量検出素子
１０光ディスク
２０光量検出器
２１プリント回路基板
２３フォトダイオード
２４光源判別受光部
２４０フォトダイオード
２４１波長選択フィルタ
２５感度調整回路

Claims

レーザ光源から出力された、異なる波長のレーザ光を受けて、光量を検出するモニタ用光量検出素子とレーザ光源を判別する光源判別受光部とを有し、前記光源判別受光部の判別結果に基づいて前記モニタ用光量検出素子の感度を調整する感度調整部を備えることを特徴とする光量検出器。
前記光源判別受光部は、受光するレーザ光の波長域によって出力値が異なるものであることを特徴とする請求項１記載の光量検出器。
前記光源判別受光部は、レーザ光の波長域によって透過率の異なるフィルタと、該フィルタがレーザ光入射側に配置された判別用光量検出素子とからなることを特徴とする請求項２記載の光量検出器。
前記感度調整部は、前記光源判別受光部の出力値に従って感度を切り換える切換部を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の光量検出器。
前記モニタ用光量検出素子と、前記光源判別受光部と、感度調整部とが同一の基板に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光量検出器。
前記モニタ用光量検出素子および前記光源判別受光部は、波長の異なるレーザ光で共通する光路からレーザ光が入射されるように配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光量検出器。
波長の異なるレーザ光を発生させるレーザ光源を有し、該レーザ光源から発せられるレーザ光を光ディスクに照射して、該光ディスク上における情報の読み取り又は／及び書き込みを行う光ピックアップ装置であって、前記レーザ光の一部を受けて、光量を検出するモニタ用光量検出素子と光源を判別する光源判別受光部とを有し、前記光源判別受光部の判別結果に基づいて前記モニタ用光量検出素子の感度を調整する感度調整部を備えることを特徴とする光ピックアップ装置。