JP4223123B2

JP4223123B2 - Optical pickup device and optical information processing device

Info

Publication number: JP4223123B2
Application number: JP04574899A
Authority: JP
Inventors: 和雄百尾; 陽一斉藤; 青児西脇; 潤一麻田; 淳二長岡
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2019-02-24
Also published as: JP2000251306A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクに光学的に情報の記録、再生を行う光ピックアップ装置および光情報処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１５を用いて、従来の光ピックアップ装置の一つである光ヘッドの動作について説明する。光源の一例である半導体レーザ１５−１より出射された光は、分離素子であるホログラム１５−５を透過した後、対物レンズ１５−３により情報記録媒体の一例である光ディスク１５−２に集光される。光ディスクで反射された光は、対物レンズを透過後ホログラムで回折され第１の光検出器１５−４−１、１５−４−２に入射する。光ディスクに入射する往路の光の開口は対物レンズホルダ１５−６によって決定され、一般に円形開口が多く用いられている。開口ＮＡは対物レンズに入射する光の直径に対応し、直径Ｄは、対物レンズの焦点距離をｆとすると、下記の条件式（８）で関係づけられる。
【０００３】
Ｄ＝２×ｆ×ＮＡ（８）
【０００４】
ここで、焦点距離ｆは一定のため、ＮＡの大小は直径Ｄの大小に対応し、同じことを意味する。光ディスクから反射する復路の光の開口も同じく対物レンズホルダ１５−６によって決定され、往路、復路共に等しい開口を有している。
【０００５】
次に、各種信号の検出例について説明する。ホログラムがフレネルレンズの一部で構成されている場合、図１５に示すように、片側の回折光は光検出器１５−４−１の手前で焦点を結び、他の回折光は光検出器１５−４−２の後方で焦点を結ぶよう構成できる。図１５のＡ方向矢視図に示したように、光検出器１５−４−１、１５−４−２が各々３分割（１５−４−１ａ〜ｃ、１５−４−２ａ〜ｃ）で構成されているとき、各光検出器出力の演算結果よりＳＳＤ（スポットサイズデテクション）方式のフォーカスエラー信号ＦＥを検出することができる。ＦＥは次式（９）および（１０）のいずれかより得ることができる。
【０００６】
ＦＥ＝（１５−４−１ｂ）−（１５−４−２ｂ）（９）
【０００７】
ＦＥ＝((１５−４−１ａ)＋(１５−４−１ｃ)＋(１５−４−２ｂ))−((１５−４−１ｂ)＋(１５−４−２ａ)＋(１５−４−２ｃ)) （１０）
【０００８】
光ディスクのトラック方向が、図１５の情報トラック方向である時、トラックによる回折パターンのファーフィールド像が、光検出器上のスポットにＡ方向矢視図のように生じるため、トラッキング誤差信号ＴＥを次式（１１）〜（１３）のいずれかより得ることができる。
【０００９】
ＴＥ＝（１５−４−１ａ）−（１５−４−１ｃ）（１１）
【００１０】
ＴＥ＝（１５−４−２ａ）−（１５−４−２ｃ）（１２）
【００１１】
ＴＥ＝((１５−４−１ａ)＋(１５−４−２ｃ))−((１５−４−１ｃ)＋(１５−４−２ａ)) （１３）
【００１２】
光ディスクのデータ情報信号ＲＦは、光検出器１５−４−１の全出力、同じく１５−４−２の全出力、または１５−４−１と１５−４−２の加算出力より得ることができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
光ディスク装置においては、データ情報の高密度化に伴い、より以上の記録再生能力の向上が要求されている。しかしながら、従来の光ディスク装置においては、記録再生能力を向上させるために対物レンズを高ＮＡ化（対物レンズホルダの開口を大きくする）すると、記録再生特性の一部は改善するものの、チルトやデフォーカスに対するマージンが大きく損なわれるという課題を有していた。
【００１４】
本発明は、高密度化の進む光ディスクに対し、良好な記録再生を可能とするとともに、マージンも損なわれない光ピックアップ装置および光情報処理装置の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討の結果、半導体レーザから光ディスクへの往路の光路の対物レンズのＮＡを光ディスクからの復路のＮＡより大きく構成することにより、光は高ＮＡで光ディスク上へ集光されるため記録再生能力が向上し、また光ディスクからの反射光の検出は低ＮＡで行うためチルトやデフォーカスに対するマージンも損なわれず、さらに反射光の中の不要な信号成分を除去できるため情報信号のＳ／Ｎも向上し、高性能な光ピックアップ装置および光情報処理装置を完成するに至った。
【００１６】
本発明の光ピックアップ装置は、光源と、前記光源から出射される光を情報記録媒体に集光する対物レンズと、前記対物レンズを保持する対物レンズホルダと、前記情報記録媒体から反射される光を前記光源への光路から分離する分離素子と、前記対物レンズと前記分離素子の間の光路中に配置されたλ／４板と回折格子と、前記分離素子により分離された光を受光する第１の光検出器とから構成され、前記光源から前記情報記録媒体への第１の光路の開口ＮＡ１は前記対物レンズホルダで決定され、前記情報記録媒体から前記第１の光検出器への第２の光路の開口ＮＡ２は前記対物レンズホルダと、前記λ／４板と前記回折格子とからなる開口素子で決定され、前記対物レンズと前記開口素子とが一体で構成されており、前記第１の光路の開口ＮＡ１と前記第２の光路の開口ＮＡ２は下記の条件式（１）を満足しており、
ＮＡ１＞ＮＡ２（１）
前記第２の光路の開口ＮＡ２において、前記レンズホルダで決定される開口の形状は円形であり、前記回折格子は、前記レンズホルダで決定される開口の中心を通過する光が前記回折格子を通過する箇所に格子が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
また、第１の光ピックアップ装置において、第１の光路の開口ＮＡ１と第２の光路の開口ＮＡ２とが下記の条件式（２）を満足することが特に好ましい。
【００３４】
本発明の光情報処理装置は、情報記録媒体に対し情報の記録および再生の少なくともいずれかを行う装置であって、光源と、前記光源から出射される光を情報記録媒体に集光する対物レンズと、前記対物レンズを保持する対物レンズホルダと、前記情報記録媒体から反射される光を前記光源への光路から分離する分離素子と、前記対物レンズと前記分離素子の間の光路中に配置されたλ／４板と回折格子と、前記分離素子により分離された光を受光する第１の光検出器と、第２の検出器とから構成された光ピックアップ装置を備え、前記光源から前記情報記録媒体への第１の光路の開口ＮＡ１は前記対物レンズホルダで決定され、前記情報記録媒体から前記第１の光検出器への第２の光路の開口ＮＡ２は前記対物レンズホルダと、前記λ／４板と前記回折格子とからなる開口素子で決定され、前記対物レンズと前記開口素子とが一体で構成されており、前記第１の光路の開口ＮＡ１と前記第２の光路の開口ＮＡ２は下記の条件式（１）を満足しており、
ＮＡ１＞ＮＡ２（１）
前記第２の光路の開口ＮＡ２において、前記レンズホルダで決定される開口の形状は円形であり、前記回折格子は、前記レンズホルダで決定される開口の中心を通過する光が前記回折格子を通過する箇所に格子が設けられており、さらに前記第２の光路の開口ＮＡ２外の光の少なくとも一部を第２の光検出器へ導くよう構成されたことを特徴とする。
【００４５】
また、本発明の光情報処理装置において、第１の光検出器と第２の光検出器とを一体で構成することにより、光情報処理装置の小型化、低コスト化が実現できるという優れた効果を有する。
【００４８】
また、本発明の光ピックアップ装置および光情報処理装置において、分離素子をホログラムで構成することにより、簡単な構成で小型低コストな装置を実現できるという優れた効果を有する。
【００４９】
また、本発明の光ピックアップ装置および光情報処理装置において、回折格子とホログラムとを一体で構成することにより、部品点数の削減、小型化、低コスト化が可能であるという優れた効果を有する。
【００５０】
また、本発明の光ピックアップ装置および光情報処理装置において、光源と第１の光検出器とを一体で構成することにより、光学系の小型化や安定化を実現できるという優れた効果を有する。
【００５５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図１４を用いて説明する。
【００５６】
（実施の形態１）
図１は本発明の光ピックアップ装置の構成図である。従来例で挙げた光ピックアップ装置の光ヘッドの動作と同様に、光源の一例である半導体レーザ１−１より出射された光は、分離素子であるホログラム１−５を透過した後、対物レンズ１−３により情報記録媒体の一例である光ディスク１−２に集光される。光ディスクで反射された光は、対物レンズを透過後ホログラムで回折され第１の光検出器１−４−１、１−４−２に入射する。その他、ＦＥ、ＴＥ、ＲＦ信号の検出原理等の説明も図１５の従来例と同様なので省略する。
【００５７】
従来例では、往路と復路のＮＡは対物レンズホルダ１５−６で決定され、共に等しくなる。本実施の形態では、開口は対物レンズホルダ１−６と開口素子の構成部品であるλ／４板１−７と回折格子１−８とで決定される。回折格子１−８は、図中の１−８−ａの部分に格子が設けられている。
【００５８】
ここで、開口素子の動作について説明する。λ／４板１−７は、従来より光ディスク装置で一般に用いられる光学素子で、入射光にλ／４の位相差を与える機能を有する。回折格子１−８は、例えばニオブ酸リチウムなどの異方性材料（例えば屈折率ｎ１とｎ２）より作られた凹凸の格子で、その凹部に異方性材料の２つの屈折率のいずれかと等しい屈折率を有する等方性材料（例えば屈折率ｎ１）を充填して成る。この回折格子１−８に直線偏光の光が入射したとき、異方性材料の屈折率ｎ１がみえる偏光方向に対しては、回折格子が無いに等しいため、入射光は全て透過する。反面、上記偏光方向と直交する偏光方向に対しては回折格子として機能し、入射光を回折する。図１では、半導体レーザ１−１の偏光方向が、回折格子１−８の格子がみえない偏光方向に対応する。そのため回折格子１−８に半導体レーザ１−１より入射した光は、格子の有無にかかわらず回折格子１−８を全て透過していく。よって、往路の開口ＮＡ１は開口素子では決定されず、対物レンズホルダ１−６にて決定される。一方、光ディスクからの反射光は、往路と復路で２回λ／４板を通過するため、半導体レーザの偏光方向とは直交する偏光方向となり、回折格子１−８の格子がみえるため、回折格子１−８の中央部１−８ｂの領域の光は透過し、第１の光検出器へ到達するが、格子部１−８ａでは図の様に回折され、光は第１の光検出器へ達さない。このように復路の開口ＮＡ２は対物レンズホルダ１−６では決定されず、回折格子１−８によって決定される。
【００５９】
図１より、ＮＡ１の方がＮＡ２より大きく構成されている。説明を簡単にするために、仮にＮＡ２が従来例の開口ＮＡと等しいとすると、従来例の装置と本実施の形態の装置とを比較すると、復路の開口は等しいが往路の開口は本実施の形態の装置の方が大きいことがわかる。このことにより、本実施の形態の光ピックアップ装置は、従来例に無い下記の効果を有している。
【００６０】
（１）光ディスク上のスポットサイズは、波長をλとすると、λ／ＮＡに比例するので、光ディスクに入射する光の開口ＮＡ１が従来例のＮＡより大きい本実施の形態の装置では、光ディスク上でのスポットサイズが小さくなり、記録感度の向上、記録品質の向上、再生信号の分解能向上、クロストーク低減、符号間干渉の低減がはかれる。
【００６１】
（２）デフォーカスによる信号低下はＮＡの２乗に比例、チルトによる信号低下はＮＡの３乗に比例するが、本実施の形態の装置では復路の開口は従来例のＮＡと等しいＮＡ２であるため、デフォーカスやチルトに対するマージンは従来例と同様で、往路の開口が大きいにも関わらず、マージンが損なわれない。
【００６２】
（３）隣接トラックによるクロストーク成分や前後の信号による符号間干渉成分、デフォーカスやチルトによる収差成分は、ディスクからの反射光のＮＡの大きい領域（開口の周辺部分）に多く含まれる。本実施の形態の装置では、復路の開口が往路より小さく設定されているため、クロストーク成分、符号間干渉成分、収差成分を多く含む光が除去されるため良好な再生特性が得られる。
【００６３】
図２に本実施の形態の光ピックアップ装置による再生特性の解析例を示す。光ディスクはトラックピッチ０．６μｍで情報信号として約０．４μｍから２μｍのマ−クで構成されるランダムデータを、再生する光ヘッドは波長λが６６０ｎｍを想定している。往路と復路のＮＡをパラメータとして再生信号ジッターを示したものが図２で、ジッターを０．１％きざみで等高線表示してある。従来例の場合、一般的な開口として往路、復路共にＮＡを０．６とすると、再生信号ジッターは約４．０５％となる。これに対し本実施の形態の一例として、往路のＮＡ１を０．６３、復路のＮＡ２を０．６とすると、再生信号ジッターは３．０％となり、従来例に対し１．０５％の改善となる。従来例として、往路、復路共にＮＡを０．６３にすると、再生信号ジッターは約３．０７％となるが、本実施の形態の場合に０．０７％及ばないのに加え、復路のＮＡも０．６３であるため、本実施の形態の場合に対し、デフォーカスマージンが約９％、チルトマージンが約１４％損なわれる。
【００６４】
上記解析で想定した光ディスクの場合、復路のＮＡ２を一般的な０．６とした時、往路のＮＡ１を大きくしていくと徐々にジッターは減少するが、ＮＡ１が０．６３から０．６７のあたりでジッターの変化が小さくなる。ＮＡ１のバラツキの影響を小さくするには、０．６３から０．６７の間に設定することが望ましい。
【００６５】
また、復路のＮＡ２を小さくすることによるデフォーカスやチルトのマージン拡大を優先する場合には、往路のＮＡ１が０．６０の時、復路のＮＡ２は０．５４以下でもジッターは劣化しないことがわかる。ジッター優先、マージン優先、ジッターとマージンの両立等目的に応じて最適なＮＡ比は変わるが、ほぼ下記の条件式（２）に示す設定にて最適条件を見つけることができる。
【００６６】
１＜ＮＡ１／ＮＡ２＜１．２（２）
【００６７】
図３に、開口素子の一例を示す。図３（ａ）は図１の構成における開口素子を対物レンズ１−３側より見た図である。図の１−６の部分が対物レンズホルダで、その開口は往路のＮＡ１に対応している。対物レンズホルダ１−６の内側にある同心円部が回折格子１−８の格子１−８ａを示しており、その開口は復路のＮＡ２に対応している。図３（ａ）では、往路、復路共に開口は円形で構成されているが、開口の形状は円形に限定されるものではない。円形の場合は、レンズホルダ１−６などの開口の加工や成形が容易になるという利点があるが、一般に光ディスクではラジアル方向とタンジェンシャル方向で最適なＮＡが異なる場合がある。この場合開口は、円形より楕円が望ましい。図３（ｂ）は、対物レンズホルダ１−６の開口がタンジェンシャル方向に高ＮＡである楕円の場合である。高ＮＡの方向はタンジェンシャル方向に限定されるものではなく、ラジアル方向の場合もあり得るし、さらに回折格子１−８による復路の開口が楕円の場合もあり得る。本発明の優れた効果は、往路の開口に対し、復路の開口が小さいことによって得られるため、一般に開口の形状に因らない。図３（ｃ）のように復路の開口が四角形であっても、本発明の効果は損なわれない。図３（ｄ）は、復路の開口が４個の円形開口で構成された例で、本発明の優れた効果を有すると共に、往路の開口の中央部の光も復路では除去されるため、光ディスク１−２の情報成分をあまり含まない低域成分であるＤＣ成分を多く含む光が除去され、データ情報信号ＲＦの変調度が向上するという利点も有している。図３（ｅ）も図３（ｄ）と同様で、往路に対し復路の開口が小さいと共に、開口の中央部の光も回折格子１−８ａで除去されるため、ＤＣ成分を多く含む光が除去され、データ情報信号ＲＦの変調度が向上するという利点を有している。このように本発明の光ピックアップ装置は、往路に対し復路の開口が小さく設定されていることが特徴で、開口の形状には特に因らない。
【００６８】
（実施の形態２）
図４は、ラジアル方向のみ往路と復路の開口を変えた場合の光ピックアップ装置の構成例である。図１の構成と同様の部分については説明を省略する。図４よりタンジェンシャル方向は、対物レンズホルダ４−１による往路の開口と回折格子４−２による復路の開口が等しく設定されている。それに対し、図４のＢ方向矢視図にあるラジアル方向は、往路の開口ＮＡ１（Ｒ）に対し復路の開口ＮＡ２（Ｒ）が小さく設定されている。タンジェンシャル方向の符号間干渉の影響が少ない光ディスクシステムにおいては、図１に示す実施の形態１における光ピックアップ装置に対し以下の利点がある。
【００６９】
（１）ラジアル方向は往路の開口に対し復路が低ＮＡであるため、隣接トラックによるクロストークの低減や記録感度の向上と共に、ディスクからの反射光の高ＮＡ部分に多く含まれるクロストーク成分や高収差部分を除去でき、良好な再生信号が得られ、さらにデフォーカスやチルトによるマージンも損なわれない。
【００７０】
（２）タンジェンシャル方向は往路、復路の開口が等しいため、復路低ＮＡ化による光量ロスを低減でき、高いＳ／Ｎで再生信号を得ることができる。
【００７１】
図５は、タンジェンシャル方向の開口は往路、復路共に０．６０とし、ラジアル方向のみ往路と復路で開口を変えた場合の、再生特性の解析例である。光ディスクのパラメ−タは実施の形態１と同様である。ラジアル方向の往路、復路の開口が共に０．６３の時、ジッターは約３．５４％であるが、往路の開口を０．６３に固定し復路の開口を０．６３から小さくすると、復路の開口０．５８５から０．６２でジッターが３．５％以下に改善されることがわかる。逆に復路の開口を０．６０に固定し往路の開口０．６０から大きくしていくと、往路の開口０．６４程度でジッターが最小になり、往路の開口０．６０から０．７２程度までジッターが改善される。ジッター優先、マージン優先、ジッターとマージンの両立等目的に応じて最適なＮＡ比は変わるが、ほぼ下記の条件式（５）に示す設定にて最適条件を見つけることができる。
【００７２】
１＜ＮＡ１（Ｒ）／ＮＡ２（Ｒ）＜１．２（５）
【００７３】
図６は、本実施の形態の光ピックアップ装置における開口素子の構成例であり、図４における対物レンズ１−３側より見た図である。図の４−１の部分は対物レンズホルダで、ラジアル方向に長い楕円の往路開口を有している。楕円開口に内接している円形開口４−２ｂが回折格子４−２による復路の開口で、図の横線部が回折格子４−２の格子４−２ａを示している。本構成では、タンジェンシャル方向は楕円開口と円形開口が内接するため往路と復路の開口は等しく、ラジアル方向でのみ往路の開口ＮＡ１（Ｒ）が復路の開口ＮＡ２（Ｒ）より大きくなっていることがわかる。図６では開口の形状として楕円と円の組み合わせを例示したが、実施の形態１において図３で示したように、開口の形状は特に限定されるものではない。
【００７４】
（実施の形態３）
図７は、タンジェンシャル方向のみ往路と復路の開口を変えた場合の光ピックアップ装置の構成例である。図１、図４の構成と同様の部分については説明を省略する。図７のＢ方向矢視図よりラジアル方向は、対物レンズホルダ７−１による往路の開口と回折格子７−２による復路の開口が等しく設定されている。それに対し、タンジェンシャル方向は、往路の開口ＮＡ１（Ｔ）に対し復路の開口ＮＡ２（Ｔ）が小さく設定されている。ラジアル方向のクロストークの影響が少ない光ディスクシステムにおいては、図１に示す実施の形態１における光ピックアップ装置に対し以下の利点がある。
【００７５】
（１）タンジェンシャル方向は往路の開口に対し復路が低ＮＡであるため、符号間干渉の低減や分解能向上、記録感度の向上と共に、ディスクからの反射光の高ＮＡ部分に多く含まれる符号間干渉成分や高収差部分を除去でき、良好な再生信号が得られ、さらにデフォーカスやチルトによるマージンも損なわれない。
【００７６】
（２）ラジアル方向は往路、復路の開口が等しいため、復路低ＮＡ化による光量ロスを低減でき、高いＳ／Ｎで再生信号を得ることができる。
【００７７】
図８は、ラジアル方向の開口は往路、復路共に０．６０とし、タンジェンシャル方向のみ往路と復路で開口を変えた場合の、再生特性の解析例である。光ディスクのパラメ−タは実施の形態１、２と同様である。タンジェンシャル方向の往路、復路の開口が共に０．６６の時、ジッターは約３．２％であるが、往路の開口を０．６６に固定し復路の開口を０．６６から小さくすると、復路の開口０．５７から０．６６でジッターが３．２％以下に改善されることがわかる。ジッター優先、マージン優先、ジッターとマージンの両立等目的に応じて最適なＮＡ比は変わるが、ほぼ下記の条件式（８）に示す設定にて最適条件を見つけることができる。
【００７８】
１＜ＮＡ１（Ｔ）／ＮＡ２（Ｔ）＜１．２（８）
【００７９】
図９は、本実施の形態における光ピックアップ装置における開口素子の構成例であり、図７における対物レンズ１−３側より見た図である。図の７−１の部分は対物レンズホルダで、タンジェンシャル方向に長い楕円の往路開口を有している。楕円開口に内接している円形開口７−２−ｂが回折格子７−２による復路の開口で、図の縦線部が回折格子７−２の格子を示している。本構成では、ラジアル方向は楕円開口と円形開口が内接するため往路と復路の開口は等しく、タンジェンシャル方向でのみ往路の開口ＮＡ１（Ｔ）が復路の開口ＮＡ２（Ｔ）より大きくなっていることがわかる。図９では開口の形状として楕円と円の組み合わせを例示したが、実施の形態１において図３に示したように、開口の形状は特に限定されるものではない。
【００８０】
図１０は本実施の形態の光ピックアップ装置の他の構成例で、開口素子としてλ／４板１−７と偏光ビ−ムスプリッタ（以下「ＰＢＳ」と称する）１０−１を用いたものである。ＰＢＳ１０−１の偏光膜も入射する光の偏光方向によって透過／反射が変わるため、回折格子７−２と同様の機能を有する。開口素子として、高い消光比で高ＮＡ部の光を除去する場合にはＰＢＳが、小型薄型の場合には回折格子が望ましい。開口素子の構成としては、他にもλ／４板と液晶との組み合わせなども可能で、用途に応じて最適なものを選定すればよい。
【００８１】
（実施の形態４）
図１１を用いて、本発明のピックアップ装置の構成について説明する。尚、実施の形態１〜３と同様の部分の説明は割愛する。光源である半導体レーザ１１−１と第１の光検出器１１−２−１、１１−２−２はベース１１−３に一体で構成されている。半導体レーザ１１−１からの光は、対物レンズ１−３と一体で構成された回折格子１１−５、λ／４板１−７、対物レンズホルダ１１−４をを介して光ディスク１−２へ入射する。光ディスクからの反射光は、回折格子で回折され、その一部が第１の光検出器へ入射する。本実施の形態では、回折格子１１−５が図１の回折格子１−８と分離素子であるホログラム１−５の機能を兼ねており、回折格子の格子部分１１−５ａは不要な光を第１の光検出器外へ回折させる機能を有し、回折格子１１−５の中央部１１−５ｂはホログラム１−５の機能を有している。本実施の形態の光ピックアップ装置は、以下のような優れた効果を有している。
【００８２】
（１）回折格子が分離素子であるホログラム機能も有しているため、部品点数の削減、小型化、低コスト化が可能となる。
【００８３】
（２）開口素子と対物レンズとが一体で構成されているため、対物レンズの移動などによる影響を軽減できる。
【００８４】
（３）光源と第１の光検出器とが一体で構成されているため、光学系の小型化や、安定化を実現することができる。
【００８５】
上記（１）、（２）および（３）の構成は同時に満足する必要はなく、光学系の構成などの都合により、個別に満足しても個々の効果は同等である。
【００８６】
尚、図１１においてＡ方向矢視図は、実際はベース１１−３しか見えないが説明を容易にするため、半導体レーザや光検出器も透視して図示してある。
【００８７】
図１１では、ラジアル方向、タンジェンシャル方向共に往路、復路の開口を変える構成を示したが、いずれか一方の開口が往路、復路で一定の場合も同様である。
【００８８】
（実施の形態５）
図１２を用いて本発明の光情報処理装置の構成について説明する。実施の形態４と同様の部分の説明は割愛する。本実施の形態では第２の光検出器が４素子、ベース１２−１に設けられている。光ディスクからの反射光のうち回折格子１２−３の格子部１２−３ａに入射した光は、回折されて第２の光検出器１２−２−１〜４へ導かれる。第２の光検出器へ導かれた光には、タンジェンシャル方向であれば符号間干渉の情報が、ラジアル方向であればクロストークの情報が多く含まれている。実施の形態１〜４の構成では、この光を除去することによって良好な情報信号の検出を行った。本実施の形態では、第１の光検出器出力と第２の光検出器出力を演算することにより情報信号を得る。開口の高ＮＡ部の光を除去しても、第１の光検出器へ入射する光から符号間干渉成分やクロストーク成分を完全に除去することはできない。第１の光検出器出力から、符号間干渉成分やクロストーク成分を多く含む第２の光検出器出力を引き算することにより、第１の光検出器出力内の符号間干渉成分やクロストーク成分を相殺することができ、情報信号品質をさらに向上させることが可能となる。図１２では、タンジェンシャル方向、ラジアル方向共に高ＮＡ部の光を第２の光検出器へ導いたが、必要に応じていずれか一方であっても良い。符号間干渉の影響が軽微なシステムでは、ラジアル方向のみの構成であっても情報信号品質の改善は可能である。タンジェンシャル方向のみでも同様である。
【００８９】
（実施の形態６）
図１３を用いて本発明の光ピックアップ装置の構成について説明する。実施の形態１と同様の部分の説明は割愛する。本実施の形態では開口素子がλ／４板１−７と液晶素子１３−１で構成され、さらに液晶素子１３−１の駆動回路１３−２を備えている。液晶素子１３−１の機能は、図１における回折格子１−８と同様光ディスクからの反射光の所定の部分を第１の光検出器外へ回折させることであるが、本実施の形態の液晶素子は光を回折させる範囲を可変できる。
【００９０】
図１４に液晶素子の構成例を示す。図１４の１４−１の部分が液晶で、上下を透明電極１４−２と透明電極１４−３で挟まれている。透明電極は各々ガラスなどの透光性基板１４−４、透光性基板１４−５に設けられている。側面は封止材１４−６で液晶１４−１を封入している。上下の透明電極に電圧を駆動回路１４−７で印加した時、上側の透明電極１４−２の周期構造部に挟まれた液晶部は、透明電極の周期に対応した異方性を示し、異方性の回折格子として機能する。本実施の形態では、上側の透明電極１４−２は３つの範囲に分割されており、各々に対し駆動回路１４−７の電圧を切替回路１４−８にて切り替えて印加できるよう構成してある。図１４は切替回路１４−８の（ａ）のみＯＮされており、透明電極１４−２の外側の１ヶ所のみが回折格子として機能する。切替回路１４−８の状態によって回折格子部を変更することが可能である。本実施の形態では透明電極１４−２は３分割としたが、必要に応じて分割数を変えることができる。
【００９１】
本実施の形態の光ピックアップ装置では液晶により開口素子の回折格子の範囲を変え、復路の開口を可変できるため、光ディスクに応じて最適な開口を設定できるという優れた効果を有する。異なるトラックピッチやビットピッチを有する複数の光ディスクに対し記録や再生を行う場合、各々の光ディスク対し最適な開口を自動的に学習して対応することも可能となる。
【００９２】
尚、本実施の形態では、液晶素子により復路の開口を可変としたが、往路の開口に対しても同様に実現することができる。必要に応じて、往路、復路両方の開口を可変として対応することも可能である。本実施の形態では、実施の形態１に対応する構成のみ示したが、これに限定されるものではなく、実施の形態２〜５のいずれの構成に対しても開口素子を可変とすることは可能である。
【００９３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、光ディスクへの記録再生において、往路の開口と復路の開口を異ならせることにより、往路は高ＮＡによるスポットにより良好な記録再生を行い、復路は低ＮＡにより光ディスクからの反射光の高ＮＡ部に多く含まれるクロストーク成分、符号間干渉成分、高収差成分を除去し、高品質な信号再生を可能にすると共に、デフォーカスやチルトに対するマージンも損なわれないという優れた効果を有する。また、開口素子として回折格子を用い、他の素子との一体化を計ることにより、小型化、安定化、低コスト化等の優れた効果を有する。また、復路の開口外の光の少なくとも一部を第２の光検出器へ導き、第１の光検出器出力と演算することにより、符号間干渉成分やクロストーク成分を相殺することができ、さらに良好な情報信号を得ることができるという優れた効果を有する。また、開口素子の開口を可変に構成することにより、光ディスク毎に最適な開口を設定することができ、常に良好な信号再生が可能となる優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における光ピックアップ装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１における光ピックアップ装置の再生特性を解析したグラフである。
【図３】本発明の実施の形態１における開口素子の構成図である。
【図４】本発明の実施の形態２における光ピックアップ装置の構成図である。
【図５】本発明の実施の形態２における光ピックアップ装置の再生特性を解析したグラフである。。
【図６】本発明の実施の形態２における開口素子の構成図である。
【図７】本発明の実施の形態３における光ピックアップ装置の構成図である。
【図８】本発明の実施の形態３における光ピックアップ装置の再生特性を解析したグラフである。
【図９】本発明の実施の形態３における開口素子の構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態３における他の光ピックアップ装置の構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態４における光ピックアップ装置の構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態５における光情報処理装置の構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態６における光ピックアップ装置の構成図である。
【図１４】本発明の実施の形態６における液晶素子の構成図である。
【図１５】従来の光ピックアップ装置の構成図である。
【符号の説明】
１−１半導体レーザ
１−２光ディスク
１−３対物レンズ
１−４−１、１−４−２第１の光検出器
１−５分離素子
１−６対物レンズホルダ
１−７ λ／４板
１−８回折格子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical pickup apparatus and an optical information processing apparatus for optically recording and reproducing information on an optical disc.
[0002]
[Prior art]
The operation of an optical head that is one of the conventional optical pickup devices will be described with reference to FIG. Light emitted from a semiconductor laser 15-1 that is an example of a light source passes through a hologram 15-5 that is a separation element, and is then focused on an optical disc 15-2 that is an example of an information recording medium by an objective lens 15-3. Is done. The light reflected by the optical disk passes through the objective lens and is diffracted by the hologram and enters the first photodetectors 15-4-1 and 15-4-2. The aperture of the forward light incident on the optical disc is determined by the objective lens holder 15-6, and generally a circular aperture is often used. The aperture NA corresponds to the diameter of light incident on the objective lens, and the diameter D is related by the following conditional expression (8), where f is the focal length of the objective lens.
[0003]
D = 2 × f × NA (8)
[0004]
Here, since the focal length f is constant, the magnitude of NA corresponds to the magnitude of the diameter D, which means the same thing. The aperture of the return light reflected from the optical disk is also determined by the objective lens holder 15-6, and has the same aperture in both the forward and return paths.
[0005]
Next, detection examples of various signals will be described. When the hologram is composed of a part of a Fresnel lens, as shown in FIG. 15, the diffracted light on one side is focused in front of the light detector 15-4-1 and the other diffracted light is detected by the light detector 15. It can be configured to focus on the rear of -4-2. As shown in the direction of arrow A in FIG. 15, the photodetectors 15-4-1 and 15-4-2 are each divided into three (15-4-1a to c and 15-4-2a to c). When configured, the focus error signal FE of the SSD (spot size detection) method can be detected from the calculation result of each photodetector output. FE can be obtained from either of the following formulas (9) and (10).
[0006]
FE = (15-4-1b)-(15-4-2b) (9)
[0007]
FE = ((15-4-1a) + (15-4-1c) + (15-4-2b))-((15-4-1b) + (15-4-2a) + (15-4-) 2c)) (10)
[0008]
When the track direction of the optical disk is the information track direction of FIG. 15, the far field image of the diffraction pattern by the track is generated at the spot on the photodetector as shown by the arrow A direction. It can be obtained from any one of formulas (11) to (13).
[0009]
TE = (15-4-1a)-(15-4-1c) (11)
[0010]
TE = (15-4-2a)-(15-4-2c) (12)
[0011]
TE = ((15-4-1a) + (15-4-2c))-((15-4-1c) + (15-4-2a)) (13)
[0012]
The data information signal RF of the optical disk can be obtained from all outputs of the photodetector 15-4-1, similarly all outputs of 15-4-2, or addition output of 15-4-1 and 15-4-2. .
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
In the optical disc apparatus, as the density of data information is increased, further improvement in recording / reproducing capability is required. However, in the conventional optical disk apparatus, when the objective lens is increased in NA (increasing the aperture of the objective lens holder) in order to improve the recording / reproducing capability, the recording / reproducing characteristics are partially improved, but tilt and defocusing are improved. There was a problem that the margin for the damage was greatly impaired.
[0014]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical pickup device and an optical information processing device that enable good recording / reproduction with respect to an optical disk with a higher density, and that do not impair margins.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have intensively studied. As a result, the NA of the objective lens in the optical path in the forward path from the semiconductor laser to the optical disk is made larger than the NA in the return path from the optical disk. Since the light is condensed on the optical disk, the recording / reproducing ability is improved, and the detection of the reflected light from the optical disk is performed with a low NA, so that the margin for tilt and defocus is not impaired, and unnecessary signal components in the reflected light Therefore, the S / N of the information signal is improved, and a high-performance optical pickup device and optical information processing device have been completed.
[0016]
The optical pickup device of the present invention includes a light source, an objective lens that focuses light emitted from the light source on an information recording medium, an objective lens holder that holds the objective lens, and light reflected from the information recording medium. Separating from the optical path to the light source, a λ / 4 plate and a diffraction grating disposed in the optical path between the objective lens and the separation element, and a light receiving light separated by the separation element And an aperture NA1 of a first optical path from the light source to the information recording medium is determined by the objective lens holder, and a first optical detector from the information recording medium to the first photodetector is configured. The aperture NA2 of the optical path 2 is determined by an aperture element composed of the objective lens holder, the λ / 4 plate, and the diffraction grating, The objective lens and the aperture element are integrally formed, The aperture NA1 of the first optical path and the aperture NA2 of the second optical path satisfy the following conditional expression (1):
NA1> NA2 (1)
In the aperture NA2 of the second optical path, the shape of the aperture determined by the lens holder is circular, and the diffraction grating passes through the diffraction grating when light passing through the center of the aperture determined by the lens holder. It is characterized in that a grid is provided at a location to be performed.
[0019]
In the first optical pickup device, it is particularly preferable that the opening NA1 of the first optical path and the opening NA2 of the second optical path satisfy the following conditional expression (2).
[0034]
An optical information processing apparatus according to the present invention is an apparatus that records and reproduces information on an information recording medium, and includes a light source and an objective lens that focuses light emitted from the light source onto the information recording medium And an objective lens holder for holding the objective lens, a separation element for separating light reflected from the information recording medium from an optical path to the light source, and an optical path between the objective lens and the separation element. An optical pickup device comprising a λ / 4 plate, a diffraction grating, a first photodetector for receiving the light separated by the separation element, and a second detector, and the information from the light source. The aperture NA1 of the first optical path to the recording medium is determined by the objective lens holder, and the aperture NA2 of the second optical path from the information recording medium to the first photodetector is the objective lens holder and the λ / 4 board And an aperture element composed of the diffraction grating, The objective lens and the aperture element are integrally formed, The aperture NA1 of the first optical path and the aperture NA2 of the second optical path satisfy the following conditional expression (1):
NA1> NA2 (1)
In the aperture NA2 of the second optical path, the shape of the aperture determined by the lens holder is circular, and the diffraction grating passes through the diffraction grating when light passing through the center of the aperture determined by the lens holder Further, a grating is provided at a location where the light is to be emitted, and at least a part of the light outside the aperture NA2 of the second optical path is guided to the second photodetector.
[0045]
Moreover, in the optical information processing apparatus of the present invention, the first optical detector and the second optical detector are integrally configured, so that the optical information processing apparatus can be reduced in size and cost. Has an effect.
[0048]
Further, in the optical pickup device and the optical information processing device of the present invention, by forming the separation element with a hologram, there is an excellent effect that a small and low-cost device can be realized with a simple configuration.
[0049]
Further, in the optical pickup device and the optical information processing device according to the present invention, the diffraction grating and the hologram are integrally formed, and therefore, there are excellent effects that the number of parts can be reduced, the size can be reduced, and the cost can be reduced.
[0050]
Further, in the optical pickup device and the optical information processing device of the present invention, the light source and the first photodetector are integrally configured, and thus there is an excellent effect that the optical system can be reduced in size and stabilized.
[0055]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0056]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical pickup device of the present invention. Similar to the operation of the optical head of the optical pickup apparatus mentioned in the conventional example, the light emitted from the semiconductor laser 1-1 as an example of the light source passes through the hologram 1-5 as a separation element, and then the objective lens 1 3 is focused on the optical disc 1-2 which is an example of an information recording medium. The light reflected by the optical disk passes through the objective lens, is diffracted by the hologram, and enters the first photodetectors 1-4-1, 1-4-2. In addition, the description of the detection principle of the FE, TE, and RF signals is the same as in the conventional example of FIG.
[0057]
In the conventional example, the NA of the forward path and the backward path are determined by the objective lens holder 15-6, and are equal to each other. In the present embodiment, the aperture is determined by the objective lens holder 1-6, the λ / 4 plate 1-7 that is a component of the aperture element, and the diffraction grating 1-8. The diffraction grating 1-8 is provided with a grating at a portion 1-8-a in the drawing.
[0058]
Here, the operation of the aperture element will be described. The λ / 4 plate 1-7 is an optical element that is conventionally used in an optical disc apparatus and has a function of giving a phase difference of λ / 4 to incident light. The diffraction grating 1-8 is a concavo-convex grating made of an anisotropic material (for example, refractive indexes n1 and n2) such as lithium niobate, and is equal to one of the two refractive indexes of the anisotropic material in the concave portion. It is filled with an isotropic material having a refractive index (for example, refractive index n1). When linearly polarized light is incident on the diffraction grating 1-8, the polarization direction in which the refractive index n1 of the anisotropic material can be seen is equal to the absence of the diffraction grating, so that all incident light is transmitted. On the other hand, it functions as a diffraction grating for the polarization direction orthogonal to the polarization direction, and diffracts incident light. In FIG. 1, the polarization direction of the semiconductor laser 1-1 corresponds to the polarization direction in which the grating of the diffraction grating 1-8 cannot be seen. Therefore, the light incident on the diffraction grating 1-8 from the semiconductor laser 1-1 passes through the diffraction grating 1-8 regardless of the presence or absence of the grating. Therefore, the forward aperture NA1 is not determined by the aperture element, but is determined by the objective lens holder 1-6. On the other hand, since the reflected light from the optical disk passes through the λ / 4 plate twice in the forward path and the return path, the polarization direction is orthogonal to the polarization direction of the semiconductor laser, and the diffraction grating 1-8 can be seen. The light in the region 1-8b of the central portion 1-8 is transmitted and reaches the first photodetector, but is diffracted as shown in the figure at the grating portion 1-8a, and the light is directed to the first photodetector. Not reach. As described above, the opening NA2 of the return path is not determined by the objective lens holder 1-6, but is determined by the diffraction grating 1-8.
[0059]
From FIG. 1, NA1 is configured to be larger than NA2. For the sake of simplicity of explanation, if NA2 is equal to the aperture NA of the conventional example, when the device of the conventional example and the device of the present embodiment are compared, the aperture of the return path is the same, but the aperture of the forward path is the same as that of the present embodiment. It can be seen that the configuration device is larger. As a result, the optical pickup device of the present embodiment has the following effects not found in the conventional example.
[0060]
(1) Since the spot size on the optical disk is proportional to λ / NA when the wavelength is λ, in the apparatus of the present embodiment in which the aperture NA1 of the light incident on the optical disk is larger than the NA of the conventional example, the spot size on the optical disk Spot size is reduced, recording sensitivity is improved, recording quality is improved, reproduction signal resolution is improved, crosstalk is reduced, and intersymbol interference is reduced.
[0061]
(2) The signal drop due to defocus is proportional to the square of NA, and the signal drop due to tilt is proportional to the third power of NA. However, in the apparatus of this embodiment, the return path opening is NA2, which is equal to the conventional NA. Therefore, the margin for defocus and tilt is the same as that of the conventional example, and the margin is not impaired even though the forward path opening is large.
[0062]
(3) Crosstalk components due to adjacent tracks, intersymbol interference components due to signals before and after, and aberration components due to defocusing and tilting are often included in a region where the NA of reflected light from the disk is large (periphery of the aperture). In the apparatus according to the present embodiment, since the return path opening is set smaller than the forward path, light containing a large amount of crosstalk components, intersymbol interference components, and aberration components is removed, so that excellent reproduction characteristics can be obtained.
[0063]
FIG. 2 shows an example of reproduction characteristic analysis by the optical pickup device of the present embodiment. It is assumed that the optical disk reproduces random data composed of marks of about 0.4 μm to 2 μm as information signals with a track pitch of 0.6 μm, and the optical head for reproducing has a wavelength λ of 660 nm. FIG. 2 shows the reproduced signal jitter with the NA of the forward path and the backward path as a parameter, and the jitter is displayed in contour lines in units of 0.1%. In the case of the conventional example, assuming that NA is 0.6 for both the forward path and the return path as a general opening, the reproduction signal jitter is about 4.05%. On the other hand, as an example of this embodiment, when NA of the forward path is 0.63 and NA2 of the backward path is 0.6, the reproduction signal jitter is 3.0%, which is an improvement of 1.05% compared to the conventional example. Become. As a conventional example, when NA is 0.63 for both the forward path and the return path, the reproduced signal jitter is about 3.07%. In the case of this embodiment, the NA of the return path is also not 0.07%. Since it is 0.63, the defocus margin is reduced by about 9% and the tilt margin is reduced by about 14% compared to the case of the present embodiment.
[0064]
In the case of the optical disk assumed in the above analysis, when the return NA2 is generally 0.6, the jitter gradually decreases as the forward NA1 increases, but the NA1 is 0.63 to 0.67. The change in jitter becomes smaller. In order to reduce the influence of variation in NA1, it is desirable to set between 0.63 and 0.67.
[0065]
In addition, when priority is given to defocusing and tilt margin expansion by reducing the NA2 on the return path, when the NA1 on the forward path is 0.60, the jitter does not deteriorate even if the NA2 on the return path is 0.54 or less. . The optimum NA ratio varies depending on the purpose such as jitter priority, margin priority, and compatibility between jitter and margin, but the optimum condition can be found with the setting shown in the following conditional expression (2).
[0066]
1 <NA1 / NA2 <1.2 (2)
[0067]
FIG. 3 shows an example of the aperture element. FIG. 3A is a diagram of the aperture element in the configuration of FIG. 1 viewed from the objective lens 1-3 side. A portion 1-6 in the figure is an objective lens holder, and its opening corresponds to NA1 in the forward path. The concentric circles inside the objective lens holder 1-6 indicate the grating 1-8a of the diffraction grating 1-8, and the opening thereof corresponds to the NA2 of the return path. In FIG. 3A, the opening is formed in a circular shape for both the forward path and the return path, but the shape of the opening is not limited to a circular shape. In the case of a circular shape, there is an advantage that it becomes easy to process and mold the opening of the lens holder 1-6 and the like, but in general, in an optical disc, the optimum NA may be different in the radial direction and the tangential direction. In this case, the opening is preferably an ellipse rather than a circle. FIG. 3B shows a case where the opening of the objective lens holder 1-6 is an ellipse having a high NA in the tangential direction. The direction of high NA is not limited to the tangential direction, it may be a radial direction, and the return opening by the diffraction grating 1-8 may be an ellipse. Since the excellent effect of the present invention is obtained by making the opening of the return path smaller than the opening of the outward path, it does not generally depend on the shape of the opening. Even if the opening of the return path is a quadrangle as shown in FIG. FIG. 3 (d) is an example in which the opening of the return path is composed of four circular openings, and has the excellent effect of the present invention, and the light at the center of the opening of the forward path is also removed in the return path. There is also an advantage that light including a large amount of DC component, which is a low-frequency component that does not contain much information component 1-2, is removed, and the modulation degree of the data information signal RF is improved. FIG. 3E is the same as FIG. 3D, and the return path has a smaller opening than the forward path, and the light at the center of the opening is also removed by the diffraction grating 1-8a. This has the advantage that the modulation degree of the data information signal RF is improved. As described above, the optical pickup device of the present invention is characterized in that the opening of the return path is set smaller than the outward path, and is not particularly dependent on the shape of the opening.
[0068]
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a configuration example of the optical pickup device when the opening of the forward path and the return path is changed only in the radial direction. Description of the same parts as those in FIG. 1 is omitted. From FIG. 4, in the tangential direction, the opening of the forward path by the objective lens holder 4-1 and the opening of the return path by the diffraction grating 4-2 are set equal. On the other hand, in the radial direction shown in the arrow B direction of FIG. 4, the opening NA2 (R) of the return path is set smaller than the opening NA1 (R) of the forward path. The optical disk system that is less affected by intersymbol interference in the tangential direction has the following advantages over the optical pickup device according to the first embodiment shown in FIG.
[0069]
(1) In the radial direction, the return path has a low NA with respect to the opening of the forward path, so that the crosstalk component included in the high NA portion of the reflected light from the disk is reduced along with the reduction of crosstalk due to adjacent tracks and the improvement of recording sensitivity. High aberration portions can be removed, a good reproduction signal can be obtained, and margins due to defocus and tilt are not impaired.
[0070]
(2) In the tangential direction, since the opening of the forward path and the backward path are equal, the light loss due to the lower NA of the return path can be reduced, and a reproduction signal can be obtained with a high S / N.
[0071]
FIG. 5 is an example of reproducing characteristic analysis when the opening in the tangential direction is 0.60 for both the forward and return paths, and the opening is changed in the forward and return paths only in the radial direction. The parameters of the optical disk are the same as those in the first embodiment. Jitter is about 3.54% when the radial outward path and the return path opening are both 0.63. However, if the forward path opening is fixed at 0.63 and the return path opening is reduced from 0.63, the return path It can be seen that the jitter is improved to 3.5% or less at the apertures of 0.585 to 0.62. Conversely, when the return path opening is fixed at 0.60 and is increased from the forward path opening 0.60, the jitter is minimized at the forward path opening of about 0.64, and the forward path opening of about 0.60 to 0.72. Jitter is improved. Although the optimum NA ratio varies depending on the purpose such as jitter priority, margin priority, and compatibility between jitter and margin, the optimum condition can be found with the setting shown in the following conditional expression (5).
[0072]
1 <NA1 (R) / NA2 (R) <1.2 (5)
[0073]
FIG. 6 is a configuration example of the aperture element in the optical pickup device of the present embodiment, and is a view seen from the objective lens 1-3 side in FIG. The part 4-1 in the figure is an objective lens holder, and has an elliptical outward path opening in the radial direction. A circular opening 4-2b inscribed in the elliptical opening is an opening of the return path by the diffraction grating 4-2, and a horizontal line portion in the drawing indicates the grating 4-2a of the diffraction grating 4-2. In this configuration, since the elliptical opening and the circular opening are inscribed in the tangential direction, the forward and return openings are equal, and the forward opening NA1 (R) is larger than the return opening NA2 (R) only in the radial direction. I understand. Although FIG. 6 illustrates a combination of an ellipse and a circle as the shape of the opening, as illustrated in FIG. 3 in the first embodiment, the shape of the opening is not particularly limited.
[0074]
(Embodiment 3)
FIG. 7 is a configuration example of an optical pickup device in which the opening of the forward path and the return path is changed only in the tangential direction. The description of the same parts as those in FIGS. 1 and 4 is omitted. In the radial direction from the view in the direction of arrow B in FIG. 7, the opening of the forward path by the objective lens holder 7-1 and the opening of the return path by the diffraction grating 7-2 are set equal. On the other hand, in the tangential direction, the opening NA2 (T) on the return path is set smaller than the opening NA1 (T) on the outbound path. In the optical disc system that is less affected by the crosstalk in the radial direction, there are the following advantages over the optical pickup device in the first embodiment shown in FIG.
[0075]
(1) Since the return path has a low NA in the tangential direction with respect to the opening of the forward path, it is possible to reduce the intersymbol interference, improve the resolution, improve the recording sensitivity, and between the codes included in the high NA part of the reflected light from the disk. Interference components and high-aberration parts can be removed, a good reproduction signal can be obtained, and the margin due to defocus and tilt is not impaired.
[0076]
(2) Since the forward and return openings are equal in the radial direction, it is possible to reduce the light loss due to low NA in the return path and obtain a reproduction signal with high S / N.
[0077]
FIG. 8 is an analysis example of the reproduction characteristics when the radial opening is 0.60 for both the forward and return paths and the opening is changed for the forward and return paths only in the tangential direction. The parameters of the optical disk are the same as in the first and second embodiments. Jitter is about 3.2% when both the forward and return openings in the tangential direction are 0.66. However, if the forward opening is fixed at 0.66 and the return opening is reduced from 0.66, the return path It can be seen that the jitter is improved to 3.2% or less at the apertures 0.57 to 0.66. The optimum NA ratio varies depending on the purpose such as jitter priority, margin priority, and compatibility between jitter and margin, but the optimum condition can be found with the setting shown in the following conditional expression (8).
[0078]
1 <NA1 (T) / NA2 (T) <1.2 (8)
[0079]
FIG. 9 is a configuration example of the aperture element in the optical pickup device according to the present embodiment, and is a view seen from the objective lens 1-3 side in FIG. A portion 7-1 in the figure is an objective lens holder, and has an elliptical outward opening that is long in the tangential direction. A circular opening 7-2-b inscribed in the elliptical opening is a return path opening by the diffraction grating 7-2, and a vertical line portion in the figure indicates the grating of the diffraction grating 7-2. In this configuration, since the elliptical opening and the circular opening are inscribed in the radial direction, the forward and return openings are equal, and the forward opening NA1 (T) is larger than the return opening NA2 (T) only in the tangential direction. I understand. In FIG. 9, a combination of an ellipse and a circle is exemplified as the shape of the opening, but the shape of the opening is not particularly limited as shown in FIG. 3 in the first embodiment.
[0080]
FIG. 10 shows another configuration example of the optical pickup device according to the present embodiment, in which a λ / 4 plate 1-7 and a polarization beam splitter (hereinafter referred to as “PBS”) 10-1 are used as aperture elements. is there. The polarizing film of the PBS 10-1 also has the same function as the diffraction grating 7-2 because transmission / reflection changes depending on the polarization direction of incident light. As an aperture element, a PBS is desirable when removing light of a high NA part with a high extinction ratio, and a diffraction grating is desirable when the light element is small and thin. As the configuration of the aperture element, a combination of a λ / 4 plate and a liquid crystal is also possible, and an optimal element may be selected according to the application.
[0081]
(Embodiment 4)
The configuration of the pickup device of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, description of the part similar to Embodiment 1-3 is omitted. The semiconductor laser 11-1 as the light source and the first photodetectors 11-2-1 and 11-2-2 are integrally formed with the base 11-3. The light from the semiconductor laser 11-1 passes to the optical disc 1-2 via the diffraction grating 11-5, the λ / 4 plate 1-7, and the objective lens holder 11-4, which are integrally formed with the objective lens 1-3. Incident. The reflected light from the optical disk is diffracted by the diffraction grating, and a part of the light enters the first photodetector. In this embodiment, the diffraction grating 11-5 also functions as the diffraction grating 1-8 in FIG. 1 and the hologram 1-5 as a separation element, and the grating portion 11-5a of the diffraction grating supplies unnecessary light. 1 has a function of diffracting out of the photodetector 1, and a central portion 11-5b of the diffraction grating 11-5 has a function of the hologram 1-5. The optical pickup device of the present embodiment has the following excellent effects.
[0082]
(1) Since the diffraction grating also has a hologram function as a separation element, the number of parts can be reduced, the size can be reduced, and the cost can be reduced.
[0083]
(2) Since the aperture element and the objective lens are integrally formed, the influence due to the movement of the objective lens can be reduced.
[0084]
(3) Since the light source and the first photodetector are integrally formed, the optical system can be miniaturized and stabilized.
[0085]
The above configurations (1), (2), and (3) do not need to be satisfied at the same time, and the individual effects are equivalent even if they are satisfied individually due to the configuration of the optical system.
[0086]
In FIG. 11, the arrow A direction view actually shows only the base 11-3, but the semiconductor laser and the photodetector are also seen through for easy explanation.
[0087]
Although FIG. 11 shows a configuration in which the opening of the forward path and the return path is changed in both the radial direction and the tangential direction, the same applies to the case where one of the openings is constant in the forward path and the return path.
[0088]
(Embodiment 5)
The configuration of the optical information processing apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. A description of the same parts as those in Embodiment 4 is omitted. In this embodiment, the second photodetector is provided in four elements, the base 12-1. Of the reflected light from the optical disk, the light incident on the grating portion 12-3a of the diffraction grating 12-3 is diffracted and guided to the second photodetectors 12-2-1 to 12-2-1. The light guided to the second photodetector includes a large amount of intersymbol interference information in the tangential direction and a lot of crosstalk information in the radial direction. In the configurations of the first to fourth embodiments, a good information signal is detected by removing this light. In the present embodiment, an information signal is obtained by calculating the first photodetector output and the second photodetector output. Even if the light in the high NA portion of the aperture is removed, the intersymbol interference component and the crosstalk component cannot be completely removed from the light incident on the first photodetector. By subtracting the second photodetector output that contains many intersymbol interference components and crosstalk components from the first photodetector output, the intersymbol interference components and crosstalk components in the first photodetector output. Can be offset, and the information signal quality can be further improved. In FIG. 12, the light of the high NA portion is guided to the second photodetector in both the tangential direction and the radial direction, but either one may be used as necessary. In a system in which the influence of intersymbol interference is small, the information signal quality can be improved even with a configuration in the radial direction only. The same applies to the tangential direction only.
[0089]
(Embodiment 6)
The configuration of the optical pickup device of the present invention will be described with reference to FIG. The description of the same part as in the first embodiment is omitted. In this embodiment, the aperture element is composed of the λ / 4 plate 1-7 and the liquid crystal element 13-1, and further includes a drive circuit 13-2 for the liquid crystal element 13-1. The function of the liquid crystal element 13-1 is to diffract a predetermined portion of the reflected light from the optical disk to the outside of the first photodetector, like the diffraction grating 1-8 in FIG. The element can vary the range in which light is diffracted.
[0090]
FIG. 14 shows a configuration example of a liquid crystal element. The portion 14-1 in FIG. 14 is liquid crystal, and the upper and lower portions are sandwiched between the transparent electrode 14-2 and the transparent electrode 14-3. The transparent electrodes are provided on a light-transmitting substrate 14-4 and a light-transmitting substrate 14-5, such as glass. The side surface encloses the liquid crystal 14-1 with a sealing material 14-6. When a voltage is applied to the upper and lower transparent electrodes by the drive circuit 14-7, the liquid crystal part sandwiched between the periodic structure parts of the upper transparent electrode 14-2 exhibits anisotropy corresponding to the period of the transparent electrode, It functions as an isotropic diffraction grating. In the present embodiment, the upper transparent electrode 14-2 is divided into three ranges, and the voltage of the drive circuit 14-7 can be switched and applied to each by the switching circuit 14-8. . In FIG. 14, only (a) of the switching circuit 14-8 is ON, and only one place outside the transparent electrode 14-2 functions as a diffraction grating. It is possible to change the diffraction grating portion depending on the state of the switching circuit 14-8. Although the transparent electrode 14-2 is divided into three in this embodiment, the number of divisions can be changed as necessary.
[0091]
In the optical pickup device of the present embodiment, the range of the diffraction grating of the aperture element can be changed by the liquid crystal, and the aperture of the return path can be varied. Therefore, there is an excellent effect that an optimal aperture can be set according to the optical disk. When recording and reproduction are performed on a plurality of optical discs having different track pitches and bit pitches, it is possible to automatically learn and cope with the optimum aperture for each optical disc.
[0092]
In the present embodiment, the opening of the return path is made variable by the liquid crystal element, but the same can be realized for the opening of the forward path. If necessary, it is also possible to deal with the opening of both the forward path and the return path as variable. In the present embodiment, only the configuration corresponding to the first embodiment is shown, but the present invention is not limited to this, and the aperture element can be made variable for any of the configurations of the second to fifth embodiments. Is possible.
[0093]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the recording / reproduction on the optical disc, the opening of the forward path and the opening of the backward path are made different so that the recording of the forward path is performed with a high NA spot, and the return path is performed with a low NA. The crosstalk component, intersymbol interference component, and high aberration component contained in the high NA part of the reflected light from the light are removed to enable high-quality signal reproduction, and the margin for defocus and tilt is not impaired. Has an excellent effect. Further, by using a diffraction grating as the aperture element and integrating with other elements, it has excellent effects such as miniaturization, stabilization, and cost reduction. Further, by guiding at least a part of the light outside the return path opening to the second photodetector and calculating with the first photodetector output, the intersymbol interference component and the crosstalk component can be canceled, Furthermore, it has an excellent effect that a good information signal can be obtained. In addition, by configuring the aperture of the aperture element to be variable, it is possible to set an optimal aperture for each optical disc, and it has an excellent effect that always allows good signal reproduction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical pickup device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph obtained by analyzing reproduction characteristics of the optical pickup device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of an aperture element according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of an optical pickup device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph obtained by analyzing reproduction characteristics of the optical pickup device according to the second embodiment of the present invention. .
FIG. 6 is a configuration diagram of an aperture element according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of an optical pickup device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph obtained by analyzing reproduction characteristics of the optical pickup device according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram of an aperture element according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram of another optical pickup device according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 11 is a configuration diagram of an optical pickup device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a configuration diagram of an optical information processing apparatus in Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 13 is a configuration diagram of an optical pickup device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a configuration diagram of a liquid crystal element in a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a configuration diagram of a conventional optical pickup device.
[Explanation of symbols]
1-1 Semiconductor laser
1-2 Optical disc
1-3 Objective lens
1-4-1, 1-4-2 first photodetector
1-5 Separating element
1-6 Objective lens holder
1-7 λ / 4 plate
1-8 Diffraction grating

Claims

A light source, an objective lens for condensing light emitted from the light source on an information recording medium, an objective lens holder for holding the objective lens, and light reflected from the information recording medium are separated from an optical path to the light source A separating element, a λ / 4 plate disposed in the optical path between the objective lens and the separating element, a diffraction grating, and a first photodetector that receives the light separated by the separating element. And
The aperture NA1 of the first optical path from the light source to the information recording medium is determined by the objective lens holder, and the aperture NA2 of the second optical path from the information recording medium to the first photodetector is the objective lens. Determined by an aperture element consisting of a holder, the λ / 4 plate and the diffraction grating,
The objective lens and the aperture element are configured integrally.
The aperture NA1 of the first optical path and the aperture NA2 of the second optical path satisfy the following conditional expression (1):
NA1> NA2 (1)
In the aperture NA2 of the second optical path,
The shape of the aperture determined by the lens holder is circular, and the diffraction grating is provided with a grating where light passing through the center of the aperture determined by the lens holder passes through the diffraction grating. An optical pickup device characterized by the above.

The optical pickup device according to claim 1, wherein the separation element includes a hologram.

The optical pickup device according to claim 2, wherein the diffraction grating and the hologram are integrally formed.

The optical pickup device according to claim 1, wherein the light source and the first photodetector are integrally formed.

An apparatus that records and / or reproduces information to / from an information recording medium, the light source, an objective lens that focuses light emitted from the light source on the information recording medium, and an objective that holds the objective lens A lens holder, a separating element for separating light reflected from the information recording medium from an optical path to the light source, a λ / 4 plate and a diffraction grating disposed in the optical path between the objective lens and the separating element A first optical detector for receiving the light separated by the separation element, and a second detector, and an optical pickup device comprising:
The aperture NA1 of the first optical path from the light source to the information recording medium is determined by the objective lens holder, and the aperture NA2 of the second optical path from the information recording medium to the first photodetector is the objective lens. Determined by an aperture element consisting of a holder, the λ / 4 plate and the diffraction grating,
The objective lens and the aperture element are configured integrally.
The aperture NA1 of the first optical path and the aperture NA2 of the second optical path satisfy the following conditional expression (1):
NA1> NA2 (1)
In the aperture NA2 of the second optical path,
The shape of the opening determined by the lens holder is circular, and the diffraction grating is provided with a grating where light passing through the center of the opening determined by the lens holder passes through the diffraction grating. Further, an optical information processing apparatus configured to guide at least part of the light outside the opening NA2 of the second optical path to the second photodetector.

The optical information processing apparatus according to claim 5 , wherein information on the information recording medium is reproduced from predetermined calculation outputs of outputs of the first photodetector and the second photodetector.

The optical information processing apparatus according to claim 5 , wherein the first photodetector and the second photodetector are configured integrally.