JP2000298869A - 光学的ピックアップ・ヘッド - Google Patents

光学的ピックアップ・ヘッド

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JP2000298869A
JP2000298869A JP11257953A JP25795399A JP2000298869A JP 2000298869 A JP2000298869 A JP 2000298869A JP 11257953 A JP11257953 A JP 11257953A JP 25795399 A JP25795399 A JP 25795399A JP 2000298869 A JP2000298869 A JP 2000298869A
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laser beam
optical
pickup head
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Sakubun Kyo
作 文 喬
Genkin Ri
源 欽 李
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Industrial Technology Research Institute ITRI
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学的素子の数が少なく光検出器も1つです
む、複数の波長を使用する光学的ピックアップ・ヘッド
を提供すること。 【解決手段】 本発明の光学的ピックアップ・ヘッド
は、1つの接合複屈折プリズム50、複数の対物レンズ
61〜64、複数の1/4波長プレート71〜74、複
数のレーザ・ソース11〜14および1つの光検出器4
0を含む。接合複屈折プリズム50は、レーザ・ソース
11〜14が発生する入射レーザ・ビームを入射ブラン
チ7内に屈折させる一方、偏光の違いを利用して、光学
的データ記録媒体20からの反射レーザ・ビームを入射
レーザ・ビームと分離する。偏光の違いは、1/4波長
プレート71〜74により発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の波長を使用
する光学的データ記録媒体読み出し/書き込み光学的ピ
ックアップ・ヘッドに関し、特に複数の波長を持つレー
ザ・ビームを発生するレーザ・ソースを使用する光学的
データ記録媒体読み出し/書き込み光学的ピックアップ
・ヘッドに関する。
【従来の技術】
【0002】光学的ピックアップ・ヘッドが光学的デー
タ記録媒体上にビデオ・データまたはオーディオ・デー
タのような情報を記録し、かつそこから上記情報を再生
するために使用されることは周知のことである。光ディ
スクの容量が増大するにつれて、ピックアップ・ヘッド
の構成も修正されなければならなくなってきている。例
えば、光ディスク上でデータの読み出し/書き込みをす
るために使用するレーザ・ビームの波長が変化してい
る。650MBのCDのフォーマットの場合には、レー
ザ・ソースのレーザ波長は780ナノメートルである。
4.7GB DVD−ROMのフォーマットの場合に
は、レーザ・ソースのレーザ波長は650ナノメートル
である。さらに、第一世代のDVD−Rは、読み出し用
には650ナノメートルの波長のレーザ・ソースを使用
し、書き込み用には630ナノメートルの波長のレーザ
・ソースを使用し、第二の世代のDVDは、410ナノ
メートルの波長のレーザ・ソースを使用する。
【0003】CDおよびDVD等に対するピックアップ
・ヘッドの共通使用のために、新しいピックアップ・ヘ
ッドは、波長780ナノメートル、650ナノメート
ル、630ナノメートルおよび410ナノメートルのよ
うな、異なるディスク・フォーマット用の複数の波長を
持つレーザ・ビームを発生することができるものでなけ
ればならない。図1は、従来技術による複数の波長を使
用するピックアップ・ヘッドである。異なる波長を持つ
反射レーザ・ビームを光検出器91a、91b、91c
および91d上に分離するために複数の色ビーム・スプ
リッタ90a、90b、および90cが使用される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
のピックアップ・ヘッドは、多数の光学的素子を必要と
し、そのため組立作業が困難になる問題点がある。
【0005】本発明の主な目的は、光学的素子の数が少
ない、複数の波長を使用する光学的ピックアップ・ヘッ
ドを提供することにある。本発明の他の目的は、光信号
を電気信号に変換するための光検出器を一つしか使用し
ない、複数の波長を使用する光学的ピックアップ・ヘッ
ドを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の場合には、接合
複屈折プリズムと、複数の異なる波長に対する複数の1
/4波長プレートが、複数の波長を使用する光学的ピッ
クアップ・ヘッドの光路内に設置される。接合複屈折プ
リズムは、複数のレーザ・ソースが発生した異なる波長
の同じ偏光を持つ複数のレーザ・ビームを混合して一つ
の入射レーザ・ビームにするとともに、この入射レーザ
・ビームと光学的データ記録媒体からの反射レーザ・ビ
ームを分離する。本発明の光学的ピックアップ・ヘッド
の構成を使用すれば、従来技術の色ビーム・スプリッタ
は必要なくなり、かつ光検出器は一つだけですむ。
【0007】本発明で使用される接合複屈折プリズム
は、光学軸が相互に直交している二つの複屈折プリズム
からなる。この各複屈折プリズムは、複屈折材でできて
いる。本発明の接合複屈折プリズムは、具体的にはロシ
ョン(Rochon)プリズムまたはサーナモント(S
ernamont)プリズムである。複屈折材は、入射
するレーザ・ビームの偏光具合により異なる屈折率を発
生させる。従って、一定の入射角で接合複屈折プリズム
を通過する同じ偏光を持つ複数の入射レーザ・ビームを
屈折させて一つの光学的ブランチに位置させることがで
きる。さらに、光学的データ記録媒体から戻ってきた反
射レーザ・ビームの偏光が入射レーザ・ビームの偏光と
異なることにより、反射レーザ・ビームを入射レーザ・
ビームと分離することができる。従来技術の複数の色ビ
ーム・スプリッタおよび複数の光検出器の代わりに、本
発明の光学的ピックアップ・ヘッドの一つの接合複屈折
プリズムおよび一つの光検出器を使用することができ
る。
【0008】
【発明の実施の形態】次に図面を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図2は本発明の第1の実施の
形態を示す。この図2について説明すると、本発明のロ
ション・プリズムを含む複数の波長を使用する第1実施
形態の光学的ピックアップ・ヘッドは、複数のレーザ・
ソース11〜14、コリメータ・レンズ30、光検出器
40、焦点レンズ41、接合複屈折プリズム50、複数
の対物レンズ61〜64、複数の1/4波長プレート7
1〜74、および反射ミラー80を含む。レーザ・ソー
ス11〜14の各々は、CDまたはDVDのような光学
的データ記録媒体20のデータをアクセスする偏光レー
ザ・ビームを発生するレーザ・ダイオードである。レー
ザ・ソース11〜14が発生するレーザ・ビームの波長
は異なるが、その偏光は同じ方向を向いている。コリメ
ータ・レンズ30は、本発明の光学的ピックアップ・ヘ
ッドの光路内に設置され、レーザ・ソース11〜14が
発生するレーザ・ビームを平行にする。光検出器40
は、光学的データ記録媒体20上に記録した光信号を電
気信号に変換するために使用される。焦点レンズ41
は、この実施形態の光路内に設置され、レーザ・ビーム
の焦点を光検出器40上に結ぶために使用される。
【0009】接合複屈折プリズム50は、光学的ピック
アップ・ヘッドの光路内に設置されるが、同じ複屈折材
でできている二つの複屈折プリズム51および52から
なる。ここでの接合複屈折プリズム50は、ロション・
プリズムと呼ばれる。接合複屈折プリズム50は、レー
ザ・ソース11〜14からの異なる波長のレーザ・ビー
ムを入射ブランチA内に屈折させ、混合する。さらに、
接合複屈折プリズム50は、レーザ・ソース11〜14
からのレーザ・ビームと反射ブランチBのレーザ・ビー
ム(光学的データ記録媒体20から反射されたレーザ・
ビームであり、光学的データ記録媒体20上に記録した
データの光信号)を分離する。
【0010】対物レンズ61〜64は光学的ピックアッ
プ・ヘッドの光路内に設置され、入射ブランチAの入射
レーザ・ビームの焦点を入射レーザ・ビームの波長に対
応して光学的データ記録媒体20上に結ばせるために使
用される。1/4波長プレート71〜74は、対物レン
ズ61〜64の各々に対応して設けられ、その対応する
対物レンズと接合複屈折プリズム50との間の光学的ピ
ックアップ・ヘッドの光路内に設置される。1/4波長
プレート71〜74は、レーザ・ビームの偏光を変える
ために使用される。本発明の光学的ピックアップ・ヘッ
ドの場合には、1/4波長プレート71〜74の機能
は、入射ブランチAの入射レーザ・ビームと反射レーザ
・ビームの偏光を直交させることである。反射ミラー8
0は、1/4波長プレート71〜74と接合複屈折プリ
ズム50の間の光学的ピックアップ・ヘッドの光路内に
設置され、光学的ピックアップ・ヘッドのサイズを最も
小さくするためにレーザ・ビームの進行方向を変えるた
めに使用される。反射ミラー80は、データ・アクセス
にとって機能的に必ずしも必要なものではない。
【0011】複屈折材料の特性により、高速軸および低
速軸と呼ぶ二つの軸が存在する。さらに、この二つの軸
は直交していて、高速軸の屈折率は低速軸の屈折率より
小さい。スネルの法則により、波が、異なる屈折率を持
つ一つの媒体から他の媒体内に進入すると、波はある屈
折角度で屈折する。それ故、複屈折材料を通過する異な
る偏光を持つ二つの波は、光学軸の相対的な向きにより
異なる屈折をする。接合複屈折プリズム50は、本発明
の光学的ピックアップ・ヘッドの入射ビームおよび反射
ビームを分離するために上記特性を使用する。図面を簡
単にするために、複屈折材の両方の軸をSおよびPと呼
ぶことにする。S軸は紙面に垂直であり、P軸は紙面に
平行である。紙面に垂直な光学軸を表わすために中心点
付きの円を使用する。紙面に平行な光学軸を表わすため
に両端に矢尻を持つ矢印を使用する。
【0012】図2の場合、接合複屈折プリズム50はロ
ション・プリズムであり、両方の複屈折プリズム51お
よび52の光学軸は直交している。レーザ・ソース11
〜14が発生する偏光Sを持つレーザ・ビームSB1〜
SB4の波長は、それぞれλ1、λ2、λ3、およびλ
4である。レーザ・ビームSB1〜SB4は、その後、
コリメータ・レンズ30により平行にされる。平行にな
ったレーザ・ビームSB1〜SB4は、その後、異なる
入射角度で接合複屈折プリズム50を通過する。波長λ
1、偏光Sを持つレーザ・ビームSB1がデータ・アク
セス用に使用された場合、レーザ・ビームSB1は、最
初、接合複屈折プリズム50により入射ブランチA内に
屈折する。何故なら、レーザ・ビームSB1に対する複
屈折プリズム51および52の屈折率が異なるからであ
る。次に、レーザ・ビームSB1は、反射ミラー80、
波長λ1に対応する1/4波長プレート71、および1
/4波長プレート71に対応する対物レンズ61をこの
順序で通過する。最後に、レーザ・ビームSB1は、そ
の焦点を光学的データ記録媒体20上に結ぶ。光学的デ
ータ記録媒体20上に記憶されたデータの読み取り光信
号であるレーザ・ビームは光学的データ記録媒体20か
ら反射し、その後、対物レンズ61、1/4波長プレー
ト71、反射ミラー80、接合複屈折プリズム50を通
過する。1/4波長プレート71を通過した後で、光信
号であるレーザ・ビームはP偏光になる。すなわち、レ
ーザ・ビームSB1の偏光Sに垂直になる。レーザ・ビ
ームの偏光は、複屈折プリズム51、52の光学軸に垂
直になるので、複屈折プリズム50、51を通過すると
き同じ屈折率で屈折する。それ故、P偏光レーザ・ビー
ムは接合複屈折プリズム50により屈折しない。最後
に、光信号であるP偏光レーザ・ビームは、その焦点を
焦点レンズ41により光検出器40上に結び、光信号
は、データを読み出すために光検出器40により電気信
号に変換される。
【0013】波長λ2、偏光Sを持つレーザ・ビームS
B2がデータ・アクセス用に使用された場合、レーザ・
ビームSB2は、最初、接合複屈折プリズム50により
入射ブランチA内に屈折する。何故なら、レーザ・ビー
ムSB2に対する複屈折プリズム51および52の屈折
率が異なるからである。次に、レーザ・ビームSB2
は、反射ミラー80、波長λ2に対応する1/4波長プ
レート72、および1/4波長プレート72に対応する
対物レンズ62をこの順序で通過する。最後に、レーザ
・ビームSB2は、その焦点を光学的データ記録媒体2
0上に結ぶ。光学的データ記録媒体20上に記憶された
データの読み取り光信号であるレーザ・ビームは光学的
データ記録媒体20から反射し、その後、対物レンズ6
2、1/4波長プレート72、反射ミラー80、接合複
屈折プリズム50を通過する。1/4波長プレート72
を通過した後で、光信号であるレーザ・ビームはP偏光
になる。すなわち、レーザ・ビームSB2の偏光Sに対
して垂直になる。レーザ・ビームの偏光は、複屈折プリ
ズム51、52の光学軸に垂直になるので、複屈折プリ
ズム50、51を通過するとき同じ屈折率で屈折する。
それ故、P偏光レーザ・ビームは接合複屈折プリズム5
0により屈折しない。最後に、光信号であるP偏光レー
ザ・ビームは、その焦点を焦点レンズ41により光検出
器40上に結び、光信号は、データを読み出すために、
光検出器40により電気信号に変換される。
【0014】同様に、波長λ3(またはλ4)、偏光S
を持つレーザ・ビームSB3(またはSB4)がデータ
・アクセス用に使用された場合、レーザ・ビームSB3
(またはSB4)は、最初、接合複屈折プリズム50に
より入射ブランチA内に屈折する。何故なら、レーザ・
ビームSB3(またはSB4)に対する両方の複屈折プ
リズム51および52の屈折率が異なるからである。次
に、レーザ・ビームSB3(またはSB4)は、反射ミ
ラー80、波長λ3に対応する1/4波長プレート73
(または波長λ4に対応する1/4波長プレート7
4)、および1/4波長プレート73(または74)に
対応する対物レンズ63(または64)をこの順序で通
過する。最後に、レーザ・ビームSB3(またはSB
4)は、その焦点を光学的データ記録媒体20上に結
ぶ。光学的データ記録媒体20上に記憶されたデータの
読み取り光信号であるレーザ・ビームは光学的データ記
録媒体20から反射し、その後、対物レンズ63(また
は64)、1/4波長プレート73(または74)、反
射ミラー80、接合複屈折プリズム50を通過する。1
/4波長プレート73(または74)を通過した後で、
光信号であるレーザ・ビームはP偏光になる。すなわ
ち、レーザ・ビームSB3(またはSB4)の偏光Sに
対して垂直になる。したがって、レーザ・ビームSB
1、SB2に基づく反射レーザ・ビームの場合と同様
に、複屈折プリズム51、52を通過するとき、レーザ
・ビームは同じ屈折率で屈折する。それ故、P偏光レー
ザ・ビームは接合複屈折プリズム50により屈折しな
い。最後に、光信号であるP偏光レーザ・ビームは、そ
の焦点を焦点レンズ41により光検出器40上に結び、
光信号はデータを読み出すために光検出器40により電
気信号に変換される。
【0015】本発明の光学的ピックアップ・ヘッドは、
データを記録するためにも使用され、その際の光学的ピ
ックアップ・ヘッドの光路は、上記データ読み出しに対
する光路と同じになる。両方の動作の違いは、データ記
録動作中は、レーザ・ビームが関数発生器の出力信号に
より変調されることである。変調されたレーザ・ビーム
は、データを記録するために光学的データ記録媒体20
の物理的特性を変化させる。
【0016】異なるフォーマットの光学的データ記録媒
体のデータをアクセスするためには、要求されている光
学的データ記録媒体のフォーマットに対応する波長を持
つレーザ・ソースを選択しなければならない。従って、
1/4波長プレートおよび対物レンズも同様に、データ
・アクセス用のレーザ・ビームの波長により異なる。す
なわち、必要な光学的データ記録媒体のフォーマットに
より異なる。
【0017】図3について説明すると、この図は本発明
の第2実施形態であり、サーナモント・プリズムを含む
複数の波長を使用する光学的ピックアップ・ヘッドであ
る。この実施形態の基本的構成は、上述した第1の実施
形態の構成と同じである。両方の実施形態の唯一の違い
は、この実施形態の接合複屈折プリズム50aが、直交
している光学軸P1およびP2を持つ二つの複屈折プリ
ズム51aおよび52bからなるサーナモント・プリズ
ムであるということであり、前記の両方の光学軸P1,
P2は紙面に対して平行である。サーナモント・プリズ
ムを含む光学的ピックアップ・ヘッドの動作は、第1の
実施形態の動作と類似している。この実施形態の読み出
し動作のうち、第1の実施形態と異なるステップについ
て以下に説明する。レーザ・ソース11〜14が発生す
るP偏光レーザ・ビームPB1〜PB4の入射角度が異
なるので、接合複屈折プリズム50aは、最初に、レー
ザ・ビームPB1〜PB4を入射ブランチA内に屈折さ
せる。反射レーザ・ビームPB1〜PB4が1/4波長
プレート71〜74を通過した後で、それらの反射レー
ザ・ビームの偏光は、入射レーザ・ビームPB1〜PB
4の偏光Pに垂直なS偏光に変わる。その結果、反射レ
ーザ・ビームの偏光は、複屈折プリズム51a、52a
の光学軸に垂直になる。それ故、反射S偏光レーザ・ビ
ームSB1〜SB4は、接合複屈折プリズム50aによ
り屈折しない。最後に、S偏光レーザ・ビームSB1〜
SB4は、その焦点を焦点レンズ41により光検出器4
0上に結び、光信号はデータを読み出すために光検出器
40により電気信号に変換される。
【0018】本発明の光学的ピックアップ・ヘッドを使
用することにより、従来技術のピックアップ・ヘッドの
機能を損なわないで、ピックアップ・ヘッドで使用する
光学的装置の数を減らすことができる。さらに、光検出
器は1つにし得る。それ故、本発明の光学的ピックアッ
プ・ヘッドのコストを大幅に削減でき、構造も大幅に簡
単にすることができる。
【0019】上記の複数の波長を使用するCD,DVD
読み出し/書き込み光学的ピックアップ・ヘッドは、説
明のための本発明の好適な実施形態にすぎず、本発明の
範囲を制限するものではない。当業者なら思いつくすべ
ての修正および変更は、本発明の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術の光学的ピックアップ・ヘッドの構成
を示す図。
【図2】本発明の光学的ピックアップ・ヘッドの第1実
施形態を示す構成図。
【図3】本発明の光学的ピックアップ・ヘッドの第2実
施形態を示す構成図。
【符号の説明】
11〜14 レーザ・ソース 20 光学的データ記録媒体 30 コリメータ・レンズ 40 光検出器 41 焦点レンズ 50 接合複屈折プリズム 51,52 複屈折プリズム 61〜64 対物レンズ 71〜74 1/4波長プレート 80 反射ミラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596170000 No.195,Chung Hsing R oad,Sec.4,Chutung,H sinchu 31015, Taiwan, R.O.C. (72)発明者 李 源 欽 台湾新竹市光華二街81巷10弄89號4樓 Fターム(参考) 5D119 AA04 AA41 EC47 FA02 FA08 JA02 JA17 JA32 JA43 JA49

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光学的データ記録媒体上のデータをアク
    セスするために複数の波長を使用する光学的ピックアッ
    プ・ヘッドであって、 異なる波長を持つ直線的に偏光したレーザ・ビームを発
    生する複数のレーザ・ソースと、 光学的ピックアップ・ヘッドの光路上に位置し、前記直
    線的に偏光した入射レーザ・ビームを入射ブランチ内に
    屈折させる一方、光学的データ記録媒体から反射した反
    射レーザ・ビームを屈折させずに反射ブランチに通過さ
    せ入射レーザ・ビームと分離する、複屈折材でできてい
    る二つの複屈折プリズムからなる接合複屈折プリズム
    と、 前記入射ブランチの入射レーザ・ビームの焦点を前記光
    学的データ記録媒体上に結ぶために前記光学的ピックア
    ップ・ヘッドの光路上に位置する複数の対物レンズと、 この対物レンズと前記接合複屈折プリズムとの間の光学
    的ピックアップ・ヘッドの光路上に位置し、前記対物レ
    ンズに対応して一つずつ配置され、前記入射ブランチの
    入射レーザ・ビームと前記反射レーザ・ビームの偏光を
    直交させるための複数の1/4波長プレートと、 前記反射ブランチの反射レーザ・ビームを電気信号に変
    換するために、前記光学的ピックアップ・ヘッドの光路
    上に位置している光検出器とを具備することを特徴とす
    る光学的ピックアップ・ヘッド。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の光学的ピックアップ・
    ヘッドにおいて、前記接合複屈折プリズムはロション・
    プリズムであることを特徴とする光学的ピックアップ・
    ヘッド。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の光学的ピックアップ・
    ヘッドにおいて、前記接合複屈折プリズムはサーナモン
    ト・プリズムであることを特徴とする光学的ピックアッ
    プ・ヘッド。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の光学的ピックアップ・
    ヘッドにおいて、前記入射レーザ・ビームを平行にする
    ために、前記光学的ピックアップ・ヘッドの光路内にさ
    らにコリメータ・レンズを備えることを特徴とする光学
    的ピックアップ・ヘッド。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の光学的ピックアップ・
    ヘッドにおいて、前記反射ブランチの反射レーザ・ビー
    ムの焦点を前記光検出器上に結ばせるために、前記光学
    的ピックアップ・ヘッドの光路内に焦点レンズをさらに
    備えることを特徴とする光学的ピックアップ・ヘッド。
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