(57)【要約】【課題】高密度の光学系で再生パワーで記録パワーでレーザーダイオードの出力を切り替える場合発生するモード−ホッピングの影響を最小化して光学系の構成を単純化することができ、組み立てが容易で、光効率を改善することができる高密度記録／再生用互換型光ピックアップ装置および光ピックアップ駆動方法の提供。【解決手段】ディスクから情報を記録するための記録モードのパワーをもつレーザー光を出射するレーザー光源、前記レーザー光源から出射されるレーザー光を視準するコリメーターレンズ、前記コリメーターレンズを通過したレーザー光の光路上にレーザー光のパワーを減衰させる光減衰機、および入射するレーザー光をディスクに集光させる対物レンズで構成される高密度記録／再生用互換型光ピックアップ装置。【選択図】図３
2005018959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクから情報を記録するための記録モードのパワーをもつレーザー光を出射するレーザー光源と、
前記レーザー光源から出射されるレーザー光を視準するコリメーターレンズと、
前記コリメーターレンズを通過したレーザー光の光路上にレーザー光のパワーを減衰させる光減衰機と、および
入射するレーザー光をディスクに集光させる対物レンズと
を備える
ことを特徴とする高密度記録／再生用互換型光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記光減衰機は前記レーザー光源で出射される記録パワーのレーザー光を再生パワーで減衰させることを特徴とする請求項１記載の高密度記録／再生用互換型光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記光減衰機は光学的に透明な素子であることを特徴とする請求項１または２記載の高密度記録／再生用互換型光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記光減衰機は応答時間が４０μｓ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の高密度記録／再生用互換型光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記光減衰機は液晶に電圧を加えて位相遅延をさせて偏光方向を変えてくれる液晶シャッターであることを特徴とする請求項１または２記載の高密度記録／再生用互換型光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記光減衰機は平板ガラスにＤＯＥパターンを生成して液晶を前記ＤＯＥパターンに入れ込んでオン／オフする液晶ＤＯＥであることを特徴とする請求項１または２記載の高密度記録／再生用互換型光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記光減衰機は光学決定にＲＦ周波数をもった縦波を加えて能動的な回折格子を作るＡＯモジュレーターであることを特徴とする請求項１または２記載の高密度記録／再生用互換型光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記光減衰機は非線形決定に電場あるいは磁場を加えて光の偏光を変化させることで光パワーを変調するＥＯ／ＭＯモジュレーターであることを特徴とする請求項１または２記載の高密度記録／再生用互換型光ピックアップ装置。
【請求項９】
レーザー光源で記録モードのパワーをもつレーザー光を出射する段階と、
前記レーザー光のパワーを減衰させる光減衰機に前記レーザー光を通過させて再生モードのパワーで減衰させる段階と、
光ピックアップにサーボをかける段階と、
再生モードでディスクから情報を再生する段階と、
前記光減衰機をオフさせて記録モードのパワーを回復してディスクから情報を記録する段階を含む光ピックアップ駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高密度記録(reading)／再生(writing)用互換型光ピックアップ装置および光ピックアップ駆動方法に関する。さらに詳しくは、高密度の光学系において再生パワーまたは記録パワーにレーザーダイオードの出力を切り替える場合に発生するモード−ホッピングによる影響を最小化し、光学系の構成を単純化することができ、組み立てが容易で、そのうえ光効率を改善することができる高密度記録／再生用互換型光ピックアップ装置および光ピックアップ駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、情報保存媒体のひとつである光ピックアップ装置は、既存のＣＤおよびＤＶＤから高密度保存が可能なＢｌｕ−ＲＡＹおよびＡＯＤピックアップ装置（以下、ＢＤピックアップと称する）に切り替え中である。このような高密度記録／再生用光ピックアップ装置は、高密度記録および／または再生のために、青色光を発光する光源を採用すると同時に、青色光を受光する基板の厚さに適するように最適化された対物レンズを採用している。
【０００３】
しかし、ＢＤピックアップにより発光する青色光は、ＣＤやＤＶＤで使う赤色光に比べて光媒質での屈折率の変化が相対的に大きくなるため、色収差が設計上の難点となっている。すなわち、高密度記録／再生用光ピックアップ装置は、現在、使用されているＤＶＤなどを互換採用することができるように、赤色光を発光する光源を同時に具備しているのに対して、前記ＢＤピックアップのための青色光はＣＤやＤＶＤで使う赤色光に比べて光媒質での波長変化による屈折率差が相対的に大きくなって深刻な色収差が発生する。
【０００４】
また、高密度記録／再生用光ピックアップ装置では、再生パワーまたは記録パワーにレーザーダイオードの出力を切り替える場合に発生するモードホッピング（Mode hopping）が波長を瞬間的（数十μｓ）に変換する。したがって、これに対する色収差が補償された光学系が要求される。
【０００５】
図１ａは従来のレンズを使う場合に得られる収差特性を表わしたグラフである。従来対物レンズを１枚あるいは２枚使う場合に得られる収差Ａは、設計された中心波長を基準として、放物線と類似の対称形の特性が得られる。これをアクチュエーターを使って波長変化に従って発生したデフォーカス（defocus）量を補正すれば、図１ａでの補正された収差ｂを得ることができる。
【０００６】
ピックアップ装置作動後、周辺部の温度は徐々に変化する。このため、ピックアップ装置の周辺部の温度上昇によって、レーザーダイオード（ＬＤ）の波長が変化する。このようなレーザーダイオードの波長の変化は、アクチュエーターを使えば充分な補正が可能である。しかし、再生パワーを記録パワーに切り替える場合には図２のように、レーザーダイオードの出力が変化するによって前述したモードホッピングが発生して波長が移動するようになる。
【０００７】
例えば、レーザーダイオードの出力が再生パワーでは１０ｍＷの場合、これを記録パワーに切り替えると、８０ｍＷに変化するため、前述のモードホッピングが発生して波長が１〜１．５ｎｍ程度移動するようになる。このとき、波長の変化時間は数十マイクロ秒(μｓ)以内であり、非常に短い時間であるが、前記アクチュエーターが補償可能な時間は数ミリ秒（ｍｓ）程度である。このため、再生パワーを記録パワーに切り替えると、図３に図示したように、数ミリ秒（ｍｓ）に相当する記録領域を失うという問題が発生するのである。
【０００８】
叙上の問題を解決するためには、図１ｂに図示したような収差特性をもった光学系が要求される。すなわち、収差が図１ｂにおいて破線で示した目標とされるべきＲＭＳ値以下の値をもつときにもつモードホッピングが発生するにもかかわらず、所望の収差特性が得られようになる。ここで、図１ｂにおける収差Ａ′は、色収差が補償されたレンズ群を使う場合得られる収差を表しており、収差Ｂ′は、アクチュエーターを使って波長によって発生したデフォーカス（defocus）量を補正した補償された収差を表しているのである。
【０００９】
図１ｂに表した収差特性をもつような光学系を構成するためには、つぎに例示することのようによほど複雑な形態の光学系が要求される。先に、添付した図４ａに図示されるように、コリメーターレンズ１、２を２枚具備し、そのうちの一つのコリメーターレンズ１を前後方向に移動するように設置して、対物レンズ３を具備した光学系を構成することができる。ここで、参照符号Ｄはディスクを表している。
【００１０】
しかし、このような光学系を製作する場合、部品の数が多いので部品間の公差特性および組み立て公差特性などが悪くなり、両立が難しくなって、製造原価が高くなるという問題がある。このような特性の劣化によって量産が困難になる。また、添付した図４ｂは収差補正接合レンズが具備された光学系が示された概略説明図であり、収差補正のための収差補正接合レンズ（Diffractive Optical Element、ＤＯＥ接合レンズ）４と対物レンズ５を備えた光学系を構成することができる。
【００１１】
前記収差補正接合レンズ４には、回折面（Diffractive Surface）が対物レンズ４と対向する側の面に設けられる。このような光学系を製作する場合、高価な収差補正接合レンズ４を製作しなければならず、製作原価が高くなるという問題があって、製造公差がひどくて量産が困難である。特許文献１には、前記収差補正接合レンズを備える光ピックアプ装置が開示されている。また、添付した図４ｃに示されるように、両面ＤＯＥレンズ６を使って光学系を構成することもできる。
【００１２】
前記両面ＤＯＥレンズ６は両面に回折面が形成される非球面レンズであり、このような場合、光学系を構成する部品数は少ない長所があるものの、前記両面ＤＯＥレンズ６を非球面レンズで製作することは非常に厄介であり、そのうえ光効率が悪いため、前述の例と同様に量産が困難になる。したがって、今までよく見たところのように、収差特性が目標ＲＭＳ値打ち以下の値打ちをもつようにするための光学系を構成するに置いて、レンズを変更させて光学系を設計および製作することは困難が多いのでもう少し単純な解決方法が要求される。
【特許文献１】韓国特許出願公開第２００２−２２９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ここに本発明は前記のような問題点を解決するために案出したことで、高密度の光学系で再生パワーから記録パワーにレーザーダイオードの出力を切り替える場合、モード−ホッピングによる影響を最小化できるのみならず光学系の構成を単純化することができ、そのうえ組み立てが容易で、光効率を改善することができる高密度記録／再生用互換型光ピックアップ装置および光ピックアップ駆動方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の目的を達成するために、本発明によれば、ディスクから情報を記録するための記録モードのパワーをもつレーザー光を出射するレーザー光源と、前記レーザー光源から出射されるレーザー光を視準するコリメーターレンズと、前記コリメーターレンズを通過したレーザー光の光路上にレーザー光のパワーを減衰させる光減衰機と、および入射するレーザー光をディスクに集光させる対物レンズとを備えていることを特徴とする高密度記録／再生用互換型光ピックアップ装置が提供される。
【００１５】
ここで、前記光減衰機は前記レーザー光源で出射される記録パワーのレーザー光を再生パワーで減衰させる。また、前記光減衰機は光学的に透明な素子であることを特徴にして、応答時間が４０μｓ以下であることが望ましい。また、前記光減衰機は液晶に電圧を加えて位相を引き延ばして偏光方向を変える液晶シャッター、平板ガラスにＤＯＥパターンを生成して液晶を前記ＤＯＥパターンに入れ込んでオン／オフする液晶ＤＯＥを使用することができる。
【００１６】
また、前記の目的を達成するために、本発明の光ピックアップ装置の駆動方法によれば、レーザー光源により記録モードのパワーをもつレーザー光を出射してモードホッピングの影響をなくすステップと、前記レーザー光のパワーを減衰させる光減衰機に前記レーザー光を通過させて再生モードのパワーで減衰させるステップと、光ピックアップにサーボをかけて再生モードでディスクから情報を再生するステップと、前記光減衰機をオフにして記録モードのパワーを回復してディスクから情報を記録するステップに進む光ピックアップ駆動方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
以上のとおり、本発明の高密度記録／再生用互換型光ピックアップ装置および光ピックアップ駆動方法は、レーザー光源で出射するレーザー光のパワーを減衰させる光減衰機を使ってモードホッピングの影響をなくすことができる。よって、収差を補正するために複雑に光学系を構成する必要がなく、単純な構成の光学系を提供することができる。このように、光学系が単純化になるので、実際の量産品の生産時に組み立てが容易であり、作業性および生産性改善し、光効率を改善することができるという長所がある。また、ＣＤやＤＶＤ互換光学系設計時にも、光学系が単純になるので有利な位置を占めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
前記本発明の上述した目的は、当業者によって、添付図面を参照して後述する本発明の好ましい実施例からさらに明確になる。以下、本発明の光ピックアップ装置および駆動方法を添付図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
【００１９】
添付した図５は本発明による光学系を図示した構成図として、本発明はレーザー光を出射する光源であるレーザーダイオード１０と、前記レーザーダイオード１０から出射されるレーザー光を視準するコリメーターレンズ１１と、前記コリメーターレンズ１１を通過したレーザー光の光路上に設置されて前記レーザー光のパワーを減衰させるための光減衰機１２および入射するレーザー光をディスクＤに集光させる対物レンズ１３とから構成される。
【００２０】
ここで、前記レーザーダイオード１０は、ディスクＤから情報を記録するための記録モードのパワーをもつレーザー光レーザー光を出射するために機能する。この場合、前記レーザーダイオード１０で再生パワーよりはむしろ記録パワーのレーザー光が出射されるので、再生パワーから記録パワーに切り替える場合、レーザーダイオードの出力が変換することによって発生するモードホッピングはすでに発生している。
【００２１】
一方、本発明の光ピックアップ装置は前記光減衰機１２が具備されているので、レーザーダイオード１０で出射された記録パワーのレーザー光がコリメーターレンズ１１を通過した後、前記光減衰機１２を通すようになりながら光のパワーが減衰される。
【００２２】
本発明の前記光減衰機１２は前記レーザーダイオード１０で出射される記録パワーのレーザー光を再生パワーのレーザー光になるように光のパワーを減衰させ、レーザダイオード１０から出力される記録モードのパワーをもつレーザ光は、再生モードのパワーをもつレーザ光に下降する。
また、前記光減衰機１２は使用波長に対して光学的に透明であり、かつ応答応答時間が数十μｓ以下の素子である。なぜなら、光減衰機１２の応答時間が遅い場合には忘れてしまうデータ領域が増加するようになるので本発明を適用しにくい。よって、本発明では応答時間が数十μｓ以下の速い速度をもつ光減衰機１２が適用される。
【００２３】
好ましくは、応答時間は５〜４０μｓ程度であり、本発明の光ピックアップ装置のためには４０μｓ以下の応答時間をもつ光減衰機１２が適している。また、光ピックアップ装置の量産のためには、低廉な価格で大量生産が可能な光減衰機が適用されなければならない。
【００２４】
このような本発明の光ピックアップ装置に使用可能な光減衰機として、例えば、ＡＯモジュレーター（modulator）、ＥＯ／ＭＯモジュレーター、液晶シャッター（Liquid Crystal Shutter）、液晶ＤＯＥ（Liquid Crystal DOE）などがあげられる。
【００２５】
ここで、ＡＯモジュレーターは光学結晶にＲＦ周波数をもった縦波（以下、ＲＦシグナル）を加えて能動的な回折格子を作る装置として、図７ａないし図７ｂに図示したように、クリスタル２０にＲＦシグナルを加えない場合にはレーザービームがクリスタル２０をそのままパスするが（図７ａ）、ＲＦシグナルを加えた場合にはクリスタル２０に屈折率差が発生されて回折格子が形成されるのでレーザービームが０、１、２次などで分散する（図７ｂ）。
【００２６】
このような上記ＡＯモジュレーターの回答時間は数十ｎｓで早い回答時間をもっている。よって、入力されるＲＦシグナルを調節すれば光パワーを能動的に調節することができる。また、ＥＯ／ＭＯモジュレーターは非線形結晶に電場あるいは磁場を加えて光の偏光を変化させることで光パワーを変調する装置として、図８に示されるように、ＥＯ／ＭＯモジュレーター３０に電圧を加えればモジュレーター３０から（平板）偏光ビームＬを回転させたのち、偏光子３１を透過するようにし、これによって減衰させて、回答時間は数十ｎｓで早い。ただし、高電圧が必要だという短所があるが、最近光通信用で低電圧で動作されるＥＯ／ＭＯモジュレーターが開発されている。
【００２７】
液晶シャッターは液晶に電圧を加えて位相遅延をさせて偏光方向を変えてくれることによって強度を調節する構成をもって、図９に示されるように、偏光されたビームＬが入射する場合シャッター４０の電源オフ（ＯＦＦ）状態では偏光の方向が変わらなくて偏光子４１通過後、光は減衰しない。しかし、シャッター４０がオン（ＯＮ）の場合には偏光が回転されるから偏光子４１を透過した光４２のパワーが減衰される。これを利用して光のパワーを変調することができる。
【００２８】
このような液晶シャッターの応答時間は数μｓまで可能である。前記液晶シャッターは応答速度は、前述の他の光減衰機に比べて遅いものの、数μｓから数十μｓまでが可能なので本発明の目的を達成し得るので本発明の光減衰機の使用が可能である。また、現在、ディスプレー用の液晶シャッターが開発されているので、安定的な動作特性をもつことができる。
【００２９】
最後に、液晶ＤＯＥは図１０ａに示されるように、平板ガラス５０にＤＯＥパターン５２を生成した後、液晶５１を前記ＤＯＥパターン５２に入れ込んで電気的にオン／オフする方式（ＥＨＯＥ）で、前記液晶シャッターと同じく応答速度が数μｓから数十μｓまで得られて本発明の目的を達成することができるので、本発明の光減衰機の使用が可能である。
【００３０】
液晶５１に電場を加える場合、クリスタルセルが回転し、その光路が変化し、これによって、屈折率が変化するようになる。これを利用して液晶に電場を加えない場合、液晶５１を平板ガラス５０の屈折率と等しい状態を作れば光の回折なしに透過するようになる（図１０ａ）。
【００３１】
反対に液晶に電場を加える場合、液晶５１のセルが回転して平板ガラス５０との屈折率差が発生し、回折格子が形成され、これによって、図１０ｂに示されるように、光を回折させることができるようになる。これを利用すれば光パワーを変調することができる。このように構成される本発明の高密度記録／再生用互換型光ピックアップ装置の駆動方法を説明すれば次のとおりである。先に、前記レーザーダイオード１０では記録モードのパワーをもつレーザー光を出射する。
【００３２】
前記レーザー光はコリメーターレンズ１１をパスして一直線になって、前記コリメーターレンズ１１をパスして視準されたレーザー光は前記光減衰機１２に到逹して光減衰機１２を通過するようになる。ここで、前記光減衰機１２は記録モードのパワーをもつ前記レーザー光のパワーを再生モードのパワーで減衰させる。このとき、前記光減衰機はオン状態である。このように光減衰機１２のオン状態で光ピックアップにサーボ（Servo）をかける。
【００３３】
光ピックアップは図６に示されるように、実際動作中のパワーは記録パワーであるが、前記光減衰機によって減衰されたパワーのレーザー光をもつようになる。したがって、光ピックアップで再生モードでディスクから情報を再生することができるようになる。以後、前記ディスクに情報を記録するための記録モードで変換する際、前記光減衰機１２をオフさせる。このとき、光減衰機の応答にかかる時間が必要なので図６の符号（２）で示された区間が発生する。
【００３４】
前記図６の符号（２）で示される区間は、光減衰機１２応答時間で、光減衰機の性能によって変化しながら本発明では応答時間が数十μｓ以下の光減衰機を適用して早く応答することができるようにした。前記と一緒に光減衰機をオフさせればレーザー光は記録モードに出射された状態を維持するようになるので記録パワーを回復してディスクから情報を記録することができるようになるのである。
【００３５】
このような本発明はレーザーダイオード１０パワー変化によるモードホッピングがないのでアクチュエーターの移動なしに所望の収差値以下をもって記録ができる。すなわち、本発明では前記レーザーダイオード１０で記録パワーのレーザー光が出射されるのでモードホッピングがすでに発生した状態で、光減衰機１２をオフにして再生モードから記録モードに変換するので、モードホッピングによる影響が発生されることはない。したがって、波長を瞬間的に変換させることはないので、アクチュエーターの移動なしに所望の収差値をもって記録ができる。また、図６において、符号（１）で示される区間は光ピックアップにサーボをかける時間である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１ａ】従来の対物レンズを一枚あるいは２枚使う場合得られる収差特性を現わしたグラフである。
【図１ｂ】理想的な収差特性を現わしたグラフである。
【図２】再生パワーで記録パワーで転換時出力による波長変化を現わしたグラフである。
【図３】従来の光学系で再生パワーで記録パワーで転換時光出力を図示したグラフである。
【図４ａ】従来の補償光学系を図示したことでコリメーターレンズが２枚、対物レンズが２枚具備された光学系を図示した構成図である。
【図４ｂ】従来の補償光学系を図示したことで回折光学素子を利用した収差補正接合レンズが具備された光学系を図示した構成図である。
【図４ｃ】従来の補償光学系を図示したことで両面に回折面が形成された収差補正レンズが具備された光学系を図示した構成図である。
【図５】本発明による光学系を図示した構成図である。
【図６】本発明による光学系で再生パワーで記録パワーで転換時光出力を図示したグラフである。
【図７ａ】ＡＯモジュレーターの作用を概略的に現わした図である。
【図７ｂ】ＡＯモジュレーターの作用を概略的に現わした図である。
【図８】ＥＯ／ＭＯモジュレーターを利用した光減衰を概略的に図示した図である。
【図９】液晶シャッターを利用した光減衰を概略的に図示した図である。
【図１０ａ】液晶ＤＯＥの構成および作用を概略的に現わした図である。
【図１０ｂ】液晶ＤＯＥの構成および作用を概略的に現わした図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  レーザーダイオード
１１  コリメーターレンズ
１２  光減衰機
１３  対物レンズ
２０  クリスタル
３０  ＥＯ／ＭＯモジュレーター
３１、４１  偏光子
４０  シャッター
５０  平板ガラス
５１  液晶
５２  ＤＯＥパターン
Ｄ  ディスク
Ｌ  偏光ビーム
【図１ａ】
2005018959.tif 000003
【図１ｂ】
2005018959.tif 000004
【図２】
2005018959.tif 000005
【図３】
2005018959.tif 000006
【図４ａ】
2005018959.tif 000007
【図４ｂ】
2005018959.tif 000008
【図４ｃ】
2005018959.tif 000009
【図５】
2005018959.tif 000010
【図６】
2005018959.tif 000011
【図７ａ】
2005018959.tif 000012
【図７ｂ】
2005018959.tif 000013
【図８】
2005018959.tif 000014
【図９】
2005018959.tif 000015
【図１０ａ】
2005018959.tif 000016
【図１０ｂ】
2005018959.tif 000017