(57)【要約】【課題】  レーザパワーを余り上げることなく再生スピードの高速化に対応することのできる光ピックアップならびに光ディスク装置を提供する。【解決手段】  レーザ光をメインビームと２個のサブビームに分割して光ディスク５０に照射し、これらの反射光を受光器２０で検出しながらデータの記録又は再生を行う光ピックアップである。そして、受光器２０は、メインビームの反射光とサブビームの反射光とが入射される基板２１と、基板２１上のサブビームの受光位置に形成された２個の分割センサと、基板２１上のメインビームの受光位置に形成された導光孔２１０と、導光孔２１０を介して導かれた光を検出する光センサ２０Ｂとを備えた。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光をメインビームと２個のサブビームに分割して光ディスクに照射し、これらの反射光を受光器で検出しながらデータの記録又は再生を行う光ピックアップにおいて、
前記受光器は、
前記メインビームの反射光と前記２個のサブビームの反射光とがそれぞれ入射される１個の半導体基板と、
該半導体基板上の前記２個のサブビームの受光位置にそれぞれ形成されたフォトダイオードからなる２組の４分割センサと、
前記半導体基板の前記メインビームの受光位置に形成された導光孔と、
被測定光に基づく光電流を自己増倍作用により増倍させて検出する光センサと
前記導光孔から前記光センサにかけて設けられた光ファイバと、
を備えていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
レーザ光をメインビームとサブビームとに分割して光ディスクに照射し、これらの反射光を受光器で検出しながらデータの記録又は再生を行う光ピックアップにおいて、
前記受光器は、
前記メインビームの反射光と前記サブビームの反射光とが入射される基板と、
該基板上の前記サブビームの受光位置に形成された分割センサと、
前記基板上の前記メインビームの受光位置に形成された導光孔と、
該導光孔を介して導かれた光を検出する光センサと、
を備えていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項３】
前記光センサは、被測定光に基づく光電流を自己増倍作用により増倍させて検出するセンサであることを特徴とする請求項２記載の光ピックアップ。
【請求項４】
前記光センサは、アバランシェ・フォトダイオード或いはフォトマルチプライアであることを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ。
【請求項５】
前記導光孔から前記光センサまでの間に光ファイバが設けられていることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の光ピックアップ。
【請求項６】
前記基板は半導体基板であり、
前記分割センサは前記半導体基板上に形成されたフォトダイオードであることを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載の光ピックアップ。
【請求項７】
前記分割センサは、前記導光孔を挟んだ配置で２個設けられ、それぞれが４分割された受光領域を有することを特徴とする請求項２〜６の何れかに記載の光ピックアップ。
【請求項８】
光ディスクを回転させるスピンドル機構と、
請求項１〜７の何れかに記載の光ピックアップと、
前記光ピックアップを光ディスクの半径方向に移動させる駆動機構と
を備えていることを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光ディスクにレーザ光を照射してデータの記録又は再生を行う光ピックアップおよび光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）、ＨＤＤＶＤ（高密度ＤＶＤ）、青紫レーザ用光ディスクなど、種々の光ディスクがある。このような光ディスクにレーザ光を照射してデータの再生を行う方式としては、次のようなものが一般的である。すなわち、レーザ光を回折格子によりメインビームと一次回折光である２つのサブビームとに分割する。そして、この３つのビームを光ディスクの記録面に照射して、その反射光の強度や収差の量を検出することで再生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を得る。３つのピームはフォトダイオードが形成されたシリコンモノシリックからなるＰＤＩＣ（光検出集積回路）を用いて検出するのが一般である。ＰＤＩＣのシリコン基板には、メインビームの受光領域と２つのサブビームの受光領域とが並んで形成され、メインビームの受光領域には４分割センサ、サブビームの受光領域には分割なしセンサや２分割センサが設けられる。
【０００３】
近年、光ディスクの再生スピードや記録スピードは高速化が図られている。しかしながら、ただ再生スピードを高速にしただけでは再生信号の強度が低下してＣＮＲ（信号対雑音比）等が劣化するため、レーザパワーを強くして再生信号の強度を上げるようにするのが一般的である。例えば、ＤＶＤを１６倍で再生するときにはレーザパワーは２ｍＷ以上に設定されたりする。
【０００４】
また、本願の発明に関連する従来技術として特許文献１や２に開示の技術がある。特許文献１には、近接場光を用いた記録再生装置において近接場光を媒体に照射するのに光ファイバーを用いる技術が開示されている。また、特許文献２には、近接場光を利用した記録再生装置において光ファイバーの先端を記録媒体に近接させた状態で光ファイバーから近接場光を照射させ、その後、この光ファイバーを介して反射を光検出器に導く技術が開示されている。また、光検出器としてフォトマルチプライアを用いることも開示されている。
【特許文献１】特開平１０−０７９１３７号公報（図１０）
【特許文献２】特開平１１−０１６１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
レーザパワーを強くして再生スピードを高速化させた場合、何らかのエラーによりレーザパワーが低下することなく光ディスクの回転が遅くなったり回転が停止すると、高出力のレーザにより光ディスクが損傷してしまう恐れがある。そのため、レーザパワーを余り上げずに再生スピードの高速化に対応することが求められ、それには反射光の検出を従来のものより高感度に行うことが有効であると考えられる。
【０００６】
また、微小な反射光を高感度に検出する技術として、特許文献１や２に開示の技術があるが、記録再生の原理が異なることからこれらの構成をそのまま光ディスクの記録再生装置に適用することは容易でない。
【０００７】
この発明の目的は、反射光の検出を高感度に行うことで、レーザパワーを余り強くすることなく再生スピードの高速化に対応することのできる光ピックアップならびに光ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するため、レーザ光をメインビームと２個のサブビームに分割して光ディスクに照射し、これらの反射光を受光器で検出しながらデータの記録又は再生を行う光ピックアップにおいて、前記受光器は、前記メインビームの反射光と前記サブビームの反射光とが入射される基板と、該基板上の前記サブビームの受光位置に形成された分割センサと、前記基板上の前記メインビームの受光位置に形成された導光孔と、該導光孔を介して導かれた光を検出する光センサとを備えた構成とした。
【０００９】
このような構成によれば、メインビームを検出する光センサとして、従来の基板上に形成されていた光センサよりも高感度のものを適用することが出来る。従って、レーザ光の強度を余り上げなくても感度良く反射光の検出を行うことが出来る。また、サブビームの収差等を分割センサで検出することで、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号など再生信号以外の必要な信号も得ることが出来る。
【００１０】
具体的には、前記光センサには、被測定光に基づく光電流を自己増倍作用により増倍させて検出するセンサ、例えば、アバランシェ・フォトダイオードや、フォトマルチプライアを用いると良い。
【００１１】
このような光センサであれば、微弱な反射光でも感度よく検出することが出来る。また、光ディスクの再生に十分な周波数特性も得られる。
【００１２】
望ましくは、前記導光孔から前記光センサまでの間に光ファイバを設けると良い。
【００１３】
この構成により、反射光を受光する基板とメインビームの光センサとを離して配置することができ、光センサを選定する上でその形態上の制約も少なくなる。
【００１４】
また具体的には、前記基板は半導体基板であり、前記分割センサは前記半導体基板上に形成されたフォトダイオードから構成することが出来る。また、前記分割センサは、前記導光孔を挟んだ配置で２個設けられ、それぞれが４分割された受光領域を有する構成とすることが出来る。
【００１５】
このような構成により、フォーカスサーボに必要なフォーカスエラー信号や、トラッキングサーボに必要なトラッキングエラー信号を、サブビームの収差等の検出により行うことが出来る。また、光ピックアップの他の光学系や駆動系の構成は従来のものを流用し、受光器のみを変更することで本願発明を適用できる。また、受光器も受光側の形態を従来のものと同様にすることが出来るので、受光器の取付構造や固定位置の調整手法など、従来のピックアップで用いられていた技術をそのまま適用することが出来る。そして、これらにより、新たな開発コストの低減を図ることが出来る
【００１６】
そして、上述のような光ピックアップ、並びに、光ディスクを回転させるスピンドル機構、光ピックアップを光ディスクの半径方向に移動させる駆動機構等を備えた光ディスク装置により、再生スピードを高速にした場合でも、不慮の事故で光ディスクを損傷させることのない、低出力のレーザ光でデータ再生を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明に従うと、従来の光ピックアップの構造を殆ど変更することなく、従来のものより低いレーザパワーで高感度にメインビームの検出を行うことが出来るという効果がある。また、レーザパワーを余り強くすることなく、再生スピードの高速化を図ることが出来るという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態の光ピックアップ１０の光学系を示す構成図である。
【００２０】
この実施の形態の光ピックアップ１０は、例えば、ＨＤＤＶＤなどの高密度光ディスクの高速再生に対応する光ピックアップである。その光学系の構成は、所定波長（例えば４０５ｎｍ）のレーザ光を出力する半導体レーザなどのレーザ出力器１１、レーザ光を複数ビームに分割する回折格子１２、光ディスク５０に向う進行ビームと光ディスク５０からの反射ビームとを分離させる偏光ビームスプリッタ１３および１／４波長板１４、レーザ光を平行光にするコリメータ１５、立上げミラー１６、光ディスク５０の記録面にレーザ光を集束させる対物レンズ１７、対物レンズ１７をフォーカス方向やトラッキング方向（光ディスク５０の半径方向）に高速に微小変位させることが可能なレンズアクチュエータ１８、偏光ビームスプリッタ１３により分離された反射光にフォーカスのズレを示す収差を付与する検出レンズ１９（例えば非点収差を付与する円筒レンズや傾斜配置した透明平板など）、集束した反射光の強度や収差量の検出を行う受光器２０等を備えている。
【００２１】
また、図示は省略するが、この光ピックアップ１０には、レーザ出力器１１を駆動する駆動ＩＣや、受光器２０の検出信号から種々の演算処理を行って再生信号、フォーカスエラー信号およぴトラッキングエラー信号等を出力する論理回路が設けられている。
【００２２】
そして、これらの構成が１個のピックアップベースに組み込まれて、光ピックアップ１０が構成されている。
【００２３】
上記の構成のうち受光器２０を除く構成は、従来の一般的な光ピックアップとほぼ同様の構成である。従って、これらの詳細は省略する。
【００２４】
図２には受光器２０の構成を示す斜視図を、図３には受光器２０の受光領域周辺の平面図を示す。
【００２５】
受光器２０は、２つのサブビームの検出を主に行うＰＤＩＣ２０Ａと、メインビームの検出を行う光センサ２０Ｂと、これらをつなぐ光ファイバー２０Ｃとから構成される。
【００２６】
ＰＤＩＣ２０Ａは、中央に配置されメインビームと２つのサブビームとが入射される１個の半導体チップ（例えばモノシリックシリコン）２１と、その四方を覆うように形成されたパッケージ２２とから構成される。パッケージ２２には半導体チップ２１の端子と電気的に接続された複数の接続端子２３…が設けられる。
【００２７】
半導体チップ２１には、図３に示すように、表側から裏側まで貫通した導光孔２１０が中央に設けられている。この導光孔２１０はメインビームを裏側に透過させるためのものであり、例えば半導体チップ２１にレーザ照射を行って形成したり、種々のエッチング処理を行って形成することが出来る。孔径はレーザ光の受光スポットの径とほぼ同等にすると好ましい。
【００２８】
加えて、半導体チップ２１には、サブビームを検出するための２組の分割センサ２１１，２１２が形成されている。分割センサ２１１，２１２は、導光孔２１０の両側に所定間隔を開けて設けられる。各分割センサ２１１，２１２は、サブビームのスポット中心で交差するように４分割された受光領域Ａ〜Ｄ，Ｅ〜Ｈをそれぞれ有している。各受光領域Ａ〜Ｄ，Ｅ〜Ｈには、半導体プロセスにより領域全体にフォトダイオードが形成され、各領域で検出された入射光の光量を電気信号に変換して出力する。
【００２９】
光ファイバー２０Ｃは、一方の端面が半導体チップ２１の裏面側に上記の導光孔２１０と面するように固定され、他方の端面が光センサ２０Ｂの受光部に面して固定される。これらの固定は、例えば、光ファイバー２０Ｃの端面を紫外線硬化樹脂等により接着したり、或いは、端面は接着せずに光ファイバー２０Ｃの胴体部分を固定部に固着させることで端面が上記のような配置で固定されるようにしても良い。また、光ファイバー２０Ｃからの出射光は直接に光センサ２０Ｂの受光部へ入射させるようにしても良いし、レンズを介して入射させるようにしても良い。
【００３０】
光センサ２０Ｂは、特に制限されないが、被測定光をバルブ頭部から入射するヘッドオン型のフォトマルチプライアを適用している。光ファイバー２０Ｃを介して入射されたメインビームを高感度に検出して電気信号に変換する。フォトマルチプライアの周波数特性は２４０ＭＨｚで出力が３ｄＢ低下となる程度であり、光ディスクの高速再生に十分に追従することが可能である。なお、フォトマルチプライアの替わりにアバランシェ・フォトダイオードを適用しても良い。感度はフォトマルチプライアより１００倍程度落ちるが、半導体チップ上に形成されるＰＩＮフォトダイオードと比較すれば１００倍以上の感度が得られる。また、周波数特性はＰＩＮフォトダイオードと大差ない。
【００３１】
このような構成の受光器２０を用いることで、光ディスク５０から反射されたメインビームを高感度に検出することができ、再生スピードを高くした場合でもさほどレーザパワーを強くすることなく、十分な再生信号を得ることが出来る。
【００３２】
一方、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号の生成は、メインビームが分割センサで検出することが出来ないため、サブビームの検出により次のように行う必要がある。
【００３３】
上記の受光器２０を用いた場合、フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号とは次のようにして生成する。すなわち、フォーカスエラー信号ＦＥは、サブビームを対象とした非点収差法を用いて生成する。分割センサ２１１，２１２の各受光領域Ａ〜Ｇの検出強度をＡ〜Ｇと表わせば、次式（１）のようにフォーカスエラー信号ＦＥを生成することが出来る。
【００３４】
ＦＥ＝｛（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）｝＋｛（Ｅ＋Ｇ）−（ＦＨ）｝  ・・・  （１）
【００３５】
なお、フォーカスエラー信号としては、２個のサブビームを同様に用いてナイフエッジ法やダブルナイフエッジ法により同様に生成することも出来る。
【００３６】
また、トラッキングエラー信号ＴＥは、３ビーム法を用いて次式（２）のように生成することが出来る。
【００３７】
ＴＥ＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）−（Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ）  ・・・  （２）
【００３８】
図４には、上記の受光器２０を使用した場合における光ディスク５０への３ビームの照射位置を説明する光ディスクの部分断面図を示す。
【００３９】
なお、３ビーム法を用いる場合、レーザ光の照射は、図４に示すようにメインビームＰ０は光ディスク５０の記録面のグルーブＧに照射し、２つのサブビームＰ１，Ｐ１は記録面のランドＬとグルーブＧとの境界に照射する。
【００４０】
以上のように、この実施の形態の光ピックアップ１０によれば、高感度な光センサを用いてメインビームを検出することが出来るので、再生スピードを高速にした場合でもレーザ光の強度を余り上げることなく十分な再生信号を得ることが出来る。従って、不慮の事故で再生時に光ディスクの回転数が下がったり光ディスクの回転が停止してしまった場合でも、レーザ光により光ディスクに損傷を与えることを回避することが出来る。
【００４１】
さらに、受光器２０における３ビームの受光位置や受光器２０の受光面側の形態は、従来のＰＤＩＣとほぼ同様の構成にできるので、光ピックアップ１０の他の光学系や駆動系は従来構成をそのまま流用し、受光器２０のみを変更することで、本願発明を適用することが出来る。また、受光器２０の取付構造や固定位置の調整手法など、従来のピックアップで用いられていたものをそのまま適用することが出来る。これらにより、新たな開発コストの低減を図ることが出来る。
【００４２】
そして、このように構成された光ピックアップ１０を、光ディスクを回転させるスピンドル機構や、光ピックアップ１０を光ディスクの半径方向に移動させる駆動機構等を備えた光ディスク装置に組み込むことで、不慮の事故で再生時に回転速度が低下したり止まったりした場合でも光ディスクを損傷させることのない光ディスク装置を構成することが出来る。
【００４３】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。図５には、本願発明の光ピックアップに搭載される受光器２０のその他の構成例を示す。例えば、上記実施の形態では、受光器２０として、ＰＤＩＣ２０Ａと光センサ２０Ｂとを光ファイバー２０Ｃで結んだ形態を示したが、図５に示すように、光ファイバーを介さずにＰＤＩＣ２０Ａの裏面側に光センサ２０Ｂ１を固定するようにしても良い。この場合、半導体チップ２１に形成された導光孔２１０を透過したメインビームが直接に光センサ２０Ｂ１の受光部に入射される。この構成では、光センサ２０Ｂ１は余り大きなものにすることが出来ないので、アバランシェ・フォトダイオードなどを適用する場合に都合が良い。
【００４４】
その他、光ピックアップの具体的な光学構成や対応する光ディスクの種類など、実施の形態で示した細部等は適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態の光ピックアップの光学系を主に示した構成図である。
【図２】実施形態の光ピックアップに搭載される受光器の全体構成を示す斜視図である。
【図３】受光器の受光部分の構成を示す平面図である。
【図４】実施形態の受光器を使用した場合における光ディスクへの３ビームの照射位置を説明する図である。
【図５】実施形態の光ピックアップに搭載される受光器２０のその他の構成例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０    光ピックアップ
１１    レーザ出力器
１２    回折格子
１３    偏光ビームスプリッタ
１４    １／４波長板
１５    コリメータレンズ
１６    立上げミラー
１７    対物レンズ
１８    レンズアクチュエータ
１９    円筒レンズ
２０    受光器
２０Ａ  ＰＤＩＣ
２１    半導体チップ
２２    パッケージ
２０Ｂ  光センサ（フォトマルチプライア）
２０Ｂ１  光センサ（アバランシェ・フォトダイオード）
２１０    導光孔
２１１，２１２  ４分割センサ
【図１】
2007213636.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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