JP2000228023A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 隣接トラックからのクロストークを低減する
ことにより、狭トラックピッチ化を可能とし、その結
果、記録媒体のより高密度・大容量化を図ることができ
る光ピックアップ装置を提供する。 【解決手段】 発光素子１と、発光素子１からの出射光
を記録媒体９に集光させる対物レンズ６と、記録媒体９
からの反射戻り光を検知する受光素子８とを備えた光ピ
ックアップ装置において、発光素子１と対物レンズ６と
の間に、発光素子１からの出射光の周辺部の光を光軸に
向けて収斂させ該出射光の光量分布を制御する光学系３
１を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＤＶＤ（ディジタ
ル・ビデオ・ディスク）装置等に用いて好適な光ピック
アップ装置に関し、特に、隣接トラックからのクロスト
ークを低減することで、狭トラックピッチ化を可能と
し、その結果、記録媒体のより高密度・大容量化を可能
とする光ピックアップ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、レーザーディスク（登録商標）以
上の画質、及び映画劇場用のサラウンドを有し、片面で
１３０分以上の再生時間を有するＤＶＤ装置が実現して
いる。このＤＶＤ装置に用いられる光ディスクは、その
片面の容量が約４．７ＧＢにもなり、通常用いられるＣ
Ｄ−ＲＯＭの容量と比較して７倍以上もの大容量を有し
ている。図４は、このＤＶＤ装置の記録／再生に用いら
れる光ピックアップ装置を示す概略構成図であり、図に
おいて、符号１は発光素子である半導体レーザ、２は回
折格子、３は偏光ビームスプリッタ、４はコリメートレ
ンズ、５は１／４λ板、６は対物レンズ、７は受光レン
ズ、８は受光素子であるピンホトダイオード、９は記録
媒体である光ディスク、１０は光ディスク９の記録面で
ある。このコリメートレンズ４は、光学変換面が球面で
ある球面レンズが用いられている。

【０００３】半導体レーザ１は、発光波長が６３５ｎｍ
の赤色光、あるいは発光波長が４３０ｎｍの青色光を出
射するもので、この出射光の放射特性は、放射拡がり角
度が偏波面に対して水平方向と垂直方向とで異なる。一
例を挙げれば、垂直方向の拡がり角度（θ₁）は概ね３
０゜〜４０゜、水平方向の拡がり角度（θ₂）は概ね１
０゜である。この光ピックアップ装置を用いて光ディス
ク９の再生を行うには、半導体レーザ１から出射された
レーザ光を、偏光ビームスプリッタ３を透過した後、コ
リメートレンズ４で平行光とし、その後、対物レンズ６
で所定の径に絞り込み、光ディスク９の記録面１０に集
光させる。この記録面１０からの反射戻り光を、対物レ
ンズ６で平行光とした後、コリメートレンズ４で収斂し
偏光ビームスプリッタ３で反射した後、ピンホトダイオ
ード８で受光し再生信号として取り出す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＣＤ−ＲＯ
Ｍ等と比べて大容量・高密度の点で優れている光ディス
クにおいても、近年のハイビジョン等の進展に伴い、よ
り以上の高密度・大容量化が要求されるようになってき
ている。光ディスクでより高密度・大容量化を実現する
ためには、隣接するトラックとの間隔（トラックピッ
チ）を０．４μｍ程度まで狭くする必要があると予想さ
れている。

【０００５】従来の光ピックアップ装置においては、半
導体レーザ１からの出射光は、コリメートレンズ４で平
行光とする際に、図５（ａ）に示すように、光強度が最
大の０次回折光１１の他に、１次回折光１２、２次回折
光１３等の高次の回折光が発生することが知られてい
る。したがって、対物レンズ６で光スポット１４を所定
の径に絞り込み集光した際においても、これらの高次の
回折光のために光スポット１４の径が光ディスク９の記
録面１０の記録ビット列に対して直角方向（以下、ラジ
アル方向とも称する）や前記記録面１０の記録ビット列
に沿った方向（以下、タンジェンシャル方向とも称す
る）に拡がってしまうという性質がある。これらの高次
の回折光は、全光量の１５〜１６％を占めることから無
視できるものではなく、この光ピックアップ装置を用い
て再生を行う際に、これらの高次の回折光により再生性
能が低下するという問題点が生じる。

【０００６】一例を挙げると、図５（ｂ）に示すよう
に、光ディスク９をその軸の回りに回転することで、光
ピックアップ装置より出射される光スポット１４が光デ
ィスク９の記録面１０の山型もしくは溝型のトラック２
１ａ上を走査し、このトラック２１ａ上に配列された記
録ビット２２、２２、…からの反射戻り光を検知して再
生信号としているので、光スポット１４の０次回折光１
１が１つの記録ビット２２を照射している間に、その外
側の１次回折光１２の一部分が隣接するトラック２１ｂ
の記録ビット２２を照射してしまい、隣接トラック２１
ｂの記録ビット２２からのクロストークが増加し、再生
性能が低下してしまうこととなる。なお、１次回折光１
２の拡がりがさらに大きくなった場合、同一トラック２
１ａ内の隣接する記録ビット２２に掛かってしまい、符
号間干渉が増加する虞が生じる。

【０００７】このクロストークを低減する方法として
は、３つのビームを光ディスクの隣接する３つのトラッ
ク上にそれぞれ配置し、メイントラックの他に両隣りの
トラックも同時に再生し、その信号を低減させて疑似的
なクロストーク信号とし、メイントラックの再生信号か
ら減算することでクロストークを除去する３ビーム方式
と称される方法が提案されている。しかしながら、この
方法では、光強度の損失が大きく、高出力の半導体レー
ザを必要とし、構成が複雑になるために高価格になる等
の問題があり、実用的ではない。

【０００８】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、隣接トラックからのクロストークを低減す
ることにより、狭トラックピッチ化を可能とし、その結
果、記録媒体のより高密度・大容量化を図ることができ
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
に、本発明は次のような光ピックアップ装置を提供し
た。すなわち、請求項１記載の光ピックアップ装置は、
発光素子と、該発光素子からの出射光を記録媒体に集光
させる対物レンズと、前記記録媒体からの反射戻り光を
検知する受光素子とを備えた光ピックアップ装置におい
て、前記発光素子と前記対物レンズとの間に、前記出射
光の周辺部の光を光軸に向けて収斂させ前記出射光の光
量分布を制御する光学系を設けたことを特徴としてい
る。

【００１０】請求項２記載の光ピックアップ装置は、請
求項１記載の光ピックアップ装置において、前記光学系
は、前記対物レンズと一体化してなることを特徴として
いる。

【００１１】請求項３記載の光ピックアップ装置は、請
求項１または２記載の光ピックアップ装置において、前
記光学系は、前記記録媒体の記録ビット列に対して直角
方向（ラジアル方向）の光強度分布をガウス分布とし、
前記記録ビット列に沿った方向（タンジェンシャル方
向）の光強度分布を略矩形状とすることを特徴としてい
る。

【００１２】請求項４記載の光ピックアップ装置は、請
求項３記載の光ピックアップ装置において、前記光学系
は、無収差レンズであることを特徴としている。

【００１３】請求項５記載の光ピックアップ装置は、請
求項４記載の光ピックアップ装置において、前記無収差
レンズは、光学変換面が楕円面の楕円レンズであること
を特徴としている。

【００１４】本発明の光ピックアップ装置では、前記発
光素子と前記対物レンズとの間に、前記出射光の周辺部
の光を光軸に向けて収斂させ前記出射光の光量分布を制
御する光学系を設けたことにより、前記出射光の水平方
向（ラジアル方向）の光強度は、全体が中心部に収斂す
ることで中心部の光強度が最大となりかつ周辺部の光強
度が低下したガウス分布に近づくこととなる。また、垂
直方向（タンジェンシャル方向）の光強度は、周辺部の
光が中心に向かって収斂することで光強度分布全体の幅
が狭くかつ周辺部の光強度が高まった均一な分布とな
る。

【００１５】これにより、水平方向の光強度がガウス分
布に近づくことで、前記出射光の周辺部の光量が低減
し、隣接するトラックの記録ビットへの照射光量が低減
する。その結果、隣接トラックの記録ビットからのクロ
ストークが低減する。また、垂直方向の光強度が、幅が
狭くかつ略均一な分布になることで、前記出射光の全体
の光強度が高まるので、記録ビットからの反射戻り光の
光強度が高まり、検知信号の出力が向上する。その結
果、再生性能が向上し、狭トラックピッチ化が可能にな
り、記録媒体のより高密度・大容量化を図ることが可能
になる。

【００１６】また、前記光学系を、前記対物レンズと一
体化すれば、これら光学系と対物レンズとが同時に動く
ことになるため、光学系と対物レンズとの動きにずれが
無くなり、その結果、精度が向上する。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の光ピックアップ装置の一
実施形態について図面に基づき説明する。図１は本発明
の一実施形態の光ピックアップ装置を示す概略構成図で
あり、本実施形態の光ピックアップ装置が従来の光ピッ
クアップ装置と異なる点は、半導体レーザ１からの出射
光を平行光にするために、従来の光ピックアップ装置で
はコリメートレンズ４として光学変換面が球面である球
面レンズを用いたのに対し、本実施形態の光ピックアッ
プ装置では光学変換面が楕円である楕円レンズ３１を用
いた点である。

【００１８】この楕円レンズ３１は、光軸と垂直な平面
内で一定の拡がりを有する半導体レーザ１の出射光の周
辺部分を光軸方向に収斂させて平行光とし、この平行光
を対物レンズ６に入射させるもので、光学変換面が楕円
面となるように、対物レンズ６側の面が楕円面３１ａと
され、半導体レーザ１側の面が該半導体レーザ１からの
距離Ｒを半径とする球面３１ｂ（ここで、距離Ｒは、回
折格子２、偏光ビームスプリッタ３及び１／４λ板４を
通過する光路長を空気中の光路長に換算したものであ
る）とされている。

【００１９】この楕円レンズ３１は、図２に示すよう
に、楕円面３１ａで無限遠からくる光（平行光）を遠方
側の焦点Ｆに向かって収斂するように屈折させる。この
屈折した光は球面３１ｂを屈折すること無く透過し、そ
のまま遠方側の焦点Ｆに向かって収斂する。楕円面３１
ａで屈折する際、光軸に近い光ほど楕円面３１ａに略垂
直に近くなる様に入射する（楕円面３１ａに対する入射
角が小さい）ために、光軸に近い光の屈折角は入射角に
対して大きくは変化しない。一方、光軸から遠い光ほど
楕円面３１ａに対して斜め方向から入射する（楕円面３
１ａに対する入射角が大きい）ために、光軸から遠い光
の屈折角は入射角に対して大きく変化する。したがっ
て、周辺部に近い光ほど光軸に向かって収斂するように
屈折することとなり、周辺部の光強度が高まる。

【００２０】ここで、半導体レーザ１の出射光が楕円レ
ンズ３１に入射すると、この楕円レンズ３１からの出射
光の水平方向（ラジアル方向）の光強度は、図３（ａ）
に示すように、全体が中心部に収斂することで中心部の
光強度が最大となりかつ周辺部の光強度が低下したガウ
ス分布になる。また、垂直方向（タンジェンシャル方
向）の光強度は、図３（ｂ）に示すように、周辺部の光
が中心に向かって収斂することで光強度分布全体の幅が
狭くかつ周辺部の光強度が高まった略均一な分布とな
る。

【００２１】この様に、水平方向の光強度がガウス分布
になることで、楕円レンズ３１からの出射光の周辺部の
光量が低減し、対物レンズ６により記録面１０の記録ビ
ットに照射された際に、隣接するトラックの記録ビット
への照射光量が低減することとなる。その結果、隣接ト
ラックの記録ビットからのクロストークが従来に比べて
低減することとなる。

【００２２】また、垂直方向の光強度が、幅が狭くかつ
略均一な分布になることで、楕円レンズ３１からの出射
光全体の光強度が高まるので、対物レンズ６により記録
面１０の記録ビットに照射された際に、この記録ビット
からの反射戻り光の光強度が高まり、検知信号の出力が
向上することとなる。その結果、再生性能が向上し、狭
トラックピッチ化が可能になり、記録媒体のより高密度
・大容量化を図ることが可能になる。

【００２３】以上説明したように、本実施形態の光ピッ
クアップ装置によれば、コリメートレンズ４として光学
変換面が球面である球面レンズの替わりに楕円レンズ３
１を用いたので、この楕円レンズ３１からの出射光の水
平方向（ラジアル方向）の周辺部の光量を低減させ、対
物レンズ６により記録面１０の記録ビットに照射した際
に、隣接するトラックの記録ビットへの照射光量を低減
することができ、隣接トラックの記録ビットからのクロ
ストークを低減することができる。

【００２４】また、楕円レンズ３１からの出射光の垂直
方向（タンジェンシャル方向）全体の光強度を高め、対
物レンズ６により記録面１０の記録ビットに照射した際
に、この記録ビットからの反射戻り光の光強度を高める
ことができ、検知信号の出力を向上させることができ
る。したがって、再生性能を向上させることができ、狭
トラックピッチ化することができ、記録媒体のより高密
度・大容量化を図ることができる。

【００２５】以上、本発明の光ピックアップ装置の一実
施形態について図面に基づき説明してきたが、具体的な
構成は本実施形態に限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で設計の変更等が可能である。例
えば、本実施形態では無収差レンズとして楕円面と球面
を有する楕円レンズ３１を用いたが、両面が非球面で構
成され、光学変換面が楕円となる様な無収差レンズを用
いても、同様の効果を奏することができる。

【００２６】また、この楕円レンズ３１は、この光ピッ
クアップ装置の外筒となるホルダ（筒部材）３２に固定
されることで対物レンズ６と所定の間隔をおいて固定さ
れ一体化された構成としてもよい。この場合、楕円レン
ズ３１と対物レンズ６を同時に動かすことができるの
で、楕円レンズ３１と対物レンズ６の双方の動きにずれ
が無く、光ピックアップ装置としての検知精度を向上さ
せることができる。また、この楕円レンズ３１は、対物
レンズ６と１／４λ板５との間に設ける構成としたが、
１／４λ板５と偏光ビームスプリッタ３の間に設ける構
成としてもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の光ピックア
ップ装置によれば、前記発光素子と前記対物レンズとの
間に、前記出射光の周辺部の光を光軸に向けて収斂させ
前記出射光の光量分布を制御する光学系を設けたので、
隣接するトラックの記録ビットへの照射光量を低減する
ことができ、隣接トラックの記録ビットからのクロスト
ークを低減することができる。また、記録ビットに出射
光を照射した際の、この記録ビットからの反射戻り光の
光強度を高めることができ、検知信号の出力を向上させ
ることができる。したがって、再生性能を向上させるこ
とができ、狭トラックピッチ化することができ、記録媒
体のより高密度・大容量化を図ることができる。

【００２８】また、光学系を対物レンズと一体化すれ
ば、この光学系と対物レンズとを同時に動かすことがで
きる。したがって、この光学系と対物レンズの動きにず
れが無くなり、光ピックアップ装置としての検知精度を
向上させることができる。

【００２９】以上により、隣接トラックからのクロスト
ークを低減することにより、狭トラックピッチ化を実現
することができ、その結果、記録媒体のより高密度・大
容量化を図ることができる光ピックアップ装置を提供す
ることができる。

【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を
示す概略構成図である。

【図２】 本発明の一実施形態の光ピックアップ装置の
楕円レンズの作用を示す模式図である。

【図３】 本発明の一実施形態の光ピックアップ装置の
楕円レンズからの出射光の光強度のパターンを示す模式
図である。

【図４】 従来の光ピックアップ装置を示す概略構成図
である。

【図５】 １次回折光がクロストークの原因となること
を説明するための模式図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ（発光素子） ２ 回折格子 ３ 偏光ビームスプリッタ ４ コリメートレンズ ５ １／４λ板 ６ 対物レンズ ７ 受光レンズ ８ ピンホトダイオード（受光素子） ９ 光ディスク（記録媒体） １０ 記録面 １１ ０次回折光 １２ １次回折光 １３ ２次回折光 １４ 光スポット ２１ａ、２１ｂ トラック ２２ 記録ビット ３１ 楕円レンズ ３２ ホルダ（筒部材）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子と、該発光素子からの出射光を
   記録媒体に集光させる対物レンズと、前記記録媒体から
   の反射戻り光を検知する受光素子とを備えた光ピックア
   ップ装置において、 前記発光素子と前記対物レンズとの間に、前記出射光の
   周辺部の光を光軸に向けて収斂させ前記出射光の光量分
   布を制御する光学系を設けたことを特徴とする光ピック
   アップ装置。
2. 【請求項２】 前記光学系は、前記対物レンズと一体化
   してなることを特徴とする請求項１記載の光ピックアッ
   プ装置。
3. 【請求項３】 前記光学系は、前記記録媒体の記録ビッ
   ト列に対して直角方向の光強度分布をガウス分布とし、
   前記記録ビット列に沿った方向の光強度分布を略矩形状
   とすることを特徴とする請求項１または２記載の光ピッ
   クアップ装置。
4. 【請求項４】 前記光学系は、無収差レンズであること
   を特徴とする請求項３記載の光ピックアップ装置。
5. 【請求項５】 前記無収差レンズは、光学変換面が楕円
   面の楕円レンズであることを特徴とする請求項４記載の
   光ピックアップ装置。