JP2002040323A - 光ピックアップ装置 - Google Patents
光ピックアップ装置Info
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Abstract
ピックアップ装置において、光学系をコンパクトで廉価
に構成すること。 【解決手段】 光ピックアップ装置1では、対物レンズ
7の直前の入射光線側に設けた45°反射ミラー6の表
面62をダイクロイックミラーからなる第1反射面63
とし、この部分でレーザー光L3を反射させて、対物レ
ンズ7を経てDVD記録面上に集光させ、CD用の78
0nmのレーザー光L4を、45°反射ミラー6の表面
を通過させた後、ミラーの裏面64に設けた発散系の放
物面からなる第2反射面65で反射し、対物レンズ7を
経てCD記録面上に集光させる。
Description
各光源から波長の異なるレーザー光等の光ビームを光情
報記録媒体の透明基板を介してその情報記録面上に集光
することにより、情報の記録、再生を行なう複数光源型
の光ピックアップ装置に関し、特に、共通の対物レンズ
を介して波長の異なる光ビームを光情報記録媒体の情報
記録面上に集光させる光ピックアップ装置に関するもの
である。
が少ないため動画等の大容量の情報を記録するには不向
きであり、大容量の記録メディアが必要となってきた。
そこで、CDと同じサイズで大容量を持ち、高画質の動
画を長時間再生できるSD規格のDVDが提案されてい
る。当然の事ながら、既に普及している多量のCDやC
D−RとDVDを一つのプレーヤで再生することが望ま
れるところとなってきた。
大幅に異なる上、情報記録媒体の基板厚さも0.6mm
と1.2mmと異なる。このために、一つのプレーヤに
CD用対物レンズおよびDVD用対物レンズのそれぞが
搭載された光ピックアップを2個設け、再生対象の情報
記録媒体に応じて、各光ピックアップを切り換えて使用
する方法が先ず考えられる。しかし、この方法ではプレ
ーヤの構造が複雑な上、価格も高くなるという弊害があ
る。
とCD用対物レンズを一つのレンズアクチュエータに搭
載し、情報記録媒体の種類に応じて、対物レンズを切り
換えて使用する方式が開発された。しかし、この方式に
おいても2個の対物レンズが必要なために、装置寸法を
小さくできず、また、価格を低減化できない。
ピックアップ装置の構成を更にに簡略化するための方策
として、対物レンズを共用化するための方策がいろいろ
と提案されている。以下にその例を示す。
散光の発散角を変換するレンズを移動して対物レンズ単
体の倍率を変える方法(特願平7−211259号、同
7−255723号)。
正用光学素子を脱着して対物レンズ単体の倍率を変える
方法(特願平8−297855号)。
置き、ホログラムからの一次回折光束を用いた発散角変
換により、対物レンズの倍率を変える方法(JPN.
J.APPL.Phys.vol.36、「199
7」、460−466NEC、文献OPTICAL R
EVIEW「1994」、27−29、松下電器産
業)。又は、物体レンズの1面にホログラムを設け同様
の結果を得るもの(KONICATECHNICALR
EPORT vol.10「1997」、88)。
DVD部分とCD部分に適応するように位相をずらし
て、スポット径と波面収差を良好にしたもの(特願平5
−319319号、同7−342203号)。
ズでDVDとCDを再生するための方策であり、DVD
の基板厚が0.6mmに対し、CDは基板厚が1.2m
mであるがための違いにより発生する球面収差を補正
し、スポット径や波面収差を整えようとするものであ
る。単に、対物レンズ単体では、DVDとCDのマレシ
ャル許容値(0.07RMS)を同時に満足させること
が困難なため考え出されたものである。
るとき、集光スポットの大きさはλ/NAに比例する。
λはレーザー光の波長であり、NAはディスクにレーザ
ー光を集光する対物レンズの開口数である。従って、レ
ーザー光源の短波長化と対物レンズの高NA化を行え
ば、集光スポットを小さくすくことが出来、高容量化が
可能となる。
として実用化の出来る635nmと650nmを採用し
対物レンズのNAはCDの0.45から0.6に拡大し
ている。この組合せにより、DVD光ピックアップに於
いてスポット径をφ0.9μm(1/e2)以下に集光
することが出来るようになった。
広範に普及しているCDやCD−Rも再生できることが
要求されることとなったため、CDの基板厚1.2mm
の光ディスクとDVDの基板厚0.6mmの光ディスク
の互換性が必要となった。
にするために、対物レンズで収差の補正を行っている。
このため、情報記録媒体の透明基板厚0.6mmと1.
2mmの両者の集光スポットを対物レンズで最良となる
ように収差補正することは困難である。即ち一つの対物
レンズでDVDの透明基板厚0.6mmにて無収差補正
し、CDの透明基板厚1.2mmに適応すると球面収差
のズレが発生し、レーザー光を一点に集光することが出
来なくなってしまう。
いて、横倍率を0.00とした場合、表1にDVDとC
Dの条件で計算した結果を示す。
の両者をマレシャル許容値に納めることは出来ないと言
うことが理解できる。又、このことは、例えば、特願平
9−306023号明細書における発明の効果の欄に記
載されている比較例1をみても推測することが出来る。
透明基板厚0.6mmにおいて、0.001RMSであ
るのに対し、λ2=780nm、NA=0.45、透明
基板厚1.2mmの時には0.143RMSとなってい
ることからも十分理解できることである。
って発生する正(オーバー)方向の球面収差に対し、対
物レンズに入射する光束を平行光から発散光に切り換え
て対物レンズで負(アンダー)方向の球面収差を発生さ
せ、これを打ち消すようにする方法が前記のように提案
されるに至った。
各方法では、コリメータレンズを移動させるための機構
や、補正レンズを脱着するための構造がDVDとCDの
切り替え手段として必要となる。また、ホログラム等に
よる収差補正用光学素子や位相調整素子を余計に設けな
ければならないという煩わしさがある。
を設けたり、レンズなどを作動させたりするための余分
な機構を設けることなく、DVD及びCDの記録及び再
生に於いて、簡単な構成により良好な光学性能を確保可
能な光ピクアップ装置を提案することにある。
の第1の光をコリメータレンズおよび対物レンズを介し
て第1の光情報記録媒体の情報記録面上に光スポットと
して収束させ、第2光源からの第2光を前記コリメータ
レンズおよび前記対物レンズを介して第2の光情報記録
媒体の情報記録面上に光スポットとして収束させるよう
になっている光ピックアップ装置に関し、前記コリメー
タレンズと前記対物レンズの間に配置された反射ミラー
を有し、前記反射ミラーは、前記コリメータレンズを介
して入射する前記第1の光を前記共通対物レンズに向け
て反射すると共に前記第2の光を透過する第1反射面
と、前記コリメータレンズおよび前記第1反射面を介し
て入射する前記第2の光を前記対物レンズに向けて反射
する第2反射面とを有し、前記第1反射面は平面反射面
であり、前記第2反射面は放物面であることを特徴とし
ている。
が透過可能な一定厚さの透明基板と、この透明基板にお
ける前記第1および第2の光の入射側表面に形成された
前記第1反射面と、前記透明基板における反対側の表面
に形成された前記第2反射面とを備えた構成とすること
ができる。
1および2の光が透過可能な一定厚さの透明基板と、こ
の透明基板における前記第1および第2の光の入射側表
面とは反対側の表面に形成された前記第1の反射面と、
当該第1の反射面の表面に積層した前記第2の光が透過
可能な積層材と、この積層材の表面に形成した前記第2
反射面とを備えた構成とすることもできる。
脂とすることができる。
取り囲む状態で、前記第2レーザー光を吸収する吸収面
を形成すれば、対物レンズに入射する第2の光の光束径
を、第2反射面の面積により制限することができる。
ラーとすることができる。
の透明基板厚t1との組合せに対応するときの光情報記
録媒体側の開口数をNA1、前記第2光源と第2光情報
記録媒体の透明基板厚t2との組合せに対応するときの
光情報記録媒体側の開口数をNA2としたとき、 t1<t2 NA1>NA2 とされる。
2光源の波長をλ2としたとき、λ1<λ2とされる。
た単レンズとされる。
装置では、前記第1の光は波長が635ないし650n
mであり、前記第2の光の波長は780nmである。ま
た、前記対物レンズは、前記第1光情報記録面上に集光
する2乗平方根波面収差と、前記第2反射面で反射され
て発散光束となって当該対物レンズを介して前記第2光
情報記録面上に集光する2乗平方根波面収差のいずれ
も、0.02rms以下とすることが望ましい。
装置に用いる上記構成の反射ミラーに関するものであ
る。
の光ピックアップ装置の実施例を説明する。
の光学系を示す概略構成図である。本例の光ピックアッ
プ装置1は、共通パッケージ内に波長の異なるレーザー
光を発光するレーザー光源2を備えている。このレーザ
ー光源2は、典型的には、波長が650nmのDVD用
光源3と、波長が780nmのCD用光源4を備えてい
る。
たレーザー光L3、L4は、コリーメータレンズ5を介
して平行光束とされて、反射ミラー6に入射する。反射
ミラー6はレーザー光L3、L4の中心光軸に対して4
5度の角度で傾斜配置されており、この反射ミラー6に
よって、双方のレーザー光L3、L4は直角に偏向され
て、共通の対物レンズ7に導かれる。
3は、基板厚さが0.6mmのDVDの記録面上に光ス
ポットとして収束する。他方のレーザー光L4は、基板
厚さが1.2mmのCDの記録面上に光スポットとして
収束する。
した各レーザー光の戻り光は、対物レンズ7、反射ミラ
ー6およびコリメータレンズ5を順次経由して戻り、不
図示のビームスプリッタ等の光学素子によって出射側の
レーザー光と分離されて不図示の光検出器に導かれ、情
報の再生、トラッキングおよびフォーカシング制御用の
信号が生成される。
ミラー6は、透明なガラス基板61と、このガラス基板
61におけるレーザー光入射側の表面62に形成した第
1反射面63と、ガラス基板61の反対側の表面64に
形成した第2反射面65を備えている。ガラス基板61
は少なくとも第2のレーザー光L3に対して透明な基板
である。
り、第1のレーザー光L3を反射し、第2のレーザー光
L4を透過する光学特性を備えた反射膜を平坦なガラス
基板面62上に形成したものであり、例えば、ダイクロ
イックミラーである。これに対して、第2反射面65
は、第2のレーザー光L4を反射する反射膜を、放物面
形状のガラス基板表面64に形成したものである。勿
論、第2反射面をガラス基板表面64の全体に形成する
必要はなく、ガラス基板表面64の必要部分のみを放物
面とし、そこに第2反射面を形成してもよい。
射する第1のレーザー光L3は、第1反射面63により
直角に折り曲げられて、平行光束のまま対物レンズ7に
導かれる。これに対して、平行光束として反射ミラー6
に入射する第2のレーザー光L4は、第1反射面63お
よび透明ガラス基板61を透過した後に、放物面形状の
第2反射面65で直角に反射されて、発散光束として対
物レンズ7に導かれる。
って、DVD用の第1のレーザー光L3の光路は無限光
学系とされ、CD用の第2のレーザー光L4の光路は有
限光学系とされる。この第2のレーザー光L4の発散角
を適切に設定することにより、双方のレーザー光を共通
の対物レンズ7を用いて、DVD、CDの記録面上に良
好な光スポットとして収束させることが可能になる。
おける放物面65Sの焦点距離をLとすると、DVD、
CDの両者についてマレシャル許容値(=0.070R
MS)を満足するようにするためには、距離Lを60.
5mmにすることが望ましい。また、この距離Lの範囲
を、 45mm<L<100mm とすれば、RMSを約0.066から約0.067の範
囲に納めることができることが確認された。
が、その曲率半径は90ないし200mm程度であるの
で、球面収差を無視することができる。
面の曲率半径をR1〜Rn、面間距離をd1〜dn、屈折率
をN1〜Nnとし、また、対物レンズの非球面形状は光軸
方向の軸をX、光軸と垂直方向の高さをH、円錐係数を
K、非球面係数をA、B、C、D、E、Fとするとき、
非球面形状は次の式(1)で表される。
源3を用いたときのレンズデータを示す。表3にはCD
用光源4を用いたときのレンズデータを示す。図3には
本例のDVD用の光束(λ=635〜650nm、NA
=0.6)のときの球面収差図を示す。図4にはCD用
の光束(λ=780nm、NA=0.45)のときの球
面収差図を示す。
プ装置1では、対物レンズ7の直前の入射光線側に設け
た45°反射ミラー6の表面をダイクロイックミラー
(第1反射面63)とし、この部分でDVD用の635
〜650nmのレーザー光L3を反射させて、対物レン
ズ7を経て0.6mmの透明基板を有するDVDの記録
面上に集光させ、また、CD用の780nmのレーザー
光L4は45°反射ミラー6の表面62を通過した後、
ミラーの裏面64に設けた発散系の放物面(第2反射面
65)で反射し、対物レンズ7を経て1.2mmの透明
基板を設けたCDの記録面上に集光するようにする。ま
た、これらに見合うような精度の良い非球面を備えた対
物レンズ7を使用している。
装置において、その対物レンズはマレシャル許容値0.
07RMS以下に対し、DVD用650nmでディスク
の透明基板厚0.6mmにて0.01〜0.02RMS
以下、又、CD用780nmでディスク基板厚1.2m
mに於いて、発散系ミラーと組み合わせることにより、
0.02〜0.03RMS以下と極めて小さくすること
が可能なことが確認された。よって、トラッキングやフ
ォーカシングなど各種の調整誤差に余裕が出来、そのた
め調整作業も容易に行う事が出来る。
れば、コリメータレンズを移動させたり、補正用光学系
を出し入れする機構を用いることなく、波長の異なる双
方のレーザー光L3、L4を共通の対物レンズを介し
て、DVDおよびCDの記録面上に光スポットとして収
束させることができる。よって、軽量コンパクトで安価
な光ピックアップを実現できる。
は、二つの光源3、4の発光点位置のずれ、(光軸ず
れ)は、反射ミラー6における透明基板61の厚さによ
って吸収され、反射ミラー6で反射した第1および第2
のレーザー光L3、L4の光軸はシステム光軸(対物レ
ンズ光軸)1aに一致している。
ー光L3、L4の光軸を、プリズム等からなるブームス
プリッタを用いて一致させている光学系の場合には、上
記の反射ミラー6を用いると、透明基板61を透過した
後に反射する第2のレーザー光L4は、透明基板61の
厚さに応じた光軸ずれが発生してしまう。
は、図5に示す構成の反射ミラー6Aを用いることが望
ましい。この反射ミラー6Aは、平板状の透明基板61
Aと、その平坦な裏面64Aに形成した第1反射面63
Aと、この第1反射面63Aの表面に、例えば紫外線硬
化樹脂を用いて積層した積層部材66とを備え、この積
層部材66の表面は放物面67とされており、ここに第
2反射面65Aが形成されている。この構成によれば、
第2反射面65Aで反射する第2のレーザー光L4の光
軸ずれが実質的に防止される。
て、その第2反射面65、65Aで反射される第2のレ
ーザー光L4の光束径を調整するためには、次の構成を
採用すればよい。
65を所定面積の円形としておき、その外周を取り囲む
状態で、第2のレーザー光L4を吸収可能な吸収面68
を形成しておけばよい。
アップ装置においては、第1および第2のレーザー光を
共通の対物レンズに導くための反射ミラーとして、第1
のレーザー光はそのまま平行光束として反射し、第2の
レーザー光は発散光束として反射するものを採用してい
る。従って、発散角を適切な値に設定することにより、
コリメータレンズを移動させたり、補正用光学系を出し
入れすることなく、波長の異なる双方のレーザー光を共
通の対物レンズを介して、異なる情報記録媒体の記録面
上に光スポットとして収束させることができる。よっ
て、軽量コンパクトで安価な光ピックアップを実現でき
る。
置の光学系を示す概略構成図である。
である。
〜650nm、NA=0.6)のときの球面収差図であ
る。
m、NA=0.45)のときの球面収差図である。
ー光L3、L4の光軸を、プリズム等からなるビームス
プリッタを用いて一致させている光学系の場合には、上
記の反射ミラー6を用いると、透明基板61を透過した
後に反射する第2のレーザー光L4は、透明基板61の
厚さに応じた光軸ずれが発生してしまう。 ─────────────────────────────────────────────────────
0)
ピックアップ装置の構成を更に簡略化するための方策と
して、対物レンズを共用化するための方策がいろいろと
提案されている。以下にその例を示す。
るとき、集光スポットの大きさはλ/NAに比例する。
λはレーザー光の波長であり、NAはディスクにレーザ
ー光を集光する対物レンズの開口数である。従って、レ
ーザー光源の短波長化と対物レンズの高NA化を行え
ば、集光スポットを小さくすることが出来、高容量化が
可能となる。 ─────────────────────────────────────────────────────
3)
おける放物面65Sの収束距離をLとすると、DVD、
CDの両者についてマレシャル許容値(=0.070R
MS)を満足するようにするためには、距離Lを60.
5mmにすることが望ましい。また、この距離Lの範囲
を、 45mm<L<100mm とすれば、RMSを約0.006から約0.067の範
囲に納めることができることが確認された。ただし、最
良のL値は、使用する対物レンズの焦点距離をfMとす
ると、概略、 3.38(fM2+2fM) であることを考慮しておく必要がある。
Claims (12)
- 【請求項1】 第1光源からの第1の光をコリメータレ
ンズおよび対物レンズを介して第1の光情報記録媒体の
情報記録面上に光スポットとして収束させ、第2光源か
らの波長の異なる第2の光を前記コリメータレンズおよ
び前記対物レンズを介して第2の光情報記録媒体の情報
記録面上に光スポットとして収束させるようになってい
る光ピックアップ装置であって、 前記コリメータレンズと前記対物レンズの間に配置され
た反射ミラーを有し、 この反射ミラーは、前記コリメータレンズを介して入射
する前記第1の光を前記共通対物レンズに向けて反射す
ると共に前記第2の光を透過する第1反射面と、前記コ
リメータレンズおよび前記第1反射面を介して入射する
前記第2の光を前記対物レンズに向けて反射する第2反
射面とを有し、 前記第1反射面は平面であり、前記第2反射面は放物面
であることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 【請求項2】 請求項1において、 前記反射ミラーは、前記第2の光が透過可能な一定厚さ
の透明基板と、この透明基板における前記第1および第
2の光の入射側表面に形成された前記第1反射面と、前
記透明基板における反対側の表面に形成された前記第2
反射面とを備えていることを特徴とする光ピックアップ
装置。 - 【請求項3】 請求項1において、 前記反射ミラーは、前記第1および2の光が透過可能な
一定厚さの透明基板と、この透明基板における前記第1
および第2の光の入射側表面とは反対側の表面に形成さ
れた前記第1の反射面と、当該第1の反射面の表面に積
層した前記第2の光が透過可能な積層材と、この積層材
の表面に形成した前記第2反射面とを備えていることを
特徴とする光ピックアップ装置。 - 【請求項4】 請求項3において、 前記積層材は紫外線硬化樹脂からなることを特徴とする
光ピックアップ装置。 - 【請求項5】 請求項1ないし4のうちのいずれかの項
において、 前記第2反射面を取り囲む状態で、前記第2レーザー光
を吸収する吸収面が形成されていることを特徴とする光
ピックアップ装置。 - 【請求項6】 請求項1ないし5のうちのいずれかの項
において、 前記第1反射面はダイクロイックミラーであることを特
徴とする光ピックアップ装置。 - 【請求項7】 請求項1ないし6のうちのいずれかの項
において、 前記第1光源と第1光情報記録媒体の透明基板厚t1と
の組合せに対応するときの光情報記録媒体側の開口数を
NA1、前記第2光源と第2光情報記録媒体の透明基板
厚t2との組合せに対応するときの光情報記録媒体側の
開口数をNA2としたとき、 t1<t2 NA1>NA2 であることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 【請求項8】 請求項7において、 前記第1光源の波長をλ1とし、第2光源の波長をλ2
としたとき、λ1<λ2であることを特徴とする光ピッ
クアップ装置。 - 【請求項9】 請求項7または8において、 前記対物レンズは、非球面を有した単レンズであること
を特徴とする光ピックアップ装置。 - 【請求項10】 請求項9において、 前記第1の光は波長が635ないし650nmであり、
前記第2の光の波長は780nmであることを特徴とす
る光ピックアップ装置。 - 【請求項11】 請求項10において、 前記対物レンズは、前記第1光情報記録面上に集光する
2乗平方根波面収差と、前記第2反射面で反射されて発
散光束となって当該対物レンズを介して前記第2光情報
記録面上に集光する2乗平方根波面収差のいずれも、
0.02rms以下であることを特徴とする光ピックア
ップ装置。 - 【請求項12】 請求項1ないし11のうちのいずれか
の項に記載の光ピックアップ装置用の反射ミラー。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000220172A JP2002040323A (ja) | 2000-07-21 | 2000-07-21 | 光ピックアップ装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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