JP2002184026A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 共通の対物レンズを用いて厚さの異なるＤＶ
Ｄ、ＣＤの再生等を行なうの適した集光光学系を備えた
光ピックアップ装置を提案すること。 【解決手段】 光ピックアップ装置は、ＤＶＤ用のレー
ザ光源１１とＣＤ用のレーザ光源１２を有し、レーザ光
源１１からの６５０ｎｍ波長のレーザ光Ｌ１１はコリメ
ータレンズ４を介して平行光として対物レンズ６に入射
し、ここを介してＤＶＤ記録面に光スポットが形成され
る。レーザ光源１２からの７８０ｎｍ波長のレーザ光Ｌ
１２は補正レンズ８およびコリメータレンズ４を介して
発散光として対物レンズ６に入射して、ＣＤ記録面に光
スポットが形成される。対物レンズ６をＤＶＤ用に調整
しておき、補正レンズ８の倍率等を調整するだけで、Ｃ
Ｄに対しても好適な光学特性を備えた集光光学系を構成
できる。

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、ＣＤ等の
ように基板厚さの異なる光情報記録媒体の再生等を行な
う汎用型の光ピックアップ装置に関し、特に、波長の異
なる複数のレーザ光源を備え、各レーザ光源からのレー
ザ光を共通の集光光学系を介して光情報記録媒体の記録
面に集光させ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】光ピックアップ装置としては、ＣＤ、Ｄ
ＶＤ等のように透明基板厚さの異なる光情報記録媒体の
再生や記録を行なうための汎用型のものが知られてい
る。このような光ピックアップでは、装置の小型化、コ
スト低減化のために、レーザ光を光情報記録媒体の記録
面に集光させる集光光学系を構成している光学素子の共
用化が図られている。

【０００３】例えば、ＤＶＤと、ＣＤおよびＣＤ−Ｒの
再生、記録を行なうための光ピックアップ装置では、６
５０ｎｍ波長のＤＶＤ用のレーザ光源とＣＤ（ＣＤ−
Ｒ）用の７８０ｎｍ波長のレーザ光源とを備え、これら
が発生するレーザ光を共通の対物レンズを介して、ＤＶ
ＤおよびＣＤの記録面に収束させるように集光光学系が
構成されている。

【０００４】ここで、集光光学系の共通化を図る上で問
題となるのは、共通の対物レンズを介して、厚さの異な
るＤＶＤ、ＣＤそれぞれの記録面に適切なレーザ光の光
スポットを形成しなければならないということである。
このために、従来から各種の方法が提案され、実用化さ
れている。このうちの一つとして、ＤＶＤ用のレーザ光
に対しては集光光学系を無限光学系として構成し、ＣＤ
用のレーザ光に対しては集光光学系を有限光学系として
構成する方法が知られている。

【０００５】この方法では、共通の対物レンズに対して
ＤＶＤ用のレーザ光を平行光束として入射させて、大き
なＮＡでＤＶＤ記録面上にレーザ光を収束させ、ＣＤ用
レーザ光を発散光束として入射させて、小さなＮＡでＣ
Ｄ記録面にレーザ光を収束させるようになっている。こ
のような光学系とするために、ＣＤ用レーザ光源の位置
を、ＤＶＤ用レーザ光源の位置に対して共役位置から対
物レンズ側に接近させるようにしたものと、コリメータ
レンズをＤＶＤ時には無限位置に配置し、ＣＤ用レーザ
光源の場合には発散光または収束光となるようにコリメ
ータレンズを移動可能としたものがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、このような構
成の光ピックアップ装置において、例えば、ＣＤの再生
のために必要なレーザ出力は小さくても良いが、ＣＤ−
Ｒの記録等の場合には高出力レーザが必要になる。この
ためには、ＣＤ用のレーザ光源から出射されるレーザ発
散光を光量損失なく大きな取り込み角で取り込み可能な
集光光学系を構成することが望ましい。

【０００７】本発明の課題は、上記およびその他の点に
鑑みてなされたものであり、簡単な構成により透明基板
厚さの異なる光情報記録媒体の再生等を共通の対物レン
ズを用いて行なうことのできる集光光学系を備えた光ピ
ックアップ装置を提案することにある。

【０００８】また、本発明の課題は、レーザ光源からの
レーザ光の光量損失を抑制し、ＤＶＤ、ＣＤ等の基板厚
さの異なる光情報記録媒体の再生および／または記録
を、共通の対物レンズを用いて適切に行なうことのでき
る集光光学系を備えた光ピックアップ装置を提案するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、基板厚さの異なる光情報記録媒体の記
録および／または再生を行なうために、波長の異なるレ
ーザ光を発生する第１および第２のレーザ光源と、これ
らのレーザ光源から発生するレーザ光を前記第１および
第２の光記録媒体の記録面上に集光させるための対物レ
ンズを備えた集光光学系とを有する光ピクアップ装置に
おいて、前記第１のレーザ光源からのレーザ光を、コリ
メータレンズを介して平行光束として前記対物レンズに
入射させ、前記第２のレーザ光源からのレーザ光を、補
助レンズおよび前記コリメータレンズを介して発散光束
あるいは収束光束として前記対物レンズに入射させるこ
とを特徴としている。

【００１０】ここで、前記光情報記録媒体の記録面にお
ける波面収差が所定値以下となるように、前記発散光束
の物体距離を設定すればよい。

【００１１】また、典型的な構成では、前記第１のレー
ザ光源は、ＤＶＤ等のような基板厚さの薄い光情報記録
媒体の記録および／または再生を行なうために、前記第
２のレーザ光源よりも波長の短いレーザ光を発生するも
のとされる。

【００１２】さらに、前記対物レンズは両面が非球面か
らなる正の単レンズとすることが望ましい。

【００１３】さらにまた、前記平行光束および前記発散
光束あるいは収束光束を、バンドパス絞りを通して、前
記対物レンズに導くことが望ましい。

【００１４】本発明の光ピックアップ装置において、例
えば、対物レンズは薄い光情報記録媒体に適するように
その屈折面等が設計される。この場合、厚い光情報記録
媒体に対する対物レンズの球面収差はオーバー側に大き
くなり、実用に供しない。しかし、補正レンズによって
対物レンズへの入射光を発散光とし、当該補正レンズに
よって当該発散光の発散角度を調整することにより、厚
い光情報記録媒体の記録面に対してアンダーの収差を発
生させ、対物レンズの収差を打ち消すことができる。こ
の結果、厚さの異なる光情報記録媒体の記録面に対し
て、共通の対物レンズによって適切なレーザ光の光スポ
ットを形成できる。

【００１５】また、補正レンズによって、レーザ光源か
ら出射されたレーザ光の取り込み角を大きくすることが
できるので、光量損失を招くことなく、レーザ光源から
のレーザ光を記録面まで導くことができる。この結果、
光量損失の少ない集光光学系を簡単に得ることができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
を適用した光ピックアップ装置の実施例を説明する。

【００１７】図１は、本例の光ピックアップ装置の光学
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ＤＶＤと、ＣＤ、ＣＤ−Ｒの再生および記録に用い
られる汎用型のものであり、出射レーザ光軸が直交する
ように配置されたＤＶＤ用レーザ光源１１およびＣＤ・
ＣＤ−Ｒ用レーザ光源１２と、これらから出射された６
５０ｎｍ波長のレーザ光Ｌ１１および７８０ｎｍ波長の
レーザ光Ｌ１２を、光情報記録媒体であるＤＶＤ７１お
よびＣＤ・ＣＤ−Ｒ７２の記録面に導き、それらの面に
光スポットとして収束させる集光光学系１０とを有して
いる。

【００１８】集光光学系１０は、ＤＶＤ用レーザ光源の
出射レーザＬ１１の光軸と同一直線上に配列された偏光
ビームスプリッタ３、コリメータレンズ４、バンドパス
絞り５および対物レンズ６を有している。また、ＣＤ用
レーザ光源１２と偏光ビームスプリッタ３との間には、
凸レンズからなる補正レンズ８が配置されている。

【００１９】レーザ光源１１からの６５０ｎｍ波長のレ
ーザ光Ｌ１１は、偏光ビームスプリッタ３をそのまま通
過してコリメータレンズ４に入射し、ここを介して平行
光束となって、バンドパス絞り５を介して対物レンズ６
に入射する。入射レーザ光は、この対物レンズ６を介し
て、光スポットとしてＤＶＤ７１の記録面上に収束す
る。

【００２０】このように、本例の集光光学系１０はレー
ザ光源１１からの６５０ｎｍ波長のレーザ光Ｌ１１に対
しては平行系（無限系）となっている。この平行光学系
を図２（ａ）に示してある。

【００２１】なお、ＤＶＤ７１の記録面で反射された戻
り光は、同一の光学経路を経て不図示の光検出器に戻
り、ここで検出されるようになっている。

【００２２】これに対して、レーザ光源１２から出射さ
れた７８０ｎｍ波長のレーザ光Ｌ１２は、焦点距離の短
い凸レンズからなる補正レンズ８を介して大きな取り込
み角で取り込まれ、ここを通って収束光となって偏光ビ
ームスプリッタ３に入射し、その偏光分離面によって直
角に反射されてコリメータレンズ４に導かれる。本例で
は、収束光は偏光ビームスプリッタ３とコリメータレン
ズ４の間の位置で、収束光は一端結像した後、発散光と
なってコリメータレンズ４に入射する。

【００２３】レーザ光Ｌ１２はコリメータレンズ４を介
して、その発散角は小さくなるものの、依然として発散
光のままでバンドパス絞り５を介して対物レンズ６に入
射する。この対物レンズ６によって、発散光であるレー
ザ光Ｌ１２は、厚いＣＤ７２の記録面上に適切な状態で
光スポットして収束する。

【００２４】このように、本例の集光光学系１０はレー
ザ光源１２からの７８０ｎｍ波長のレーザ光Ｌ１２に対
しては発散光となっている。この発散光学系を図２
（ｂ）に示してある。

【００２５】なお、当該記録面で反射した戻り光はレー
ザ光Ｌ１１の戻り光りの場合と同様に同一の経路を経て
不図示の光検出器に戻り、ここで検出される。

【００２６】ここで、本例では、対物レンズ６に入射す
るレーザ光Ｌ１２の発散光が例えば−６０ｍｍの物体距
離となるようにすることで、ＣＤ、ＣＤ−Ｒの再生、記
録時における対物レンズによって発生する収差を打ち消
し、ＤＶＤ再生の場合と同様な適切な光学性能を保持で
きるようにしている。

【００２７】また、バンドパス絞り５は、６５０ｎｍ波
長のレーザ光Ｌ１１と７８０ｍ波長のレーザ光Ｌ１２を
区分するためのものであり、６５０ｎｍ波長のレーザ光
は、対物レンズ６のＮＡが０．６に相当する絞り開口の
全体を通過するように構成されている。この絞り開口の
内側には、対物レンズ６のＮＡが０．４５に相当する部
分までの環状部分が形成され、この環状部分は７８０ｎ
ｍ波長のレーザ光を遮断するバンドパスフィルタとなっ
ている。この環状部分の内側は双方の波長のレーザ光が
通過可能となっている。従って、このバンドパス絞り５
を通過した後のレーザ光Ｌ１１はＮＡが０．６に相当す
る光束径に絞られ、レーザ光Ｌ１２はＮＡが０．４５に
相当する光束径に絞られる。

【００２８】さらに、本例の対物レンズは、光源側に凸
となった単レンズからなり、その両面は非球面形状とさ
れている。非球面形状は、その非球面の頂点を原点と
し、光軸方向をＸ、光軸に直交する方向をＨとした直交
座標において、Ｋを円錐係数、非球面係数をＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ、Ｒを曲率半径とすると、次の式（１）によって
規定することができる。

【００２９】

【数１】

【００３０】（その他の実施の形態）ここにおいて、補
正レンズ８とコリメータレンズ４の組み合わせにより、
コリメータレンズ４から出射するレーザ光を発散光とす
る方法としては、補正レンズ８として上記の例のように
凸レンズを用いる場合と、凹レンズを用いる場合があ
る。図２（ｄ）には、凹レンズ８１を用いた場合の光学
系を示してある。

【００３１】また、補正レンズ８として凸レンズを用い
る場合には、上記の例のようにコリメータレンズの手前
で一度結像させる方法（図２（ｂ）に示す場合）と、結
像させることなく発散光のままでコリメータレンズに入
射させる方法がある。図２（ｃ）には凸レンズである補
正レンズ８２を用いたこのような光学系を示してある。

【００３２】図１０は図１に示す光学系の変形例を示す
図であり、この光学系１Ａでは、波長の異なる光源１
１、１２がコリメータレンズ５および対物レンズ６の光
軸（システム光軸）からずれた位置にあるため、バンド
パス絞り５までは、各光源からの光束がシステム光軸に
対してずれている（図においてはコリメータレンズ４の
入射側までを片寄った状態で示してある）。しかし、シ
ステム光軸からずれているいずれの光束も、各ＮＡをカ
バーするような径となっているので、絞り５以降の光束
の中心はシステム光軸に一致している。

【００３３】また、図１１には、補助レンズとして凸レ
ンズ８２を使用する場合（図２（ｃ）の場合）におい
て、各光源１１、１２の光軸を合わせるために偏光ビー
ムスプリッタ９を用いた光学系の例を示してある。同様
に、図１２には、補助レンズとして凹レンズ８１を使用
する場合（図２（ｄ）の場合）において、各光源１１、
１２の光軸を合わせるために偏光ビームスプリッタ９を
用いた光学系の例を示してある。

【００３４】一方、上記の例では、対物レンズへの入射
光を発散光としているが、収束光とすることも可能であ
る。例えば、ＣＤ用の７８０ｎｍ波長のレーザ光をコリ
メータレンズ４を介して平行光として対物レンズ６に導
き、ＤＶＤ用の６５０ｎｍ波長のレーザ光をコリメータ
レンズ４を介して収束光として対物レンズ６に導く構成
例を挙げることができる。この場合には、収束光の収束
角を調整することにより、ＣＤ用の特性が最適化された
対物レンズによるＤＶＤに対して発生する収差を打ち消
すようにすればよい。

【００３５】

【実施例】以下に、本発明の実施例１ないし３を説明す
る。各実施例では、薄い光情報記録媒体として基板厚が
０．６ｍｍのＤＶＤを対象とし、６５０ｎｍ波長の半導
体レーザを用い、開口数をＮＡ＝０．６とし、厚い光情
報記録媒体として基板厚が１．２ｍｍのＣＤ、ＣＤ−
Ｒ、ＣＤ−ＲＷを対象とし、７８０ｎｍ波長の半導体レ
ーザを用い、開口数をＮＡ＝０．４５とした。

【００３６】（実施例１）集光光学系としては、ＤＶＤ
用として図２（ａ）に示すものを用い、ＣＤ用として図
２（ｂ）に示すものを用いた。対物レンズ６は両面が非
球面のものを用い、ＤＶＤに対して実質的に無収差とな
るように設計した。

【００３７】対物レンズの光源側の非球面および光情報
記録媒体側の非球面の曲率半径はそれぞれ、２．１３お
よび−７．１２であり、波長６５０ｎｍに対する屈折率
は１．５３７４６であり、それらの非球面形状を規定す
る式（１）における各係数を表１に示す。表１において
ｉ＝２が光源側の非球面であり、ｉ＝３が光情報記録媒
体側の非球面である。また、Ｒは曲率半径、ｄは光軸方
向の距離、ｎは屈折率を示す。この場合のＤＶＤに対す
る６５０ｎｍ波長のレーザ光による波面収差は０．００
５ｒｍｓ以内に補正が可能である。また、図６は対物レ
ンズの球面収差図であり、波長６５０ｎｍにて無限遠の
ときのものである。

【００３８】

【表１】

【００３９】次に、ＣＤ用の集光光学系では光源とコリ
メータレンズ４の間に補正レンズ８が挿入された光学系
となる。補正レンズ８を用いることにより、ＣＤに対す
る対物レンズ６の収差を打ち消すために物体距離を−６
０ｍｍとし、レーザ光を発散光として対物レンズ６に入
射させるようにした。この場合の、光学データを表２に
示す。この表におけるｉ＝１ないし８の各位置を図３に
おいて括弧内の数字で示してある。また、非球面を規定
する係数については、対物レンズ６は表１に示してある
ので省略してある。この場合におけるＣＤに対する７８
０ｎｍ波長のレーザ光による波面収差は０．０１ｒｍｓ
以内に補正されている。図７はこの場合における対物レ
ンズの球面収差図である。

【００４０】

【表２】

【００４１】（実施例２）対物レンズ６は実施例１と同
一のものとし、ＣＤ用の集光光学系として図２（ｃ）に
対応するような補正レンズ８２を用いた。この場合の物
体距離は−６０ｍｍであり、各光学素子の光学データを
表３に示すようにした。表３における各位置ｉ＝１ない
し８を図４に括弧書きで示す。なお、非球面係数は実施
例１の場合と同様であるので、掲載を省略する。この場
合におけるＣＤに対する７８０ｎｍ波長のレーザ光によ
る波面収差は０．０１５ｒｍｓ以内に補正されている。
この場合における対物レンズの球面収差を図８に示す。

【００４２】

【表３】

【００４３】（実施例３）対物レンズ６は実施例１と同
一のものとし、補正レンズとして凹レンズを用いて図２
（ｄ）に示すようなＣＤ用集光光学系とした。コリメー
タレンズ４からの発散光を−６０ｍｍの物体距離とする
点は前記の各実施例と同一であるが、各光学素子は表４
に示すように設定した。表４における各位置ｉ＝１ない
し８を図５に括弧書きで示す。この場合におけるＣＤに
対する７８０ｎｍ波長のレーザ光による波面収差は０．
０２ｒｍｓに補正されている。また、この場合における
対物レンズの球面収差を図９に示す。

【００４４】

【表４】

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ピック
アップ装置では、レーザ光源やコリメータレンズを移動
させることなく、波長の異なるレーザ光の一方をコリメ
ータレンズを介して平行光として対物レンズに導き、他
方のレーザ光を補正レンズおよびコリメータレンズを介
して発散光あるいは収束光として対物レンズに導くよう
に集光光学系が構成されている。

【００４６】従って、発散光の発散角度あるいは収束光
の収束角度を適切に設定することにより、共通の対物レ
ンズを使用して、厚さの異なる光情報記録媒体の記録面
に対してレーザ光を適切な光スポットとして収束させる
ことができる。よって、本発明によれば、補正レンズの
倍率等を調整することにより、厚さの異なる光情報記録
媒体の再生、記録に最適な集光光学系を簡単に構成する
ことが可能になる。

【００４７】また、レーザ光源からのレーザ発散光を効
率良く補正レンズによって取り込むことができるので、
光量損失が少なく、ＣＤ―Ｒ等の記録に適した集光光学
系を構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した光ピックアップ装置の集光光
学系を示す概略構成図である。

【図２】（ａ）および（ｂ）は、図１の集光光学系によ
り構成される無限光学系および発散光学系を示す概略構
成図であり、（ｃ）および（ｄ）は、図１の集光光学系
の変形例を示す概略構成図である。

【図３】本発明の実施例１におけるＣＤ用の集光光学系
を示す概略構成図である。

【図４】本発明の実施例２におけるＣＤ用の集光光学系
を示す概略構成図である。

【図５】本発明の実施例３におけるＣＤ用の集光光学系
を示す概略構成図である。

【図６】対物レンズの球面収差図である。

【図７】対物レンズの球面収差図である。

【図８】対物レンズの球面収差図である。

【図９】対物レンズの球面収差図である。

【図１０】図１の光学系の変形例を示す概略構成図図で
ある。

【図１１】図１の光学系の更に別の例を示す概略構成図
である。

【図１２】図１の光学系の別の例を示す概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 光ピックアップ装置 ３ 偏光ビームスプリッタ ４ コリメータレンズ ５ バンドパス絞り ６ 対物レンズ ７１ ＤＶＤ ７２ ＣＤ、ＣＤ−Ｒ ８、８１、８２ 補正レンズ ９ 偏光ビームスプリッタ １０ 集光光学系 １１ ６５０ｎｍのレーザ光源 １２ ７８０ｎｍのレーザ光源 Ｌ１１ ６５０ｎｍ波長のレーザ光 Ｌ１２ ７８０ｎｍ波長のレーザ光

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年１月１５日（２００１．１．１
５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図３】

【図４】

【図２】

【図５】

【図６】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１０】

【図１１】

【図１２】

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA13 LA25 PA01 PA03 PA17 PB01 PB03 QA02 QA07 QA13 QA14 QA21 QA25 QA34 QA41 QA45 RA05 RA12 RA13 5D119 AA41 BA01 DA01 DA05 EC45 EC47 FA05 FA08 JA01 JA02 JA43 JA63

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板厚さの異なる光情報記録媒体の記録
   および／または再生を行なうために、波長の異なるレー
   ザ光を発生する第１および第２のレーザ光源と、これら
   のレーザ光源から発生するレーザ光を前記第１および第
   ２の光記録媒体の記録面上に集光させるための対物レン
   ズを備えた集光光学系とを有する光ピクアップ装置にお
   いて、 前記第１のレーザ光源からのレーザ光を、コリメータレ
   ンズを介して平行光束として前記対物レンズに入射さ
   せ、 前記第２のレーザ光源からのレーザ光を、補助レンズお
   よび前記コリメータレンズを介して発散光束あるいは収
   束光束として前記対物レンズに入射させることを特徴と
   する光ピックアップ装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記光情報記録媒体の記録面における波面収差が所定値
   以下となるように、前記発散光束あるいは収束光束の物
   体距離が設定されていることを特徴とする光ピックアッ
   プ装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、 前記第１のレーザ光源は、基板厚さの薄い光情報記録媒
   体の記録および／または再生を行なうために、前記第２
   のレーザ光源よりも波長の短いレーザ光を発生するもの
   であることを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、 前記対物レンズは両面が非球面からなる正の単レンズで
   あることを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 【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、 前記平行光束および前記発散光束あるいは収束光束を、
   バンドパス絞りを通して、前記対物レンズに導くことを
   特徴とする光ピックアップ装置。