JP2003272217A

JP2003272217A - 光ピックアップ装置および光再生装置

Info

Publication number: JP2003272217A
Application number: JP2002067463A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Yokota; 英明横田; Mitsuru Kinouchi; 充木ノ内
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2003-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】光記録媒体からの反射光が受光素子の受光パタ
ーン上に合焦するように共役関係を調整可能な構成とす
ることで、ハウジング等の寸法精度を一般公差程度に緩
和し且つ組み付け精度を緩和しても良好な再生信号品質
を確保できるようにする。【解決手段】光源である半導体レーザ１１の第１の波長
の発光点１１ｄと第２の波長の発光点１１ｅとの間隔Ｌ
Ａに対して、受光部である光検出器１８の第１の波長の
各受光部１８ａと第２の波長の受光部１８ｂとの間隔Ｌ
Ｂを１．１〜１．６倍程度に設定する。光検出器１８の
前段に負の屈折率を有するセンサレンズ１７を設け、こ
のセンサレンズ１７の位置を光軸方向に調整すること
で、光源−受光部の共役調整を行なう。これにより、光
記録媒体からの反射光をその波長に対応した受光部に精
度よく合焦させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は種類の異なる光記録
媒体に対応する光ピックアップ装置およびそれを備えた
光再生装置に係り、詳しくは各光記録媒体に対応して波
長の異なる複数の光源を備えるとともに各光記録媒体に
対応して複数の受光部を備えた光ピックアップ装置およ
びそれを備えた光再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開２０００−２０７７６６号公報に
は、波長の異なる複数の光源と、複数の光源から射出さ
れて光記録媒体で反射された各々の戻り光を個別に受光
する複数の受光部パターンを同一基板上に形成した光検
出器と、複数の光源から光検出器に至る光路を共有する
光学系とを備えた光ピックアップ装置およびそれを備え
た光再生装置が記載されている。

【０００３】上記公報には、複数の受光部パターンを同
一基板上に形成することで、各々の受光部パターンが高
精度な相対位置精度を有することにより、波長の異なる
複数の光源から射出されて光記録媒体で反射された各々
の戻り光を受光部パターンに高精度に導くことが可能と
なり、種類の異なる光記録媒体に対して高品質の再生信
号や記録信号を得ることが可能であることが記載されて
いる。また、上記公報には、複数の光源を同一の半導体
基板に構成すれば、光源の間隔を高精度で位置決めする
ことができることが記載されている。

【０００４】例えば、同一の半導体基板上に２つの光源
を形成した２波長半導体レーザを用いることで、各光源
間の間隔を高精度に保つことができる。また、各光源に
対応した２系統の受光部（受光部パターン）を同一の半
導体基板上に形成した受光素子（フォトダイオード集積
回路：ＰＤ−ＩＣ）を用いることで、各受光部間の間隔
を高精度に保つことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光ピックア
ップ装置は、光ピックアップのハウジング（ケース）
に、２波長半導体レーザ、受光素子および光学系を構成
する各種部材を組み付けて作製される。各光源間の間隔
が高精度であり、また、各受光部間の間隔が高精度であ
っても、発光源の発光点と受光素子上の受光点との共役
関係を満足させるには、光ピックアップのハウジングに
高い寸法精度が要求されるとともに、半導体レーザ、受
光部および光学系の組み付けに際して高い組み付け精度
が要求される。このため、光ピックアップのハウジング
が高価になり、また組み付けに要する工数が増加するた
めに、光ピックアップ装置の製造コストが高くなってし
まうという問題を有している。

【０００６】さらに、２波長半導体レーザの各光源間の
間隔ＬＡと、受光素子上の各受光部間の間隔ＬＢとを同
一寸法とした光ピックアップ装置では、ハウジングの寸
法誤差および組み付け位置の誤差によって発光点と受光
点との共役関係にずれが生じた場合に、その共役関係の
ずれを光学的に補正することができないだけでなく、上
記の誤差が生じたときは再生信号特性が劣化してしま
う。このため、ハウジングおよび組み付けに極めて高い
精度が要求され、光ピックアップ装置の製造コストが高
くなってしまうという問題を有している。

【０００７】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、ハウジング等の寸法精度を一般公差程
度に緩和し且つ組み付け精度を緩和しても良好な再生信
号品質を確保できるようにした光ピックアップ装置およ
びそれを用いた光再生装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、同一筺体内
に設けられた波長の異なる２つの光源と、これらの光源
から射出した光ビームを光記録媒体の記録面へと導く光
学系と、光記録媒体で反射された光ビームを受光素子へ
と導く光学系と、光ビームを受光する受光素子とを備え
た光ピックアップ装置において、２つの光源の発光点の
間隔をＬＡとし、これに対応する受光素子上の２つの受
光部の間隔をＬＢとしたときに、ＬＡよりもＬＢを広く
設定することを特徴とする光ピックアップ装置によって
達成される。なお、発光点の間隔ＬＡに対して受光部の
間隔ＬＢを１．１倍〜１．６倍程度に設定するのが望ま
しい。

【０００９】また、本発明による光ピックアップ装置
は、受光素子の前段に光記録媒体で反射された光ビーム
の合焦位置を光学的に調整するための反射光合焦位置調
整部を設けることを特徴とする。ここで、反射光合焦位
置調整部は、負の屈折率を有するレンズを用いて構成す
ることができる。さらに、反射光合焦位置調整部は、負
の屈折率を有するレンズを光軸方向へ移動させることで
光源と受光素子の共役を実現する調整機構を備える。

【００１０】波長の異なる２つの光源の発光点間隔ＬＡ
よりも受光素子上の各受光部の間隔ＬＢを広くすること
で、受光素子の前段に負の屈折率を有するレンズやホロ
グラム等からなる拡大光学系を設けることが可能とな
る。そして、負の屈折率を有するレンズ等からなる拡大
光学系の配置位置を調整することで、光記録媒体で反射
された光ビーム（反射光ビーム）を受光素子の受光部上
に集光させることができる。より具体的には、第１の光
源から射出されて第１の光記録媒体で反射された第１の
波長の反射光ビームを第１の受光部に集光させ、第２の
光源から射出されて第２の光記録媒体で反射された第２
の波長の反射光ビームを第２の受光部に集光させること
ができる。

【００１１】なお、各受光部の間隔ＬＢを各光源の発光
点間隔ＬＡの１．１倍〜１．６倍程度にすることで、光
ピックアップ装置の全体寸法をそれほど大きくすること
なく（小型化を図りながら）、光源と受光素子との共役
関係の調整を容易に行うことができる。言い換えれば、
負の屈折率を有するレンズ等を光軸方向に移動させてそ
のレンズの配設位置を調整する際に、高精度の治具や高
精度のレンズ位置自動調整機構等を用いることなく、ま
た、レンズの移動量に高い寸法精度を要求されることな
く、容易に共役関係の調整を行うことができる。

【００１２】したがって、ハウジングの寸法誤差および
組み付け位置の誤差等によって反射光ビームの合焦位置
が受光部からずれた場合でも、負の屈折率を有するレン
ズを光軸方向へ移動させることで、反射光ビームを受光
部上に合焦させることができる。これにより、ハウジン
グ等の寸法精度を一般公差程度に緩和し且つ組み付け精
度を緩和しても、負の屈折率を有するレンズに位置を調
整することで光源と受光素子の共役関係を実現できる。
よって、寸法精度や組み付け精度を緩和しても調整ずれ
をなくすことができ、ジッター等の発生が少ない良好な
再生信号を得ることができる。これにより、再生信号特
性が良好な光ピックアップ装置を経済的に提供できる。

【００１３】なお、本発明に係る光ピックアップ装置
は、一方の光源を使用して光記録媒体に記録された第１
の信号を再生する場合の光学系倍率と、他方の光源を使
用して光記録媒体に記録された第２の信号を再生する場
合の光学系倍率とが等しい。このため、各光源の発光点
の位置を光軸方向に個別にずらしたり、また、各受光部
の位置を光軸方向に個別にずらしたりする必要がない。
したがって、光源として同一半導体基板上に波長の異な
る光源を有する２波長半導体レーザを用いたり、受光部
として同一半導体基板上の複数の受光部（受光パター
ン）を形成したフォトダイオード集積回路（ＰＤ−Ｉ
Ｃ）を用いたりすることができ、各光源の発光点間距離
および各受光部間距離の相対的な精度を極めて高いもの
にすることができる。

【００１４】また、本発明に係る光ピックアップ装置を
用いることで、種類の異なる光記録媒体に対応する光再
生装置を経済的に提供できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態による光ピ
ックアップ装置および光再生装置について図１乃至図８
を用いて説明する。図１は本実施の形態による光ピック
アップ装置の模式構造図である。本実施の形態による光
ピックアップ装置１０は、コンパクトディスク（ＣＤ）
１ａおよび各種のデジタル・バーサタイル・ディスク
（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＡＭ等）１ｂなどの種類
の異なる光記録媒体に対応できるようになっている。こ
の光ピックアップ装置１０は、２波長半導体レーザ（レ
ーザダイオード：ＬＤ）１１と、位相差板１２と、２波
長半導体レーザ１１側から順に配置された回折格子１３
ａ，１３ｂと、ビームスプリッタ１４と、コリメータレ
ンズ１５と、図示を省略した立ち上げミラーと、対物レ
ンズ１６と、センサレンズ１７と、光検出器（ＰＤ−Ｉ
Ｃ：フォトダイオード集積回路）１８とを有している。

【００１６】２波長半導体レーザ１１は波長の異なる２
つの光源を構成し、ＣＤ再生用の波長７８５ｎｍのレー
ザ光とＤＶＤ再生用の波長６５５ｎｍのレーザ光を出力
する。この２波長半導体レーザ１１の光出力は再生クラ
ス（例えば５ｍＷ）である。この２波長半導体レーザ１
１は、半導体基板（半導体レーザ本体）を金属製等の筺
体（ケース）に封止し、筺体に設けられたレーザ窓部か
ら各レーザ光が射出されるようになっている。不図示の
バックモニタで２波長半導体レーザ１１の射出光量を検
知し、半導体レーザに供給する電力をフィードバック制
御することで射出光量を自動制御（ＡＰＣ：自動パワー
コントロール）するようになっている。

【００１７】図２は光源を構成する２波長半導体レーザ
１１の概略構造を示す斜視図である。図２は半導体基板
を封止する筺体を除いて、半導体レーザの本体部のみを
示している。半導体レーザ１１は、例えばガリウム砒素
（ＧａＡｓ）半導体基板１１ａ上に波長７８５ｎｍ用導
波路１１ｂおよび波長６５５ｎｍ用導波路１１ｃが所定
の間隔で形成されており、各導波路の端部が各発光点１
１ｄ，１１ｅとなっている。ＣＤ用発光点１１ｄからは
波長７８５ｎｍのレーザ光が射出され、ＤＶＤ用発光点
１１ｅからは波長６５５ｎｍのレーザ光が射出される。

【００１８】符号ＬＡは２つの光源の発光点の間隔を示
している。本実施の形態において、２つの光源の発光点
１１ｄ，１１ｅの間隔ＬＡは１１０μｍである。半導体
レーザ１１はフォトリソグラフィ工程で製造されるた
め、間隔ＬＡは高精度に形成され誤差が少ない。

【００１９】各発光点１１ｄ，１１ｅから射出されたレ
ーザ光は不図示の筺体に形成されたレーザ窓から筺体外
部へ射出される。この２波長半導体レーザ１１は、波長
６５５ｎｍ（ＤＶＤ用）のレーザ光を自励発振モードで
発振させ、波長７８５ｎｍ（ＣＤ用）のレーザ光をゲイ
ンガイド型マルチモードで発振させる。なお、２波長半
導体レーザ１１は、各波長のレーザ光をシングルモード
で発振させるものでもよい。

【００２０】図１に示す位相差板１２は１／４波長板で
あり、位相差板１２により直線偏光の光ビームを円偏光
に変換する。一般にＤＶＤの高速再生には円偏光が望ま
しいとされている。本実施の形態では、位相差板１２と
して薄いガラス板に機能性フィルムを貼り付けたものを
用いている。この位相差板１２は、直線偏光の光の偏光
面に対し光学軸が４５度傾くように設置する。

【００２１】回折格子１３ａは、例えば半導体レーザ１
１側の面にＤＶＤ用の格子面が形成され、回折格子１３
ｂは、ビームスプリッタ１４側の面にＣＤ用の格子面が
形成されている。回折格子１３ａ，１３ｂでの分割光量
比率は、ＤＶＤ／ＣＤともに例えば、１（＋１次光）：
６（０次光）：１（−１次光）である。格子ピッチは、
例えばＤＶＤ側が２１．２μｍ、ＣＤ側が３１．０μｍ
である。ＤＶＤ格子面はＣＤ波長（７８５ｎｍ）では回
折しないように、また、ＣＤ格子面はＤＶＤ波長（６５
５ｎｍ）では回折しないように波長選択性を持たせてい
る。この排他的な作用（波長選択性）は、通常の回折格
子よりも溝深さを深くするともに、格子間隔のデューテ
ィ比を０．５からずらした格子形状とすることで実現し
ている。

【００２２】ビームスプリッタ１４は、半導体レーザ１
１側からの光ビームを光記録媒体方向へ反射させ、ま
た、光記録媒体からの反射光を光検出器１８側へ透過さ
せるもので、いわゆるハーフミラーの機能を有するもの
である。図１では立方体状のビームスプリッタ１４を例
示している。

【００２３】コリメータレンズ１５は、光源である半導
体レーザ１１からの発散光線束を平行光線束に変換して
対物レンズ１６に導くとともに、対物レンズ１６からの
平行光線束を集束光線束に変換して光検出器１８へ導く
ものである。本実施の形態では、プラスチック射出成型
による両面が非球面型のコリメータレンズを用いてい
る。

【００２４】図示を省略した立ち上げミラーは、コリメ
ータレンズ１５からの平行光線束を対物レンズ１６の方
向へ反射させ、また、対物レンズ１６からの平行光線束
をコリメータレンズ１５側へ反射させるものである。本
実施の形態では立ち上げミラーとして平面状のミラーを
用いている。折り曲げ角度（反射角度）は９０度であ
る。

【００２５】図３は対物レンズの構造図であり、図３
（ａ）は正面図を示し、図３（ｂ）は側面図を示してい
る。なお、図３（ｂ）では各ディスク（光記録媒体）１
ａ，１ｂの側面も併せて示している。なお、図３（ｂ）
において、符号Ｋａはコンパクトディスク（ＣＤ）の情
報記録面、符号ＫｂはＤＶＤの情報記録面である。符号
ｔａはコンパクトディスク（ＣＤ）の厚さ（ｔａ＝１．
２ｍｍ）、符号ｔｂはＤＶＤの厚さ（ｔｂ＝０．６ｍ
ｍ）である。

【００２６】本実施の形態による光ピックアップ装置１
０では、対物レンズ１６として２重焦点回折型の対物レ
ンズを用いている。この対物レンズ（２重焦点回折対物
レンズ）１６は、光学プラスチック材料を射出成型して
作製されている。図３（ｂ）に示すように、対物レンズ
１６は両面が非球面に形成されている。図３（ａ）に示
すように、曲率の大きいレンズ面（立ち上げミラー側、
すなわち光記録媒体とは反対側）には、断面が鋸歯状の
多数の同心円輪帯１６ｃからなる回折格子が形成されて
いる。なお、当該回折格子に代えてホログラフィック回
折格子をレンズ面に形成してもよい。同心円輪帯１６ｃ
のレンズ面中心側領域はＣＤ／ＤＶＤ兼用領域１６ａで
あり、その外周側の領域はＤＶＤ専用領域１６ｂであ
る。対物レンズ１６はＣＤ用（波長７８５ｎｍ）の光ビ
ームをＣＤ１ａの情報記録面Ｋａに集束させ、また、Ｄ
ＶＤ用（波長６５５ｎｍ）の光ビームをＤＶＤ１ｂの情
報記録面Ｋｂに集束させる。

【００２７】各ディスク（光記録媒体）１ａ，１ｂは、
情報記録面Ｋａ，Ｋｂをポリカーボネート等からなる保
護膜で保護している。保護膜の厚さ（ほぼ光記録媒体の
厚さに相当する）は光記録媒体の種類毎に異なる。保護
膜の厚さに依存して入射光の球面収差が変化するので、
光記録媒体の種類に応じて球面収差の量も異なる。そこ
で、２重焦点回折対物レンズ１６を用いることで、光記
録媒体の種類による球面収差の相違を補正するようにし
ている。

【００２８】なお、対物レンズ１６は不図示のアクチュ
エータ組立（アクチュエータアッセンブリ）上にフォー
カス方向およびトラッキング方向（光記録媒体のラジア
ル方向）に移動自在に保持されている。そして、フォー
カスサーボ制御およびトラッキングサーボ制御によって
対物レンズ１６の位置が制御されて、光ビームのスポッ
トを光記録媒体上の読み取り点に追従させることができ
るようになっている。

【００２９】センサレンズ１７は本実施の形態による光
ピックアップ装置１０において重要な部材であり、この
センサレンズ１７によって以下に記す５つの機能が実現
される。センサレンズ１７は、まず第１に、光源（物
点）と光検出器１８の各受光部（像点）１８ａ，１８ｂ
とがほぼ共役になるように調整（共役調整）し、フォー
カスオフセット調整を行う。第２は、非点収差法による
焦点（合焦）検出のために、非点収差を光ビーム（読み
出し光）に付与する。第３は、ビームスプリッタ１４で
発生した不都合な非点収差を取り除く。第４は、光検出
器１８上のスポットを大きくし、光検出器１８の位置調
整精度を±５μｍ程度に緩和して、光検出器１８の位置
調整を容易にする。第５は、ビームスプリッタ１４で発
生した不都合なコマ収差を取り除く。不都合なコマ収差
を取り除くことで、ＤＶＤ−ＲＡＭ再生信号の品質を向
上させることができる。

【００３０】図４はセンサレンズ１７の一構造例であ
り、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は一方の側断面
図、図４（ｃ）は他方の側断面図、図４（ｄ）は図４
（ａ）のＡ−Ａ’線断面図、図４（ｅ）は図４（ａ）の
Ｂ−Ｂ’線断面図である。センサレンズ１７は、上記の
各種の機能を実現するために次に示す構成をとってい
る。図４（ｂ）に示すように、センサレンズ１７のビー
ムスプリッタ１４側の面は、光検出器１８側のＮＡ（レ
ンズの開口数）を下げて共役調整を容易にするため凹レ
ンズ１７ｂになっている。。

【００３１】また、センサレンズ１７の光検出器１８側
の面はシリンドリカル凹レンズ１７ａとしている。シリ
ンドリカル凹レンズ１７ａは、非点収差発生素子として
機能する。シリンドリカル凹レンズ１７ａのシリンドリ
カル面の方向は、非点収差法に必要な非点収差の方向
と、ビームスプリッタ１４が平行平板形状の場合におけ
る非点収差補正に必要な非点収差の方向とを勘案して決
定される。

【００３２】なお、センサレンズ１７は、光学性プラス
チックを射出成型によって作製しており、位置調整用ピ
ン穴１７ｃおよび位置調整用ガイドも一体成型されてい
る。

【００３３】一般に、集束光線束の光路中に透明平行平
板やレンズ等を光軸に対して斜めに配置するとコマ収差
が発生する。コマ収差があると、後程説明するプッシュ
プル法等で信号を再生した際にプッシュプルバランスが
くずれてしまう。そこで、図４（ｅ）に示すように、発
生しているコマ収差を打ち消すようにセンサレンズ１７
のレンズ面を光軸に対して傾斜させてコマ収差を除去す
るようにしている。

【００３４】図１に示すように、受光素子を含む光検出
器（ＰＤ−ＩＣ）１８は、コンパクトディスク１ａから
の反射光の受光部（ＣＤ用）１８ａと、ＤＶＤ１ｂから
の反射光の受光部（ＤＶＤ用）１８ｂとを備える。図中
の符号ＬＢは各受光部１８ａ，１８ｂの間隔である。各
受光部１８ａ，１８ｂの間隔ＬＢを各発光点１１ｄ，１
１ｅの間隔ＬＡよりも広く設定している点が本実施の形
態による光ピックアップ装置の特徴である。より具体的
には、各受光部１８ａ，１８ｂの間隔ＬＢは、各発光点
１１ｄ，１１ｅの間隔ＬＡの１．１倍〜１．６倍程度に
している。すなわち、ＬＡ＝（１／β）・ＬＢの関係に
おいてβ＝１．１〜１．６としている。

【００３５】光検出器（ＰＤ−ＩＣ）１８は、メインビ
ームおよびサブビームをそれぞれ受光してメインビーム
およびサブビームのそれぞれに対応した電流信号に変換
する受光部（ＰＤ：フォトダイオード部またはフォトデ
ィテクト部）と、受光部で発生した電流信号を電圧信号
に変換して所定の演算を施して各種信号（再生信号（Ｒ
Ｆ信号）、フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号
等）を生成し出力する演算部（ＩＣ部）とを有してい
る。本実施の形態では、受光部および演算部（ＩＣ部）
をモノリシックＩＣで構成し、このモノリシックＩＣを
例えば１４ピンのＣＯＢ（チップ・オン・ボード）パッ
ケージに封入している。

【００３６】図５は光検出器の受光部の受光素子パター
ン構成を示す図である。光検出器（ＰＤ−ＩＣ）１８
は、ＣＤ用受光部１８ａとＤＶＤ用受光部１８ｂとを備
える。図５中の符号ＬＢは、ＣＤ用受光部１８ａの中心
点とＤＶＤ用受光部１８ｂの中心点との間隔である。本
実施の形態において、この間隔ＬＢは１５２μｍとして
いる。したがって、発光点の間隔ＬＡ（１１０μｍ）に
対して受光部の間隔ＬＢ（１５２μｍ）は約１．３８倍
となる。言い換えれば、ＬＡ＝（１／β）・ＬＢの関係
においてβ＝１．３８である。

【００３７】ＣＤ用受光部１８ａは、メインビーム受光
素子パターン部１８ａ１と、第１のサブビーム受光素子
パターン部１８ａ２と、第２のサブビーム受光素子パタ
ーン部１８ａ３とを備える。メインビーム受光素子パタ
ーン部１８ａ１は、田の字状に４分割された４個のメイ
ンビーム受光素子パターンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄからなる。

【００３８】ＣＤ用受光部１８ａの第１のサブビーム受
光素子パターン部１８ａ２は、図示の上下方向に２分割
された各サブビーム受光素子パターンＥ１，Ｅ２からな
る。メインビーム受光素子パターン部１８ａ１に近い側
のサブビーム受光素子パターンＥ１は、遠い側のサブビ
ーム受光素子パターンＥ２よりも面積が広く設定されて
いる。第１のサブビーム受光素子パターン部１８ａ２
は、メインビーム受光素子パターン部１８ａ１に対して
図中左方向に少しずらされて配置されている。

【００３９】ＣＤ用受光部１８ａの第２のサブビーム受
光素子パターン部１８ａ３は、図示の上下方向に２分割
された各サブビーム受光素子パターンＦ１，Ｆ２からな
る。メインビーム受光素子パターン部１８ａ１に近い側
のサブビーム受光素子パターンＦ２は、遠い側のサブビ
ーム受光素子パターンＦ２よりも面積が広く設定されて
いる。第２のサブビーム受光素子パターン部１８ａ３
は、メインビーム受光素子パターン部１８ａ１に対して
図中右方向に少しずらされて配置されている。なお、本
実施の形態では、各受光素子パターン部内における各受
光素子パターンの分割間隔はそれぞれ４μｍ程度として
いる。

【００４０】ＤＶＤ用受光部１８ｂは、メインビーム受
光素子パターン部１８ｂ１と、第１のサブビーム受光素
子パターン部１８ｂ２と、第２のサブビーム受光素子パ
ターン部１８ｂ３とを備える。メインビーム受光素子パ
ターン部１８ｂ１は、田の字状に４分割された４個のメ
インビーム受光素子パターンａ，ｂ，ｃ，ｄからなる。

【００４１】ＤＶＤ用受光部１８ｂの第１のサブビーム
受光素子パターン部１８ｂ２は、田の字状に４分割され
た４個のサブビーム受光素子パターンｅ１，ｅ２，ｅ
３，ｅ４からなる。この第１のサブビーム受光素子パタ
ーン部１８ｂ２は、メインビーム受光素子パターン部１
８ｂ１に対して図中左方向に少しずらされて配置されて
いる。第２のサブビーム受光素子パターン部１８ｂ３
は、田の字状に４分割された４個のサブビーム受光素子
パターンｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４からなる。この第２の
サブビーム受光素子パターン部１８ｂ３は、メインビー
ム受光素子パターン部１８ｂ１に対して図示右方向に少
しずらされて配置されている。なお、本実施の形態で
は、各受光素子パターン部内における各受光素子パター
ンの分割間隔はそれぞれ４μｍ程度としている。

【００４２】さらに、ＤＶＤ用受光部１８ｂのメインビ
ーム受光素子パターン部１８ｂ１は、ＣＤ用受光部１８
ａ１のメインビーム受光素子パターン部１８ａ１に対し
て図中下方向に少しずらされて配置されている。

【００４３】図６は光検出器（ＰＤ−ＩＣ）の動作様式
の説明図である。図６は光記録媒体（ディスク）の種類
（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＡＭ，ＣＤ−ＲＯＭおよ
びＣＤ−ＲＷの３区分）と、再生に使用する受光素子
と、フォーカス誤差検出方法およびトラッキング誤差検
出方法との関係を表形式にしたものである。なお、図６
では光ビームスポットを表わす丸印を付けることで再生
に使用する受光素子を示している。

【００４４】ＤＶＤ−ＲＯＭを再生する場合は、ＤＶＤ
用受光部のメインビーム受光素子パターンａ，ｂ，ｃ，
ｄのみを使用する。フォーカス誤差検出（ＦＥＳ）は非
点収差法を用いて行う。各受光素子パターンａ，ｂ，
ｃ，ｄの出力をそれぞれＶａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄとする
と、非点収差法によるフォーカス誤差検出出力ＦＥＳは
次式で示される。ＦＥＳ＝（Ｖａ＋Ｖｃ）−（Ｖｂ＋Ｖｄ）

【００４５】ＤＶＤ−ＲＯＭの再生に際してトラッキン
グ誤差検出（ＲＥＳ）は位相差法を用いて行う。位相差
法は、トラックずれが生じるとピットによる振幅変調に
加えて位相変調も検出できることを利用してトラッキン
グ誤差を検出する。なお、ＤＶＤ−ＲＯＭのみを再生す
る場合は、サブビームが不要であるので回折格子１３
ａ，１３ｂは不要である。

【００４６】ＤＶＤ−ＲＡＭを再生する場合は、ＤＶＤ
用受光部の全ての受光素子パターンを使用する。フォー
カス誤差検出（ＦＥＳ）は差動非点収差法を用いて行
う。ＤＶＤ−ＲＡＭはディスク面に形成されたランドと
グルーブが等幅であり、通常の非点収差法では溝横断ノ
イズが発生する。この溝横断ノイズはメインビームとサ
ブビームで逆位相となるので、メインビームによる検出
出力とサブビームによる検出出力を加算することで溝横
断ノイズを除去することができる。そこで、メインビー
ムとサブビームの双方を用いて非点収差検出を行う。各
受光素子パターンａ〜ｄ，ｅ１〜ｅ４，ｆ１〜ｆ４の出
力をそれぞれＶａ〜Ｖｄ，Ｖｅ１〜Ｖｅ４，Ｖｆ１〜Ｖ
ｆ４とすると、差動非点収差法（ＤＡＤ）によるフォー
カス誤差検出出力ＤＡＤ−ＦＥＳは次式で示される。な
お、次式において、ｋは係数である。ＤＡＤ−ＦＥＳ＝｛（Ｖａ＋Ｖｃ）−（Ｖｂ＋Ｖｄ）｝
＋ｋ｛（Ｖｆ１＋Ｖｆ３＋Ｖｅ１＋Ｖｅ３）−（Ｖｆ２
＋Ｖｆ４＋Ｖｅ２＋Ｖｅ４）｝

【００４７】ＤＶＤ−ＲＡＭの再生に際してトラッキン
グ誤差（ＲＥＳ）の検出は差動プッシュプル法を用いて
行う。ＤＶＤ−ＲＡＭのディスク面はランド−グルーブ
構造であるため３ビーム法を適用できない。また、ＤＶ
Ｄ−ＲＡＭは千鳥状のエンボスピットによって記録され
たアドレス情報（ＣＡＰＡ）を再生するためにプッシュ
プル出力が必要である。一方、単純プッシュプル法は、
メインビームのみでトラッキング誤差を検出するため調
整が簡単であるがラジアルシフト特性が悪い。差動プッ
シュプル法（ＤＰＰ）は、メインビームのプッシュプル
出力とサブビームのプッシュプル出力とがラジアル方向
のシフトによりオフセットを生じた場合でも、サブビー
ムのプッシュプル出力波形を上下反転させて同相の２信
号を加算することで、ラジアルシフト特性が改善された
良好なトラッキング誤差出力が得られる。なお、この差
動プッシュプル法（ＤＰＰ）では、各サブビームがメイ
ンビームに対してそれぞれトラックピッチの±１／２周
期ずれていることが前提条件となる。

【００４８】ＣＤ−ＲＯＭおよびＣＤ−ＲＷを再生する
場合は、ＣＤ用受光部の各受光素子パターンＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２を使用する。フォーカ
ス誤差検出（ＦＥＳ）は非点収差法を用いて行う。各受
光素子パターンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力をそれぞれＶＡ，
ＶＢ，ＶＣ，ＶＤとすると、非点収差法によるフォーカ
ス誤差検出出力ＦＥＳは次式で示される。ＦＥＳ＝（ＶＡ＋ＶＣ）−（ＶＢ＋ＶＤ）

【００４９】ＣＤ−ＲＯＭおよびＣＤ−ＲＷの再生に際
してトラッキング誤差検出（ＲＥＳ）は３ビーム法を用
いて行う。３ビーム法はＣＤ（コンパクトディスク）の
トラッキング検出法として広く用いられている。各サブ
ビームはメイントラックに対してそれぞれトラックピッ
チの１／４ピッチ分ずつずれて配置される。各受光素子
パターンＥ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２の出力をそれぞれＶＥ
１，ＶＥ２，ＶＦ１，ＶＦ２とすると、３ビーム法によ
るトラッキング誤差検出出力（ＲＥＳ）は次式で示され
る。ＦＥＳ＝（ＶＥ１＋ＶＥ２）−（ＶＦ１＋ＶＦ２）

【００５０】なお、３ビーム法では、第１のサブビーム
の受光素子パターン部を各サブビーム受光素子パターン
Ｅ１，Ｅ２に２分割しなくてもよく、同様に第２のサブ
ビームの受光素子パターン部を各サブビーム受光素子パ
ターンＦ１，Ｆ２に２分割しなくてもよい。

【００５１】図１に示すように、２波長半導体レーザ１
１から射出された直線偏光の光ビーム（レーザ光）は、
位相差板１２で円偏光に変えられた後に回折格子１３
ａ，１３ｂに入射し、トラッキング用の２つのサブビー
ム（＋１次光，−１次光）とＲＦ検出用及びフォーカシ
ング用のメインビーム（０次光）がビームスプリッタ１
４に入射する。ビームスプリッタ１４に入射したメイン
ビームおよび各サブビームのそれぞれの約半分の光量の
光はビームスプリッタ１４で反射して進行方向が９０度
曲げられてコリメータレンズ１５側へ射出する。コリメ
ータレンズ１５に入射するメインビーム及び各サブビー
ムは発散光線束である。

【００５２】コリメータレンズ１５はビームスプリッタ
１４側から入射した光ビーム（発散光線束）を平行光線
束に変換する。コリメータレンズ１５から射出した光ビ
ーム（平行光線束）は図示を省略した立ち上げミラーに
よって光ビームの進行方向が光記録媒体（各ディスク１
ａ，１ｂ）のディスク面（記録面）にほぼ直交する方向
へ変更されて、対物レンズ１６に入射し、対物レンズ１
６で集束光線束となって各光記録媒体１ａ，１ｂの情報
記録面にスポット光として照射される。

【００５３】各ディスク（光記録媒体）１ａ，１ｂで反
射された反射光は、対物レンズ１６、不図示の立ち上げ
ミラー、コリメータレンズ１５の順でビームスプリッタ
１４に至り、約半分の光量の光がビームスプリッタ１４
を透過する。ビームスプリッタ１４を透過した光は、セ
ンサレンズ１７を介して光検出器（ＰＤ−ＩＣ）１８へ
至り、光検出器（ＰＤ−ＩＣ）１８で電気信号に変換さ
れる。

【００５４】本実施の形態において、光源１１より射出
した光ビームを光記録媒体へ導く光学系は、位相差板１
２と回折格子１３ａ，１３ｂとビームスプリッタ１４と
コリメータレンズ１５と図示しない立ち上げミラーと対
物レンズ１６とで構成される。また、光記録媒体で反射
された光ビームを受光素子１８へ導く光学系は、対物レ
ンズ１６と不図示の立ち上げミラーとコリメータレンズ
１５とビームスプリッタ１４とセンサレンズ１７とで構
成される。そして、ビームスプリッタ１４とコリメータ
レンズ１５と不図示の立ち上げミラーと対物レンズ１６
とが、上記両光学系での共用部分（共通光路）となる。
位相差板１２と回折格子１３ａ，１３ｂとは投光専用で
あり非共用部分である。また、ビームスプリッタ１４か
ら光検出器（ＰＤ−ＩＣ）１８へ至る光路（光学系）は
受光専用でありこれも非共用部分である。本実施の形態
による光ピックアップ装置１０は、上記非共用部分の中
で受光専用の光学系の光路（具体的にはビームスプリッ
タ１４から光検出器１８へ至る光路）に、光記録媒体で
反射された光ビームの合焦位置を光学的に調整するため
の反射光合焦位置調整部としてのセンサレンズ１７を設
けたことを特徴としている。

【００５５】さらに、ビームスプリッタ１４と光検出器
（ＰＤ−ＩＣ）１８との間に設けられた（言い換えれば
光検出器（ＰＤ−ＩＣ）１８の前段に設けられた）セン
サレンズ１７は、光記録媒体からの反射光（読み出し
光）に非点収差を発生させるとともに、反射光（読み出
し光）を所定の光学系倍率で拡大させて各受光部１８
ａ，１８ｂ上に結像させるようになっている。反射光合
焦位置調整部を構成するセンサレンズ１７は、より具体
的には負の屈折率を有するレンズである。なお、センサ
レンズ１７は、負の屈折率を有するレンズ作用を発生さ
せるホログラム等で構成してもよい。

【００５６】さらに、センサレンズ１７は、不図示の光
ピックアップハウジング内に光軸方向に移動可能に取り
付けられている。そして、センサレンズ１７を光軸方向
へ移動させることで、光源（各発光点１１ｄ，１１ｅ）
と受光素子（各受光部１８ａ，１８ｂ）とで共役の関係
を実現する調整機構を構成する。なお、センサレンズ１
７は、光記録媒体からの反射光（読み出し光）が光検出
器１８の受光部１８ａ，１８ｂ上に合焦するようにセン
サレンズ１７の位置が調整された後に、接着剤等を用い
て図示しない光ピックアップハウジング内に接着固定さ
れる。

【００５７】センサレンズ１７の位置を光軸方向におい
て調整することで光記録媒体に記録された信号を再生す
る場合の光学系倍率は変化するが、一方の光源を使用し
て光記録媒体に記録された第１の信号を再生する場合の
光学系倍率と、他方の光源を使用して光記録媒体に記録
された第２の信号を再生する場合の光学系倍率とは等し
い。すなわち、第１の光源（波長７８５ｎｍ）を用いて
コンパクトディスク１ａを再生した際の光学系倍率と第
２の光源（波長６５５ｎｍ）を用いてＤＶＤ１ｂを再生
した際の光学系倍率とは同じ値である。

【００５８】以上説明したように本実施の形態による光
ピックアップ装置１０は、種類の異なる光記録媒体に対
応して波長の異なる複数の光を射出する光源と、各光記
録媒体に対応した複数の受光部とを備えており、発光点
の間隔ＬＡよりも受光部の間隔ＬＢを大きくするととも
に、受光部を構成する光検出器（ＰＤ−ＩＣ）１８の前
段側にセンサレンズ１７を設ける構成としたので、セン
サレンズ１７の光軸方向の位置を調整することで、光源
−受光素子の共役調整を容易に行うことができる。これ
により、光記録媒体上で合焦なのに受光部で合焦になら
ないというフォーカスオフセットの発生、またはその逆
に受光部上で合焦なのに光記録媒体上で合焦にならない
というフォーカスオフセットの発生を解消することがで
きる。よって、ハウジング等の寸法精度を一般公差程度
に緩和し且つ組み付け精度を緩和しても良好な再生信号
品質を確保できるようにした光ピックアップ装置を提供
することができる。

【００５９】そして、本実施の形態による光ピックアッ
プ装置１０を用いて光再生装置を構成することで、種類
の異なる光記録媒体に対応した光再生装置を経済的に提
供することができる。

【００６０】図７は、本実施の形態による光ピックアッ
プ装置１０を搭載した光再生装置５０の概略構成を示し
ている。光再生装置５０は、図７に示すように光記録媒
体１００を回転させるためのスピンドルモータ５２と、
光記録媒体１００にレーザビームを照射するとともにそ
の反射光を受光する光ピックアップ装置１０と、スピン
ドルモータ５２及び光ピックアップ装置１０の動作を制
御するコントローラ５４と、光ピックアップ装置１０に
レーザ駆動信号を供給するレーザ駆動回路５５と、光ピ
ックアップ装置１０にレンズ駆動信号を供給するレンズ
駆動回路５６とを備えている。

【００６１】コントローラ５４にはフォーカスサーボ追
従回路５７、トラッキングサーボ追従回路５８及びレー
ザコントロール回路５９が含まれている。フォーカスサ
ーボ追従回路５７が活性化すると、回転している光記録
媒体１００の記録面にフォーカスがかかった状態とな
り、トラッキングサーボ追従回路５８が活性化すると、
光記録媒体１００の偏芯している信号トラックに対し
て、レーザビームのスポットが自動追従状態となる。フ
ォーカスサーボ追従回路５７及びトラッキングサーボ追
従回路５８には、フォーカスゲインを自動調整するため
のオートゲインコントロール機能及びトラッキングゲイ
ンを自動調整するためのオートゲインコントロール機能
がそれぞれ備えられている。また、レーザコントロール
回路５９は、レーザ駆動回路５５により供給されるレー
ザ駆動信号を生成する回路であり、光記録媒体１００に
記録されている記録条件設定情報に基づいて、適切なレ
ーザ駆動信号の生成を行う。

【００６２】これらフォーカスサーボ追従回路５７、ト
ラッキングサーボ追従回路５８及びレーザコントロール
回路５９については、コントローラ５４内に組み込まれ
た回路である必要はなく、コントローラ５４と別個の部
品であっても構わない。さらに、これらは物理的な回路
である必要はなく、コントローラ５４内で実行されるソ
フトウェアであっても構わない。なお、光再生装置５０
は記録機能を備えた光記録再生装置に含まれていても、
あるいは記録機能を有していない再生専用の装置であっ
てもよい。

【００６３】図８は本実施の形態による他の光ピックア
ップ装置の模式構造図である。図８に示す光ピックアッ
プ装置２０は、２波長半導体レーザ２１から射出された
光ビームの光軸を、対物レンズ２６から光検出器（ＰＤ
−ＩＣ）２８に至る反射光の光軸に直交する方向に対し
て所定の角度傾けることで、光ピックアップ装置２０の
幅方向（反射光側の光学系の光軸に直交する方向）の寸
法を小さくして、光ピックアップ装置２０のさらなる小
型化を図ったものである。

【００６４】この光ピックアップ装置２０の構成および
作用は図１に示した光ピックアップ装置１０と基本的に
同じである。なお図８では、２波長半導体レーザ２１か
ら射出されたレーザ光が位相差板２２で反射してレーザ
２１に戻ることを防止するため、位相差板２２は傾けて
配置した例を示している。符号ＬＡは第１の発光点２１
ｄと第２の発光点２１ｅとの間隔である。符号ＬＢは各
受光部の間隔である。

【００６５】この光ピックアップ装置２０では、ビーム
スプリッタ２４として平行平板形状の基材を用いてい
る。ビームスプリッタ２４の一方の面（２波長半導体レ
ーザ２１側の面）２４ａにはハーフミラー膜が形成され
ている。また、ビームスプリッタ板２４の他方の面（光
検出器２８側の面）２４ｂには有害反射防止膜が形成さ
れている。

【００６６】２波長半導体レーザ２１から射出された光
ビームは、位相差板２２、回折格子２３ａ，２３ｂを介
してビームスプリッタ板２４の一方の面２４ａに入射
し、一部がビームスプリッタ２４で反射する。ビームス
プリッタ２４で反射した光ビームは、コリメータレンズ
２５で平行光線束に変換され、立ち上げミラー（不図
示）によって紙面垂直方向に折り曲げられ、対物レンズ
（２重焦点回折型対物レンズ）２６で集束されて不図示
の光記録媒体の情報記録面に光スポットとして照射され
る。

【００６７】不図示の光記録媒体で反射された反射光ビ
ームは、対物レンズ２６、立ち上げミラー（不図示）、
コリメータレンズ２５を経由してビームスプリッタ２４
に至り、一部がビームスプリッタ２４を透過する。ビー
ムスプリッタ２４を透過した反射光ビームは、センサレ
ンズ２７を介して光検出器（ＰＤ−ＩＣ）２８の各受光
部２８ａ，２８ｂに入射し、各受光部２８ａ，２８ｂに
よって反射光ビーム強度が検出される。

【００６８】センサレンズ２７の位置を光軸方向に調整
することで、各受光部２８ａ，２８ｂ上に各受光部に対
応する波長の反射光ビームを合焦させることができる。
これにより、光源−受光素子の共役調整がなされる。フ
ォーカスオフセットの発生が解消されるので、種類の異
なるいずれの光記録媒体も良好に再生できる。

【００６９】各発光点の間隔ＬＡに対して各受光部の間
隔ＬＢを１．１倍〜１．６倍程度に設定することで、光
ピックアップ装置２０の全体寸法をそれほど大きくする
ことなく、光源−受光素子の共役調整を容易に行うこと
ができる。すなわち、センサレンズ２７の位置調整に対
して高い精度が要求されることなく、共役調整を行うこ
とができる。したがって、センサレンズ２７の位置を自
動で調整する場合でも高い位置制御精度が要求されるこ
とがなく、共役自動調整装置や共役調整治具等を経済的
に実現できる。なお、上記実施の形態では、１パッケー
ジ内に格納された２波長半導体レーザを光源として用い
ているが、本発明はこれに限られない。例えば、３種類
以上の波長の光を射出する半導体レーザを１パッケージ
内に格納した光源を備えた光ピックアップ装置におい
て、各２波長の組に対して本発明を適用することができ
る。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る光ピッ
クアップ装置および光再生装置によれば、寸法精度や組
み付け精度を緩和しても調整ずれをなくすことができ、
ジッター等の発生が少ない良好な再生信号を得ることが
できる。これにより、再生信号特性が良好な光ピックア
ップ装置および光再生装置を経済的に提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による光ピックアップ装
置の模式構造図である。

【図２】光源を構成する２波長半導体レーザ（レーザダ
イオード）の概略構造を示す斜視図である。

【図３】対物レンズの構造図であり、図３（ａ）は正面
図、図３（ｂ）は側面図である。

【図４】センサレンズの構造図であり、図４（ａ）は正
面図、図４（ｂ）は一方の側断面図、図４（ｃ）は他方
の側断面図、図４（ｄ）は図４（ａ）のＡ−Ａ’線断面
図、図４（ｅ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図であ
る。

【図５】光検出器の受光部の受光素子パターン構成を示
す図である。

【図６】光検出器（ＰＤ−ＩＣ）の動作様式の説明図で
ある。

【図７】本発明の一実施の形態による光ピックアップ装
置を搭載した光再生装置の概略構成を示す図である。

【図８】本発明の一実施の形態における他の光ピックア
ップ装置の模式構造図である。

【符号の説明】

１ａコンパクトディスク（ＣＤ）１ｂデジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）１０，２０光ピックアップ装置１１，２１２波長半導体レーザ（光源）１１ｄ，１１ｅ，２１ｄ，２１ｅ発光点１２，２２位相差板１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂ回折格子１４，２４ビームスプリッタ１５，２５コリメータレンズ１６，２６対物レンズ（２重焦点回折型対物レンズ）１７，２７センサレンズ（反射光合焦位置調整部，負
の屈折率を有するレンズ）１７ａシリンドリカル凹レンズ１７ｂ凹レンズ１７ｃ位置調整用ピン穴１８，２８光検出器（ＰＤ−ＩＣ）１８ａ，２８ａＣＤ用受光部１８ｂ，２８ｂＤＶＤ用受光部１８ａ１，１８ｂ１メインビーム受光素子パターン部１８ａ２，１８ａ３，１８ｂ２，１８ｂ３サブビーム
受光素子パターン部５０光再生装置５２スピンドルモータ５４コントローラ５５レーザ駆動回路５６レンズ駆動回路５７フォーカスサーボ追従回路５８トラッキングサーボ追従回路５９レーザコントロール回路１００光記録媒体ＬＡ発光点の間隔ＬＢ受光部の間隔

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同一筺体内に設けられた波長の異なる２つ
の光源と、前記光源から射出した光ビームを光記録媒体
の記録面へと導く光学系と、前記光記録媒体で反射され
た光ビームを所定方向に導く光学系と、前記光ビームを
受光する受光素子とを備えた光ピックアップ装置であっ
て、前記２つの光源の発光点の間隔ＬＡと、前記受光素子上
の２つの受光部の間隔ＬＢとが、ＬＡ＜ＬＢ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記載の光ピックアップ装置であっ
て、前記２つの光源の発光点の間隔ＬＡと前記受光素子上の
２つの受光部の間隔ＬＢとの関係をＬＡ＝（１／β）・
ＬＢとしたときに、１．１＜β＜１．６であることを特
徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載の光ピックアップ装
置であって、前記光源より射出した光ビームを前記光記録媒体へ導く
光学系と前記光記録媒体で反射された光ビームを前記受
光素子へ導く光学系との非共用部分で且つ前記光記録媒
体で反射された光ビームを前記受光素子へ導く光学系の
光路上に、前記光記録媒体で反射された光ビームの合焦位置を光学
的に調整するための反射光合焦位置調整部を設けたこと
を特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】請求項３記載の光ピックアップ装置であっ
て、前記反射光合焦位置調整部は、負の屈折率を有するレン
ズを備え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４に記載の光ピックアップ装置であ
って、前記反射光合焦位置調整部は、前記負の屈折率を有する
レンズを光軸方向へ移動させることで前記光源と前記受
光素子とが共役の関係になる調整機構を備えることを特
徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光
ピックアップ装置であって、一方の光源を使用して前記光記録媒体に記録された第１
の信号を再生する場合の光学系倍率と、他方の光源を使
用して前記光記録媒体に記録された第２の信号を再生す
る場合の光学系倍率とが等しい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乃至６のいずれか１項に記載の光
ピックアップ装置を備えることを特徴とする光再生装
置。