JP2005063574A - 光ピックアップおよび光ディスク再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
複数の光源についてのコマ収差の補正を容易に行える光ピックアップおよび光ディスク再生装置を提供する。
【解決手段】
光ピックアップが、光ディスク上での第１、第２のレーザ光の集光箇所を結ぶ線上に沿って、レンズの傾きを変化させるレンズ駆動部を具備する。レンズの光ディスクに対する傾きを変化させることで、レンズから光ディスクに出射される光のコマ収差を補正することができる。この結果、第１、第２のレーザ光源いずれからの光についてもコマ収差を適正な範囲とすることが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ピックアップおよび光ディスク再生装置に関する。

光ディスク再生装置には、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の複数種別の光ディスク（光記録媒体）の再生を可能とするため、複数の波長の光を出射する光源を備えるものがある。この光源には、例えば、半導体チップ上に互いに異なる波長の光を出射する複数の領域を近接して形成した半導体レーザを用いることができる。
このように複数の箇所（複数の光源）から異なる波長の光束が出射される場合には、これらの光束の光学的条件（正弦条件等）にズレが生じる。例えば、２波長用の対物レンズでは、ＤＶＤ用の光源で正弦条件がほぼ満たされ、ＣＤ用の光源で正弦条件からのズレが大きいのが通例である。このときには、光束の入射方向が対物レンズに対して傾いた場合に、ＤＶＤ用の光源では最適傾角からの変化が比較的小さく、ＣＤ用の光源では最適傾角からの変化が大きくなる。このため、ＣＤ用の光源をＤＶＤ用の光源よりも光軸の近傍に配置する技術が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００１−２４３６５１号公報。

しかしながら、ＤＶＤの開口数はＣＤの開口数より大きいため、ＤＶＤ用の光源を光軸から外して配置した場合、非点収差が大きくなり、光ディスク上の光束のスポット品質、ひいては再生信号のＳ／Ｎ比が低下する可能性がある。特にＤＶＤに記録を行う場合には、開口数をより大きくする必要があるため、再生信号のＳ／Ｎ比がさらに低下する可能性がある。
また、ＤＶＤに記録を行う場合には、光利用効率を上げるために、対物レンズの焦点距離foとコリメーターの焦点距離fcの比fc/ｆoを再生用の光学系よりも大きくする場合がある。この場合、記録時には再生時よりも光軸に対する光束の傾きが大きくなり、非点収差が大きくなり、記録品質が低下する可能性がある。
この問題を解決するために、２つの波長で光軸を互いに一致させる技術が知られているが、光軸を一致させるための部品の追加が必要となり、光ディスク装置の高価格化、大型化を招く。
他の手段として、液晶素子を用いてコマ収差を補正する技術も知られているが、この場合も光ディスク装置の高価格化、大型化を招くことになる。
以上に鑑み、本発明は複数の光源についてのコマ収差の補正を容易に行える光ピックアップおよび光ディスク再生装置を提供することを目的とする。

Ａ．本発明に係る光ピックアップは、第１のレーザ光を出射する第１のレーザ光源と、第２のレーザ光を出射する第２のレーザ光源と、前記第１、第２のレーザ光源から出射される第１、第２のレーザ光を入射し、光ディスクに集光するレンズと、前記光ディスク上での前記第１、第２のレーザ光の集光箇所を結ぶ線上に沿って、前記レンズの傾きを変化させるレンズ駆動部と、を具備することを特徴とする。

光ピックアップが、光ディスク上での前記第１、第２のレーザ光の集光箇所を結ぶ線上に沿って、前記レンズの傾きを変化させるレンズ駆動部を具備する。レンズの光ディスクに対する傾きを変化させることで、レンズから光ディスクに出射される光のコマ収差を補正することができる。この結果、第１、第２のレーザ光源いずれからの光についてもコマ収差を適正な範囲とすることが可能となる。

第１、第２の光源は互いに分離されていても、一体的に形成されていても差し支えない。第１、第２の光源が一体化された例として、複数の発光点を有する半導体レーザを挙げることができる。
なお、レンズの傾きを変化する方向は、第１、第２のレーザ光の集光箇所を結ぶ線上と完全に一致する必要はなく、４０°程度の相違が許容される。

（１）前記第１のレーザ光源が前記第２のレーザ光源よりも前記レンズの光軸に近接して配置されていてもよい。
第１のレーザ光源は光軸に近接して配置されているので、レンズが光ディスクと平行（傾きがない）のときにコマ収差を最小の状態とすることが容易に行える。この場合、第１のレーザ光源については、レンズ駆動部によってレンズの傾きを変化させる必要がなくなる。

（２）前記レンズ駆動部が前記光ディスクの径方向に前記レンズの傾きを変化させてもよい。
この場合には、レンズ駆動部を光ディスクの径方向に光軸のチルト方向を調節するチルト調節機構と兼用できる。

（３）前記第１、第２のレーザ光の波長が互いに異なってもよい。
例えば、ＣＤとＤＶＤのように異なる波長の光束で再生される光ディスクからの情報の読み取りが可能となる。

Ｂ．本発明に係る光ディスク再生装置は、Ａに記載の光ピックアップ、を具備することを特徴とする。
レンズの傾きを変化させることで、レンズから出射される光のコマ収差を補正することができる。この結果、第１、第２のレーザ光源いずれからの光についてもコマ収差の補正が可能となる。

以上のように、本発明によれば、複数の光源についてのコマ収差の補正を容易に行える光ピックアップおよび光ディスク再生装置を提供することができる。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る光ディスク再生装置１０を示す模式図である。
光ディスク再生装置１０は、光ピックアップ２０，光ピックアップ駆動部３０を備え、規格の異なる複数の光ディスクＤ（ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等）からの情報の読み出しを行う。

光ピックアップ２０は、レーザダイオードＬＤ、グレーティング２１，ビームスプリッタＢＳ、コリメータレンズＬ１、ミラーＭ、対物レンズＬ２、対物レンズ駆動部２２，光軸補正素子２３、検出レンズＬ３、フォトダイオードＰＤを有し、光ディスクＤからの情報の読み出しを行う。
光ピックアップ駆動部３０は，光ピックアップ２０全体を移動（シーク等）するためのアクチュエータである。

第１、第２のレーザ光源たるレーザダイオードＬＤは、第１の波長（λ１）の第１のレーザ光、第２の波長（λ２）の第２のレーザ光を出射する。第１、第２の波長の例として、ＤＶＤの再生のための波長６５０ｎｍ、ＣＤの再生のための波長７８０ｎｍを挙げることができる。レーザダイオードＬＤは、例えば、第１のレーザ光を出射する第１の領域（第１の発光点）、第２のレーザ光を出射する第２の領域（第２の発光点）を近接して形成された半導体チップから構成される。

グレーティング２１は，第１、第２の波長に応じて、入射した第１、第２のレーザ光を異なった状態で回折する２波長の回折格子である。グレーティング２１によって第１、第２のレーザ光それぞれを回折して、メインビームと２つのサブビームに分割し、トラッキングエラー信号（差動プッシュプル信号：ＤＰＰ信号）の生成に利用できる。例えば、ＤＶＤとＣＤとではトラックピッチが異なるため、３つのビーム間の最適角度が異なる。このため、このビーム間の最適角度に対応するように、第１、第２の波長それぞれでの回折状態が設定される。これはグレーティング２１の格子間隔（グレーティングのピッチ）等を適宜に設定することで行える。

ビームスプリッタＢＳは、所定の偏光方向の光を通過し、この偏光方向と直交する偏光方向の光を反射する偏光素子であり、レーザダイオードＬＤから入射する第１、第２のレーザ光を反射し、光ディスクＤで反射された第１、第２のレーザ光を透過するように設定されている。
コリメータレンズＬ１は、ビームスプリッタＢＳから出射された第１、第２のレーザ光を平行光に変換し、光ディスクＤから反射された第１、第２のレーザ光を収束光に変換する光学素子である。
ミラーＭは、第１、第２のレーザ光の方向を変える光学素子である。

対物レンズＬ２は、第１、第２のレーザ光を光ディスクＤに集光し、光ディスクＤから反射されたレーザ光を平行光に変換するための光学素子である。
図２は、対物レンズＬ２で集光された第１、第２のレーザ光が光ディスクＤ上に形成したスポットＳＰ１、ＳＰ２の配置を表す模式図である。スポットＳＰ１、ＳＰ２は光ディスクＤ上でその径方向（ラジアル方向）ＲＤに並ぶように配置され、この配置はレーザダイオードＬＤ上での第１、第２のレーザ光の発光点の配置を反映している。

対物レンズ駆動機構２２は、対物レンズＬ２を前後方向および光ディスクＤの径方向ＲＤに移動させ、径方向に傾斜（傾斜角θ）させるための機構である。対物レンズ駆動機構２２は、第１、第２のレーザ光の焦点合わせ（フォーカシング）、スポット位置の調節（トラッキング）、およびチルト角の調節を行う。
図３（Ａ）、（Ｂ）は、対物レンズ駆動機構２２の詳細を表す上面図および側面図である。
対物レンズ駆動機構２２は、レンズ保持部５１，フォーカス・トラッキング駆動部５２、接続部５３、チルト駆動部５４から構成される。

レンズ保持部５１は、対物レンズＬ２を保持するための保持機構である。
フォーカス・トラッキング駆動部５２は、対物レンズＬ２を光ディスクＤに対する前後方向、および光ディスクＤの径方向に移動させるための移動機構であり、光ディスクＤに対する第１、第２のレーザ光の焦点合わせ（フォーカシング）および光ディスクＤのトラックに対する第１、第２のレーザ光のスポット位置の調節（トラッキング）を行う。フォーカス・トラッキング駆動部５２は、例えば、フォーカス用コイル、トラッキング用コイルから構成され、これらのコイルに流す電流量を調節することで、フォーカシングおよびトラッキングを行える。
接続部５３は、フォーカス・トラッキング駆動部５２と回転部６１を力学的に接続するための機構である。

チルト駆動部５４は、対物レンズＬ２の光ディスクＤに対する径方向ＲＤの傾斜角θ（径方向ＲＤのチルト角）を変化させるための傾斜機構であり、光ディスクＤに対する第１、第２のレーザ光のチルト角の調節を行う。
チルト駆動部５４は、回転部６１，電磁石６２，シャフト６３，固定部６４，磁石部６５から構成される。
回転部６１は、固定部６４とシャフト６３で接続され、シャフト６３を回転軸として光ディスクＤのチルト方向に回転する。
電磁石６２は、回転部６１に接続され、回転部６１を固定部６４に対して回転させるための駆動機構である。電磁石６２に電流を流すことで磁石部６５との間に吸引力、または反発力が生じ、回転部６１を回転して傾斜角θを調節することができる。電流を流す方向で回転方向が、電流量で回転角の絶対値を制御できる。
シャフト６３は、回転部６１と固定部６４とを回転可能に接続する接続機構である。
固定部６４は、光ピックアップ２０の本体に接続され、光ピックアップ駆動部３０により光ピックアップ２０本体と共に移動される（シーク動作）。
磁石部６５は、固定部６４に接続された固定磁石であり、これと電磁石６２との間の吸引・反発力によって回転部６１が回転する。

チルト駆動部５４によって、対物レンズＬ２が径方向ＲＤに回転することで、第１、第２のレーザ光のコマ収差が補正される。
第１のレーザ光の発光点は光ピックアップ２０の光学系の光軸近傍に配置されており、対物レンズＬ２が光ディスクＤに対して略垂直に入射するときに（θ＝０）、コマ収差が最小になるように設定されている。このため、第１のレーザ光はチルト駆動部５４によるコマ収差の補正が必ずしも必要としない。
一方、第２のレーザ光の発光点は光ディスクＤの径方向ＲＤにずれて配置されているため、径方向ＲＤにコマ収差が発生する。チルト駆動部５４によって対物レンズＬ２を径方向ＲＤに傾けることで、第２のレーザ光のコマ収差を補正することができ、第１、第２のレーザ光を共に、コマ収差が小さな最良傾角で使用することが可能になる。

なお、図２に示すように、チルト駆動部５４による第２のレーザ光のビームスポットＳＰ２が径方向ＲＤ（ビームスポットＳＰ１，ＳＰ２を結ぶ線）からずれることがあり得る（ビームスポットＳＰ２が移動してビームスポットＳＰ２１となるような場合）。しかし、この角度のズレαが例えば、４０°以下であれば、第２のレーザ光のコマ収差を補正する上で特に問題はない。

第２のレーザ光の発光点は光軸から外れていることから非点収差が発生するが、開口数がそれほど大きくなければ特に問題とはならない。
例えば、第１のレーザ光がＤＶＤ用で第２のレーザ光がＣＤ用の場合、ＣＤで要求される開口数は記録時、再生時のいずれでもＤＶＤの再生時に要求される開口数よりも小さい。このため、対物レンズＬ２を光ディスクＤに対して傾けて、ＣＤ用の第２のレーザ光のコマ収差を補正したときの非点収差は第１のレーザ光のそれよりも小さくなる。

光軸補正素子２３は、レーザダイオードＬＤから出射された第１、第２の波長のレーザ光の光路を光ピックアップ２０の光学系の光軸に対して補正し、第１、第２のレーザ光がフォトダイオードＰＤの略同一箇所に集光させるための光学素子である。第１、第２のレーザ光の発光点にはズレがあることから、例えば第１のレーザ光の発光点を光軸と一致させたときは、第２のレーザ光の発光点は光軸からずれる。従い、第１、第２のレーザ光は、フォトダイオードＰＤ上の異なった位置に集光される。このため、光軸補正素子２３によって第１、第２の波長それぞれで出射光の光路を調節し、フォトダイオードＰＤ上の略同一の位置に第１、第２のレーザ光が集光するようにしている。

図４は、光軸補正素子２３の一例としてのホログラム７０を表す側面図である。
ホログラム７０は、基板７１（屈折率：ｎ）および基板７１上に形成された複数の回折部７２を有する。回折部７２は、段差ｔの６段の階段形状をなしている。
回折部７２の段差ｔを適宜に設定することで、ホログラム７０を通過する第１、第２の波長の光をそれぞれ、０次回折光、１次回折光とすることができる。例えば、基板７１の屈折率ｎを１．５，段差ｔを１．３μｍとする。このとき、第１、第２の波長λ１，λ２の光それぞれの段で生じる位相差φ１，φ２（φ１＝２π（ｎ−１）ｔ／λ１、φ２＝２π（ｎ−１）ｔ／λ２）はそれぞれ２π、１０π／６となり、ホログラム７０を通過する第１、第２の波長の光それぞれを、ほぼ０次回折光、１次回折光となる。

０次回折光は回折作用を受けずそのままホログラム７０を通過する。一方、１次回折光は回折作用を受けて回折角だけ曲げられてホログラム７０を通過する。このように、ホログラム７０は、第１、第２の波長のレーザ光それぞれに異なる方向性を与えることができる（第１の波長のレーザ光：直進、第２の波長のレーザ光：回折角だけ曲げられる）。その結果、ホログラム７０（光軸補正素子２３）を通過した第１、第２の波長のレーザ光がフォトダイオードＰＤ上で同一位置に集光することになる。

検出レンズＬ３は、第１、第２のレーザ光をフォトダイオードＰＤに集光するための光学素子である。
受光素子たるフォトダイオードＰＤは、光ディスクＤで反射された第１、第２のレーザ光を検出し、光ディスクＤからの情報の読み出しを行うための素子である。
フォトダイオードＰＤは、レーザ光がグレーティング２１によってメインビームと２つのサブビームに分割されていることに対応して、これら３つのビームそれぞれを独立に検出できるように検出領域が区分されている。３つのビームそれぞれを検出し、演算することで、差動プッシュプル法（ＤＰＰ法）によるトラッキングエラー信号（差動プッシュプル信号：ＤＰＰ信号）の生成がなされる。

（光ピックアップ２０の動作）
光ピックアップ２０の動作を説明する。ここで、第１、第２のレーザ光は、光ディスクＤの種別等に応じてそのどちらか一方のみが出射されるのが通例であるが、判り易さのために第１、第２のレーザ光を対比して説明する。

（１）レーザダイオードＬＤから出射された第１、第２のレーザ光は、グレーティング２１によって３つのビームに分割された後、ビームスプリッタＢＳで反射され、コリメータレンズＬ１に入射して、平行光に変換される。
（２）その後、第１、第２のレーザ光は、ミラーＭで反射され、対物レンズＬ２に入射し、光ディスクＤ上に集光される。例えば、第１のレーザ光はＤＶＤに第２のレーザ光はＣＤに集光される。
光ディスクＤ上での第１、第２のレーザ光のビームスポットＳＰ１、ＳＰ２は光ディスクＤの径方向ＲＤに並ぶように配置される（図２参照）。この内、第２のレーザ光はチルト駆動部５４によって傾きが調節される（ビームスポットＳＰ２からビームスポットＳＰ２１に移動）ことで、コマ収差が補正される。

（３）光ディスクＤで反射された第１、第２のレーザ光は対物レンズＬ３、ミラーＭ、コリメータレンズＬ１を経て、ビームスプリッタＢＳを透過し、光軸補正素子２３によって光路が補正される。
（４）光軸補正素子２３を通過した第１、第２のレーザ光は検出レンズＬ３を経て、フォトダイオードＰＤに入射する。第１、第２のレーザ光は、光軸補正素子２３によって、フォトダイオードＰＤ上の同じ位置に集光される。フォトダイオードＰＤから３つのビームに対応する信号が出力され、この３つの出力を演算することでＤＰＰ信号が生成され、光ピックアップ２０のトラッキング制御を行える。

以上のように本実施形態では、第１のレーザ光の発光点を光軸上に配置し、第２のレーザ光の発光点を光軸からずらして配置し、第２のレーザ光のコマ収差をチルト駆動部５４によって補正している。この結果、第１、第２のレーザ光の光ディスクＤ上でのビームスポットＳＰの品質、ひいては光ピックアップ２０の記録・再生能力を良好な状態にすることができる。
また、チルト駆動部５４は光ディスクＤに対するレーザ光の入射方向がチルト方向にずれた場合の補正に本来必要な部品である。このため、光学部品を追加して光軸を揃えたり、液晶素子等によって収差を補正する場合に比べて、光ピックアップ２０を小型、安価とすることができる。

本発明の第１の実施形態に係る光ディスク再生装置を示す模式図である。 光ディスク上での第１、第２のレーザ光のスポットの配置を表す模式図である。 対物レンズ駆動機構の詳細を表す上面図および側面図である。 光軸補正素子の一例としてのホログラムを表す側面図である。

符号の説明

１０ 光ディスク再生装置
２０ 光ピックアップ
２１ グレーティング
２２ 対物レンズ駆動機構
２３ 光軸補正素子
３０ 光ピックアップ駆動部
５１ レンズ保持部
５２ フォーカス・トラッキング駆動部
５３ 接続部
５４ チルト駆動部
６１ 回転部
６２ 電磁石
６３ シャフト
６４ 固定部
６５ 磁石部
Ｄ 光ディスク
Ｌ１ コリメータレンズ
Ｌ２ 対物レンズ
Ｌ３ 検出レンズ
Ｌ３ 対物レンズ
ＬＤ レーザダイオード
Ｍ ミラー
ＰＤ フォトダイオード

Claims (5)

1. 第１のレーザ光を出射する第１のレーザ光源と、
   第２のレーザ光を出射する第２のレーザ光源と、
   前記第１、第２のレーザ光源から出射される第１、第２のレーザ光を入射し、光ディスクに集光するレンズと、
   前記光ディスク上での前記第１、第２のレーザ光の集光箇所を結ぶ線上に沿って、前記レンズの傾きを変化させるレンズ駆動部と、
   を具備することを特徴とする光ピックアップ。
2. 前記第１のレーザ光源が前記第２のレーザ光源よりも前記レンズの光軸に近接して配置されている
   ことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
3. 前記レンズ駆動部が前記光ディスクの径方向に前記レンズの傾きを変化させる
   ことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
4. 前記第１、第２のレーザ光の波長が互いに異なる
   ことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
5. 第１のレーザ光を出射する第１のレーザ光源と、
   第２のレーザ光を出射する第２のレーザ光源と、
   前記第１、第２のレーザ光源から出射される第１、第２のレーザ光を入射し、光ディスクに集光するレンズと、
   前記光ディスク上での前記第１、第２のレーザ光の集光箇所を結ぶ線上に沿って、前記レンズの傾きを変化させるレンズ駆動部とを備える光ピックアップ
   を具備することを特徴とする光ディスク再生装置。

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