JP2005149606A - 光ピックアップ - Google Patents

Abstract

【課題】コリメートレンズを省略してコストダウンが図れるとともに、複数の記録層のいずれに記録された情報も正確に読み取ることが可能な光ピックアップを提供する。
【解決手段】光源２０からのレーザ光３をコリメートレンズを介さずに直接対物レンズ２１へ入射させる有限光学系を採用するとともに、対物レンズ２１からの収束光３ｂが、光ディスク１における２つの記録層１ａ、１ｂのうち、光源２０から遠い方の記録層１ｂに焦点Ｐ２を結ぶように、対物レンズ２１の基準位置Ｌ２を設定する。対物レンズ２１は、この基準位置Ｌ２から光源側の方向Ａへ移動してフォーカス動作を行ない、光源２０に近い方の記録層１ａの記録情報を読み取る。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）のような光ディスクに記録されている情報を読み取る光ピックアップに関し、特に、複数の記録層を備えた光ディスクを読み取る光ピックアップに関するものである。

光ディスクの一種であるＤＶＤは、記憶容量が大きいことから画像や音声などを記録するメディアとして種々の用途に用いられている。ＤＶＤは情報が記録された記録層を有し、この記録層に記録されている情報が光ピックアップによって光学的に読み取られる。すなわち、光ピックアップに設けられた発光素子（半導体レーザ）から発射される光ビームを記録層の情報記録面に照射し、その反射光を光ピックアップの受光素子で受光して、信号処理を行うことによりＤＶＤの記録情報を再生するようになっている。また、最近では、記憶容量をさらに増大させるために、記録層を２層にしたＤＶＤが主流になりつつある。

ところで、光ピックアップによって光ディスクの記録情報を読み取るには、光ビームのスポットを光ディスクの情報記録面に正確に集光させる必要がある。このために、光ピックアップには移動可能な対物レンズが設けられており、２層の記録層を備えた光ディスクを読み取る場合は、読み取る記録層に応じて対物レンズを移動させることによって、レンズから出た光が読み取り対象である記録層に焦点を結ぶようフォーカス動作を行う。

図４は、このような対物レンズを備えた従来の光ピックアップの光学系を示した図である。図４において、１はＤＶＤからなる光ディスクであって、情報が記録された第１の記録層１ａと、第２の記録層１ｂの２つの記録層を有している。５０は光ディスク１へレーザ光を照射するための光源、５１は光源５０から発射されるレーザ光５３を平行光５３ｃに変換するコリメートレンズ、５２はコリメートレンズ５１からの平行光５３ｃを光ディスク１の記録層１ａ、１ｂに集光させる移動可能な対物レンズであって、これらの各部品によって光ピックアップの無限光学系が構成される。

図４（ａ）では、対物レンズ５２からの収束光５３ａが記録層１ａに焦点Ｆ１を形成しており、記録層１ａに記録されている情報が光ピックアップで読み取られる。読み取る記録層を切り替えて、記録層１ｂに記録されている情報を読み取るには、対物レンズ５２を、図４（ｂ）のように上方向（Ｃ方向）へ移動させる。このときの移動距離ｙは、記録層１ａと記録層１ｂとの間隔に相当する距離となる。これによって、対物レンズ５２からの収束光５３ｂは記録層１ｂに焦点Ｆ２を形成し、記録層１ｂに記録されている情報が光ピックアップで読み取られる。

上記のような無限光学系によって複数の記録層を有する光ディスクを読み取る光ピックアップは、例えば下記の特許文献１に記載されている。また、特許文献２には、光源とビームスプリッタとの間に光ビームを収束させる中間レンズを備えた半有限光学系による光ピックアップや、光源とビームスプリッタとの間に第１の光学素子を有し、ビームスプリッタと対物レンズとの間に第２の光学素子を有する光学系を採用した光ピックアップが記載されている。
特開２００２−３７３４４４号公報 特開２００２−３７３４４２号公報

しかしながら、図４のような無限光学系を採用した光ピックアップの場合は、コリメートレンズ５２が必要となり、部品点数が増加してコストアップになるという欠点がある。一方、特許文献２の光ピックアップの場合は、コリメートレンズは不要となるが、これに代わる中間レンズや光学素子を必要とするため、依然として部品点数が多くなり、コストアップは避けられない。

これに対して、ＣＤ（Compact Disk）を読み取る光ピックアップの場合は、光源から発射された光ビームを直接対物レンズへ入射させてディスク上に集光させる有限光学系が採用されている。そこで、このような有限光学系をＤＶＤ用の光ピックアップにも採用して、コリメートレンズを省略することが考えられる。しかるに、有限光学系では対物レンズの焦点が１つ定まるだけであるから、記録層が基本的に１層であるＣＤでは問題ないが、複数の記録層を有するＤＶＤの場合は、どの層に焦点を合わせるかによって再生精度が大きく異なってくる。なぜなら、各記録層での反射光量が光の減衰等に基因して異なるために、反射光量の多い記録層については、多少焦点がぼやけても情報を読み取ることは可能であるが、反射光量が少ない記録層については、焦点がぼやけると情報を正確に読み取るのが非常に困難となるからである。したがって、ＣＤ用の光ピックアップの技術を単純にＤＶＤ用の光ピックアップに転用するだけでは、解決すべき技術的課題が残ることになる。

そこで本発明は、コリメートレンズを省略してコストダウンが図れるとともに、複数の記録層のいずれに記録された情報も精度良く読み取ることが可能な光ピックアップを提供することを目的とする。

本発明に係る光ピックアップは、複数の記録層にそれぞれ情報が記録されている光ディスクを読み取る光ピックアップであって、光ディスクへ光ビームを照射するための光源と、光ビームを記録層へ集光させるための移動可能な対物レンズとを備える。光源および対物レンズから構成される光学系は、光源から発射された光ビームがコリメートレンズを介さずに対物レンズへ入射する有限光学系である。そして、対物レンズは、入射した光ビームが、光ディスクにおける複数の記録層のうち光源から最も遠い記録層に焦点を結ぶように基準位置が設定されており、他の記録層の情報を読み取る場合は、この基準位置から光源側に移動してフォーカス動作を行なう。

本発明においては、光源から発射された光ビームがコリメートレンズを介さずに直接対物レンズへ入射するため、コリメートレンズを省略して部品点数を低減することができる。また、例えば２層ディスクを例にとると、光源に近い第１層に比べて光源から遠い第２層は反射光量が少なくなるため、第１層に光ビームの焦点が形成されるような光学設計を行うと、第２層に記録された情報の再生が困難となるが、本発明では、第２層に照準を合わせ、ここに光ビームの焦点が形成されるようにしたので、反射光量の少ない第２層の記録情報を精度良く読み取って再生することができる。また、第１層については、反射光量が多いため、多少焦点がぼやけても記録情報を読み取ることが可能である。さらに、本発明によると、後で詳述するように、対物レンズの球面収差の影響も少なくなって、読み取り精度が向上する。

本発明においては、複数の焦点距離をもつ多焦点レンズにより対物レンズを構成してもよい。多焦点レンズを用いることによって、それぞれの記録層に光ビームの焦点が正確に形成され、読み取り精度をさらに向上させることができる。

本発明によれば、光源から発射された光ビームがコリメートレンズを介さずに直接対物レンズへ入射するため、コリメートレンズを省略して部品点数を低減することができる。また、光源から最も遠い記録層に照準を合わせ、ここに光ビームの焦点が形成されるようにしたので、いずれの記録層に対しても情報を正確に読み取って再生することが可能となる。

図１は、本発明に係る光ピックアップが適用されるＤＶＤプレーヤのブロック図を示している。図１において、１はＤＶＤからなる光ディスク、２は光ディスク１へレーザ光３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、４は光ディスク１を回転させるディスクモータ、５は光ピックアップ２を駆動するピックアップ駆動部、６はディスクモータ４を駆動するディスクモータ駆動部である。７は光ディスク１を載置するトレイ（図示省略）を駆動するトレイ駆動部、８はＲＯＭやＲＡＭから構成されるメモリ、９はプレーヤ本体に設けられたキースイッチ等から構成される操作部、１０は各種情報を表示する表示部、１１はリモコン（図示省略）からの信号を受信するリモコン受信部、１２は光ディスク１から読み取った信号を再生したり、外部から入力される信号を光ディスク１に書き込む信号に変換したりする記録再生部、１３は記録再生動作の制御やサーボ制御等を行うＣＰＵから構成される制御部である。

図２は、光ピックアップ２における光学系を示した図である。１は前述のＤＶＤからなる光ディスクであって、情報が記録された第１の記録層１ａと、第２の記録層１ｂの２つの記録層を有している。２０は光ディスク１へレーザ光３を照射するための半導体レーザからなる光源、２１は光源２０から発射されたレーザ光３を光ディスク１の記録層１ａ、１ｂに集光させる移動可能な対物レンズである。光源２０および対物レンズ２１から構成される光学系は、光源２０から発射されたレーザ光３がコリメートレンズを介さずに対物レンズ２１へ入射する有限光学系である。

図２（ａ）では、対物レンズ２１からの収束光３ｂが記録層１ｂに焦点Ｐ２を形成しており、記録層１ｂに記録されている情報が光ピックアップ２で読み取られる。読み取る記録層を切り替えて、記録層１ａに記録されている情報を読み取るには、対物レンズ２１を、図２（ｂ）のように光源側（Ａ方向）へ移動させる。このときの移動距離ｘは、記録層１ａと記録層１ｂとの間隔に相当する距離となる。これによって、焦点はＰ２からＰ１へ移動し、記録層１ａに記録されている情報が光ピックアップ２で読み取られる。

本発明では、対物レンズ２１に入射したレーザ光３が、光ディスク１における２つの記録層１ａ、１ｂのうち、光源２０から遠い方の記録層（以下、第２層という）１ｂに焦点Ｐ２を結ぶように、対物レンズ２１の基準位置が設定されている。すなわち、図２（ａ）におけるＬ２を基準位置として光学設計がされている。そして、光源２０に近い方の記録層（以下、第１層という）１ａの情報を読み取る場合は、対物レンズ２１がＬ２からＬ１の位置へ移動してフォーカス動作を行なう。このように、第２層１ｂに照準を合わせて光学設計を行うのは、以下のような理由による。

第１の理由は、第２層１ｂでの反射光量を確保するためである。光源２０から発射されるレーザ光３は、ある角度をもって発散する光束であるから、もし、図３（ａ）に示したように、対物レンズ２１からの収束光３ａが第１層１ａに焦点Ｑ１を結ぶように、対物レンズ２１の基準位置をＬ１とする光学設計を行うと、図３（ｂ）のように対物レンズ２１がＢ方向へ移動して第２層１ｂに焦点Ｑ２を合わせる場合に、対物レンズ２１に入射するレーザ光の光量が３ｃ（実線）のように減少する。これに応じて、対物レンズ２１からの収束光３ｂの光量も減少し、光量の減少した収束光３ｂが、第１層１ａを透過して第２層１ｂへ到達する間にさらに減衰するため、第２層１ｂで反射する光の光量は、第１層１ａで反射する光の光量に比べて極端に少なくなり、実際には５０％以下となる。このように、第１層１ａに光学設計の照準を合わせると、第２層１ｂにおける反射光の光量が非常に少なくなり、対物レンズ２１のフォーカス動作を行っても、第２層１ｂに記録されている情報を正確に読み取ることが困難となって、再生精度が低下する。

これに対して、本発明では図２（ａ）のように、通常状態において第２層１ｂに焦点Ｐ２を結ぶように対物レンズ２１の基準位置が設定されているので、第２層１ｂの情報を読み取る場合は、光源２０から発射したレーザ光３が対物レンズ２１に全部入射する。したがって、対物レンズ２１から光ディスク１に照射される収束光３ｂの光量は減少せず、第２層１ｂにおける反射光量を一定以上確保することができ、かつ第２層１ｂに焦点Ｐ２が合っているので、第２層１ｂの記録情報を正確に読み取ることが可能となる。また、第１層１ａの情報を読み取るために対物レンズ２１が図２（ｂ）のようにフォーカス動作を行う場合も、対物レンズ２１は光源２０に近づくように移動し、対物レンズ２１には光源２０から発射したレーザ光３が全部入射する。したがって、対物レンズ２１から光ディスク１に照射される収束光３ａの光量が減少することはなく、第１層１ａの記録情報を正確に読み取ることができる。

第２層に光学設計の照準を合わせる第２の理由は、球面収差の影響を少なくするためである。球面収差は、レンズの光軸付近を通る光によって形成される焦点と、レンズの外周部を通る光によって形成される焦点との間にずれが生じる現象である。図３（ａ）のように第１層１ａに光学設計の照準を合わせると、対物レンズ２１は、フォーカス動作を行う場合に図３（ｂ）のように光源２０から遠ざかる方向（Ｂ方向）に移動するため、対物レンズ２１へ入射するレーザ光３ｃは、レンズの外周部２１ａにおいても存在する。このため、対物レンズ２１の外周部２１ａの光による球面収差の影響が残り、その結果、収束光３ｂの焦点Ｑ２が１つに定まらなくなる。このように焦点Ｑ２がぼやけると、前述した第２層１ｂの反射光量が少ないことと相俟って、第２層１ｂの記録情報を正確に読み取ることが一層困難となり、再生精度が低下する。

これに対して、本発明のように第２層１ｂに光学設計の照準を合わせると、第１層１ａに対するフォーカス動作を行う場合に、対物レンズ２１が図２（ｂ）のように光源２０へ近づく方向（Ａ方向）に移動するため、対物レンズ２１の外周部２１ａ付近にはレーザ光３が入射しなくなる。この結果、レンズ外周部の光による球面収差の影響をなくすことができ、収束光３ａの焦点Ｐ１はほぼ１点に定まる。また、焦点Ｐ１が第1層１aから多少ずれた位置に形成されたとしても、第１層１ａの反射光量は光の減衰による減少がほとんどないので、焦点ずれの影響をカバーすることができ、第1層１aの記録情報を正確に読み取ることができる。

上記実施形態においては、対物レンズ２１に通常のレンズを用いているが、対物レンズ２１として２焦点レンズを用いてもよい。２焦点レンズは、対物レンズの光軸上で２つの焦点距離をもつレンズであり、これを用いることにより、対物レンズ１が図２（ｂ）のようにフォーカス動作を行う場合に、第１層１ａに焦点Ｐ１を正確に形成することができ、読み取り精度を向上させることができる。

また、上記実施形態においては、多層ディスクとして２つの記録層を備えた光ディスクを例に挙げたが、本発明は、３つ以上の記録層を備えた多層ディスクに対しても適用することができる。この場合は、光源から最も遠い記録層に焦点を結ぶように対物レンズの基準位置を設定し、この位置からレンズを光源側に移動させてフォーカス動作を行なうようにする。

さらに、上記実施形態においては、光ディスクとしてＤＶＤを例に挙げたが、本発明は、ＤＶＤ以外の光ディスクを読み取る場合にも適用することができる。

本発明に係る光ピックアップが適用されるＤＶＤプレーヤのブロック図である。 本発明に係る光ピックアップの光学系を示した図である。 本発明と比較するための光学系を示した図である。 従来の光ピックアップの光学系を示した図である。

符号の説明

１ 光ディスク
１ａ 第１の記録層
１ｂ 第２の記録層
２ 光ピックアップ
３ レーザ光
３ａ、３ｂ 収束光
５ ピックアップ駆動部
２０ 光源
２１ 対物レンズ
２１ａ 外周部
Ｐ１、Ｐ２ 焦点
Ｌ２ 基準位置

Claims (3)

1. 第１の記録層および第２の記録層にそれぞれ情報が記録されているＤＶＤを読み取る光ピックアップにおいて、
   ＤＶＤへレーザ光を照射するための光源と、前記レーザ光を前記第１および第２の記録層へ集光させるための移動可能な対物レンズとを備え、
   前記光源および対物レンズから構成される光学系は、光源から発射されたレーザ光がコリメートレンズを介さずに対物レンズへ入射する有限光学系であり、
   前記対物レンズは、入射したレーザ光が、ＤＶＤにおける第１および第２の記録層のうち光源から遠い方の記録層に焦点を結ぶように基準位置が設定されており、光源に近い方の記録層の情報を読み取る場合は、前記基準位置から光源側に移動してフォーカス動作を行なうことを特徴とする光ピックアップ。
2. 複数の記録層にそれぞれ情報が記録されている光ディスクを読み取る光ピックアップにおいて、
   光ディスクへ光ビームを照射するための光源と、前記光ビームを前記記録層へ集光させるための移動可能な対物レンズとを備え、
   前記光源および対物レンズから構成される光学系は、光源から発射された光ビームがコリメートレンズを介さずに対物レンズへ入射する有限光学系であり、
   前記対物レンズは、入射した光ビームが、光ディスクにおける複数の記録層のうち光源から最も遠い記録層に焦点を結ぶように基準位置が設定されており、他の記録層の情報を読み取る場合は、前記基準位置から光源側に移動してフォーカス動作を行なうことを特徴とする光ピックアップ。
3. 請求項１または請求項２に記載の光ピックアップにおいて、
   前記対物レンズを、多焦点レンズから構成したことを特徴とする光ピックアップ。
   

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