JP2007115319A

JP2007115319A - 光ピックアップ装置

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Publication number: JP2007115319A
Application number: JP2005304468A
Authority: JP
Inventors: Shinnosuke Torii; 信之介鳥居
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-10-19
Filing date: 2005-10-19
Publication date: 2007-05-10
Also published as: US20070086288A1

Abstract

【課題】フォーカス信号へのオフセットを防止し、且つ、装置の薄型化を実現しながら基板厚の相違により発生する球面収差を良好に補正することが可能な光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】光ディスク９の第一と第二の情報記録層９ａ、９ｂに対する透明基板の厚み差異により生じる球面収差を補正するための平行平板５をビームスプリッタ３とコリメータ６との間に配置する。また、平行平板５を光路に対して進退、又は厚みの異なる平行平板を切り換えて挿入することにより球面収差を補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスク等の記録媒体に情報信号を記録又は再生する光ピックアップ装置、特に、球面収差の補正技術に関するものである。

近年、例えば、ＤＶＤ、ＢＤといった光ディスクにおいては、記録容量を増加させるために同一ディスク内に複数の記録層を有する多層化の開発が行われている。実際には第一と第二という２つの記録層を有する２層ディスクの製品化が実現されている。

しかしながら、２層ディスクにおいては第一と第二の記録層までの透明基板の厚みが各々異なるため、同一の光学系を用いると球面収差が発生してしまい、情報の品位が劣化するという問題があった。

このような基板厚の相違により発生する球面収差を補正する技術は、例えば、特開平５−２４１０９５号公報（特許文献１）、或いは特開２０００−３３１３６７号公報（特許文献２）等に開示されている。

まず、特開平５−２４１０９５号公報に開示された技術を簡単に説明する。同公報のものでは、光源５より出射された光ビームはハーフミラー６で反射され、コリメートレンズ２によって対物レンズ３に導かれ、光ディスク４に集光される。

また、光ディスク４からの反射光は対物レンズ３、コリメートレンズ２、ハーフミラー６を透過し、受光素子７に導かれる。ここで、光ディスク４の基板厚の相違による球面収差は、平行平板（補正板）１の厚みによって補正される。

次に、特開２０００-３３１３６７号公報に開示された技術を簡単に説明する。同公報のものでは、基板厚Ａのディスク４−１を用いる場合には、平行平板３−１なしで最適なビームスポットを形成されるように設計されている。そして、基板厚（Ａ−Ｂ）のディスク４−２を用いる場合には、厚みＢでディスク基板の屈折率と同じ屈折率で構成された平行平板３−１を、対物レンズ１とディスク４−２との間に挿入することで球面収差を補正する。

上述した両技術とも、発散光、または、集束光中に平行平板を光軸に直交させて配置することで発生する球面収差を利用し、ディスクの基板厚の相違によって生じる球面収差を補正するものである。
特開平５−２４１０９５号公報特開２０００−３３１３６７号公報

特許文献１に開示された技術では、平行平板１がハーフミラー６と光源５間の往路にのみ配置されている。このような構成では、挿入された平行平板１によって往路に焦点ズレが発生する。しかし、復路には平行平板１が挿入されないため、焦点ズレを生じたままコリメートレンズ２から受光素子７に集光する。

このため、受光素子７の受光面に対して正確に集光しなくなり、例えば、非点収差法やナイフエッジ法等で得られるフォーカス信号にオフセットが生じてしまう。この課題に対し、受光素子７を焦点ズレに応じて移動させるという方法も提案されているが、受光素子７の移動に伴う位置精度を出すことは困難が予想される。

また、特許文献２に開示された技術では、対物レンズとディスク面の間に平行平板を挿脱する機構を配置することになる。このため、近年、特に要求されている光ディスクを用いる記録再生装置の薄型化を実現することが困難となる。また、近年は対物レンズの高ＮＡ化に伴い、ワーキングディスタンスが減少しており、実際にこの機構を実現することも困難となる。

本発明の目的は、フォーカス信号へのオフセットを防止し、且つ、装置の薄型化を実現しながら基板厚の相違により発生する球面収差を良好に補正することが可能な光ピックアップ装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、光源からの出射光をコリメータによって略平行光束として対物レンズに導き、前記対物レンズにより前記平行光束を記録媒体の第一と第二の記録層に集光して情報の記録を行い、前記記録媒体からの反射光を前記光源と前記コリメータの間に配置されたビームスプリッタで受光素子に導き、前記受光素子の出力から情報の再生を行う光ピックアップ装置において、前記記録媒体の第一と第二の記録層に対する透明基板の厚み差異により生じる球面収差を補正するための平行平板を前記ビームスプリッタと前記コリメータとの間に配置し、前記平行平板を光路に対して進退、又は厚みの異なる平行平板を切り換えて挿入することにより前記球面収差を補正することを特徴とする。

本発明においては、平行平板をビームスプリッタとコリメータとの間に配置しているため、光ピックアップ装置の厚みが増加することはない。また、光源からの光ビームの復路において平行平板を透過した後の光ビームは平行平板の有無に拘わらず同一の軌跡を描き、記録媒体からの反射光を受光する受光素子に対して光軸方向にオフセットを生じることはない。そのため、フォーカス信号へのオフセットの発生を防止できる。

本発明によれば、フォーカス信号へのオフセットを防止でき、且つ、装置の薄型化を実現しながら基板厚の相違により発生する球面収差を良好に補正する光ピックアップ装置を提供することが可能となる。

次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明に係る光ピックアップ装置の光学系の第１の実施形態を示す構成図である。図１（ａ）は後述するように光ディスクの第一の情報記録層に光スポットを集光する場合の構成を、図１（ｂ）は第二の情報記録層に集光する場合の構成を示す。

半導体レーザ１からの出射ビームは、回折格子２でメインビームと２つのサブビームに分離される。このサブビームは、ＤＰＰ（ディファレンシャルプッシュプル）用のサーボ用信号生成に利用される。

回折格子２からのビームは、一部がＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）３で反射され、モニタ用ＰＤ（フォトダイオード）４に入射する。このモニタ用ＰＤ４の出力は半導体レーザ１からの出射パワーのコントロールに使用される。

ＰＢＳ３を透過したビームは、コリメートレンズ６で平行光束とされ、更に、λ／４板７を介して対物レンズ８に入射する。この入射光は対物レンズ８により集光され、光ディスク９の透明基板を通して情報記録層に結像する。光ディスク９は透過層厚がｔ１である第一の情報記録層９ａ、透過層厚がｔ２である第二の情報記録層９ｂから構成されている。

光ディスク９から反射したビームは、対物レンズ８で集光され、λ／４板７、コリメートレンズ６を介してＰＢＳ３に入射する。この入射光は、ＰＢＳ３で反射され、センサレンズ１０によりＲＦサーボ用ＰＤ１１上に集光される。このＲＦサーボ用ＰＤ１１からの出力により情報信号、サーボ用信号が得られる。

ここで、半導体レーザ１の波長は、約６６０ｎｍであり、対物レンズ８のＮＡは０．６５、焦点距離は１．８５ｍｍである。

また、ＰＢＳ３とコリメートレンズ６の間には、平行平板５が図中に矢印で示すように光軸に対して直交する方向に進退可能に配設されている。平行平板５を光軸に対して進退させる場合には、図示しないステッピングモータやソレノイドといった駆動源とギア等の伝達機構から成る駆動機構を用いて平行平板５を光軸に対して直交する方向に駆動する。

ここで、光ディスク９の第一の情報記録層９ａと第二の情報記録層９ｂの各々に光スポットを集光する場合の方法について説明する。

本実施形態では、図１（ａ）に示すように平行平板５を光路から退避させた光学系において半導体レーザ１からの光スポットが光ディスク９の第一の情報記録層９ａに最適に集光するように設計している。

表１は本実施形態の平行平板５を光軸から退避させた場合の投光系の設計値を示す。なお、非球面形状は、光軸方向をX、光軸に垂直な方向の高さをh、円錐係数kとして、

で表わし、表２に示す。

ここで、光スポットを第二の情報記録層９ｂに集光する場合には、図１（ａ）に示す光学系のままでは透過層厚に、
ｔ２−ｔ１＝Δｔ
の相違が生じるため球面収差が発生する。

そこで、本実施形態の光学系では、図１（ｂ）に示すように図示しない駆動機構の駆動により平行平板５をＰＢＳ３とコリメートレンズ６との間に挿入することで球面収差を補正する。なお、本実施形態では、平行平板５は屈折率Ｎ＝１．８２７のものを用いている。

図２は透過層厚の差Δｔと、その透過層厚差Δｔによって生じる球面収差を補正するための平行平板５の板厚Ｔの関係を示す。図２より透過層厚の差１μｍあたりの平行平板５の板厚は約４２．１μｍである。この結果、例えば、透過層厚差Δｔが６０μｍの場合には、板厚約２．５ｍｍの平行平板５を挿入することが効果的であることが分かる。

表３は平行平板５を挿入した場合の投光系の設計値を示す。なお、表３中においては平行平板５以外の光学部品に関しては表１と同様である。

このように光ディスク９の第一の情報記録層９ａに情報を記録又は再生する場合には、平行平板５を光路から退避させ、第二の情報記録層９ｂに情報を記録又は再生する場合には、平行平板５を光路に挿入することにより、透過層厚の差による球面収差を補正することが可能となる。

また、平行平板５をビームスプリッタ３とコレメートレンズ６との間に配置しているので、光ピックアップ装置本体の厚さが増加することはない。即ち、上述の特開２０００−３３１３６７号公報のように平行平板を対物レンズとディスク間に配置すると、光ピックアップ装置の厚みが増し、装置の小型化を損なうことになるが、本発明では近年の小型化の要求に対応可能である。

図３（ａ）は本実施形態のように平行平板５をＰＢＳ３とコリメートレンズ６との間に配置した場合の概略図、図３（ｂ）は平行平板５を半導体レーザ１とＰＢＳ３の間に配置した場合の概略図である。図３を参照して平行平板５をＰＢＳ３とコリメートレンズ６との間に配置した場合と半導体レーザ１とＰＢＳ３の間に配置した場合との相違について詳述する。

なお、図３では、簡略化のため回折格子２等の一部の光学部品を省略して示す。また、図３では平行平板５を光路から退避させた場合のレーザ光を実線で、平行平板５が光路に挿入された場合のレーザ光を破線で示す。

本実施形態では、図３（a）に示すように往路、復路双方において平行平板５をレーザ光が透過する。このため、復路における平行平板５を透過した後のレーザ光は平行平板５の有無に拘わらず、同一の軌跡を描くことが分かる。

一方、図３（ｂ）の場合には、往路のレーザ光のみが平行平板５を透過するため、平行平板５の有無によって平行平板５を透過した後の往路と復路の軌跡が変化し、焦点がずれていることが確認できる。

なお、表３に示す本実施形態の光学系の設計値では、平行平板５を挿入した場合と退避させた場合のコリメートレンズ６の焦点ズレは約１．１３ｍｍである。

このように図３（ｂ）の場合には、理想的な光学系の配置における受光素子１１に対して光軸方向でオフセットを生じることとなる。オフセットが発生すると、対物レンズ８のフォーカスサーボ方法として一般的な非点収差法やナイフエッジ法等によって得られるフォーカスエラー信号にフォーカスオフセットが生じてしまい、正確な記録再生動作が困難になる。非点収差法やナイフエッジ法については既知のため説明を省略する。

これに対し、本実施形態では、図３（ａ）に示すようにフォーカスオフセットを生じることがないため、良好な記録再生動作を行うことができる。

（第２の実施形態）
図４は本発明の第２の実施形態を示す構成図である。なお、本実施形態の基本的な構造は図１と同様であり、図１と同一部分には同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、厚みの異なる平行平板を光路に対して切り換えて挿入することで球面収差を補正する。そのため、階段状に板厚Ｔ１とＴ２という二つの板厚を有する平行平板５を用い、これを光路に対して厚い部分と薄い部分を切り換えて挿入する。

光ディスク９の第一の情報記録層９ａに集光する場合には、図４（ａ）に示すように平行平板５の板厚Ｔ１部を光軸に直交させて挿入する。その際、第一の情報記録層９ａに最適なスポットが集光するように光学系が設計されている。

また、第１の実施形態と同様に第二の情報記録層９ｂに集光する場合には、透過層厚差Δｔによって球面収差が発生する。このため、本実形態では、第二の情報記録層９ｂに集光する場合、図４（ｂ）に示すように図示しない駆動機構の駆動により平行平板５を図面上上方向に移動させて平行平板５の板厚Ｔ２部をＰＢＳ３とコリメートレンズ６との間に挿入する。そうすることで、透過層厚差Δｔで生じる球面収差を補正する。

なお、平行平板５の板厚Ｔ２は図２に示す縦軸の平行平板板厚Ｔを、板厚Ｔ１からの変化量として、
Ｔ２＝Ｔ１＋Ｔ
として設計することが可能である。つまり、図４（ａ）の状態において平行平板５の板厚Ｔ１を０．５ｍｍとし、透過層厚差Δｔが６０μｍの場合は、図２より、
Ｔ２＝０．５＋２．５＝３ｍｍ
となる。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様に透過層厚差Δｔで生じる球面収差を補正できると共に、光ピックアップ装置の厚みが増加することはない。なお、本発明は以上の実施形態で示した具体例にのみ限定されるものでは無い。

本発明の光ピックアップ装置の第１の実施形態を示す構成図である。光ディスクの透過層厚の差と、透過層厚差によって生じる球面収差を補正するための平行平板５の板厚の関係を示す図である。平行平板をＰＢＳ３とコリメートレンズ６の間に配置した場合と、半導体レーザ１とＰＢＳ３の間に配置した場合のフォーカスオフセットの有無を説明する図である。本発明の第２の実施形態を示す構成図である。

符号の説明

１半導体レーザ
２回折格子
３ＰＢＳ
４モニタ用ＰＤ
５平行平板
６コリメートレンズ
７ λ／４板
８対物レンズ
９光ディスク
９ａ第一の情報記録層
９ｂ第二の情報記録層
１０センサレンズ
１１ＲＦサーボ用ＰＤ

Claims

光源からの出射光をコリメータによって略平行光束として対物レンズに導き、前記対物レンズにより前記平行光束を記録媒体の第一と第二の記録層に集光して情報の記録を行い、前記記録媒体からの反射光を前記光源と前記コリメータの間に配置されたビームスプリッタで受光素子に導き、前記受光素子の出力から情報の再生を行う光ピックアップ装置において、前記記録媒体の第一と第二の記録層に対する透明基板の厚み差異により生じる球面収差を補正するための平行平板を前記ビームスプリッタと前記コリメータとの間に配置し、前記平行平板を光路に対して進退、又は厚みの異なる平行平板を切り換えて挿入することにより前記球面収差を補正することを特徴とする光ピックアップ装置。