JP2011108304A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光ディスクに設けられている信号記録層に記録されている信号の読み出し動作を行う光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】 レーザーダイオード１から放射されるレーザー光を対物レンズ９の集光動作にて生成されるレーザースポットによって光ディスクＤの信号記録層Ｌに記録されている信号の読み出し動作を行うように構成された光ピックアップ装置であり、レーザースポット形成に使用される対物レンズ９の開口数をＮ１としたとき、該開口数Ｎ１より大きい開口数Ｎ２までレンズとして作用するレンズ面を該対物レンズ９に形成したことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ディスクに記録されている信号の読み出し動作や光ディスクに信号の記録動作をレーザー光によって行う光ピックアップ装置に関する。

光ピックアップ装置から照射されるレーザー光を光ディスクの信号記録層に照射することによって信号の再生動作や信号の記録動作を行うことが出来る光ディスク装置が普及している。

光ディスク装置としては、ＣＤやＤＶＤと呼ばれる光ディスクを使用するものが一般に普及しているが、最近では記録密度を向上させた光ディスク、即ちＢｌｕ−ｒａｙ規格の光ディスクを使用するものが商品化されている。

Ｂｌｕ−ｒａｙ規格の光ディスクに記録されている信号の読み出し動作を行うレーザー光としては、波長が短いレーザー光、例えば波長が４０５ｎｍの青紫色光が使用されている。また、Ｂｌｕ−ｒａｙ規格の光ディスクにおける信号記録層の上面に設けられている保護層の厚さは、０．１ｍｍであり、この信号記録層から信号の読み出し動作を行うために使用される対物レンズの開口数は、０．８５と規定されている。

Ｂｌｕ−ｒａｙ規格の光ディスクに記録されている信号の読み出し動作を行うために使用される対物レンズの開口数は、前述したように０．８５と大きく設定されており、そのため、この対物レンズに対するレーザー光の入射角度は必然的に大きくなる。対物レンズに対する入射角度が大きくなると該対物レンズの外周部におけるレーザー光の反射量が増加するので、外周部における透過光量が低下することになる。

対物レンズの外周部における透過光量が低下すると、信号の読み出し動作を行う場合における信号対雑音比が低下するので、信号の読み出し動作を正確に行うことが出来ないという問題がある。斯かる問題を解決する方法として対物レンズの入射面に反射防止膜を施す方法が採用されている。

特開平１０−１６０９０６号公報 特開２００８−２８２５０７号公報

Ｂｌｕ−ｒａｙ規格の光ディスクに記録されている信号の読み出し動作を行う光ピックアップ装置は、前述したように波長が４０５ｎｍの青紫色光のレーザー光を放射するレーザーダイオードを使用するとともに開口数が０．８５の対物レンズを使用するように構成されている。対物レンズの開口数が０．８５の位置におけるレーザー光の透過率が高くない場合には、該対物レンズの集光動作にて生成されるレーザースポットのリム強度が低下することになる。

レーザースポットのリム強度が低下するとスポットの径、即ちスポットサイズが大きくなるので、光ディスクに形成されているピットを認識する解像度が低下するという問題がある。

斯かる問題を解決するために対物レンズの入射面に反射膜を施すことによって外周部におけるレーザー光の透過量の低下を抑えるようにされているが、従来の対物レンズでは、使用する範囲、即ち前述したＢｌｕ−ｒａｙ規格の光ディスクに対応して規定されている開口数０．８５における透過率が最大になるように設計されているとともに開口数０．８５までがレンズ面として作用するように設計されている。

しかしながら、対物レンズやレンズホルダーには、製造公差があるため開口数０．８５における透過率を最大にすることが困難であるだけでなく、開口数０．８５までの範囲がレンズ面として作用するように製造することが出来ないので、光ディスクに記録されている信号の読み出し動作を行うために適したレーザースポットを生成することが出来ないという問題がある。

本発明は、斯かる問題を解決することが出来る光ピックアップ装置を提供しようとするものである。

本発明は、光ディスクの信号記録層にレーザー光を集光させることによってレーザースポットを生成する対物レンズの開口数をＮ１としたとき、該開口数Ｎ１より大きい開口数Ｎ２までレンズとして作用するレンズ面を対物レンズに形成したことを特徴とするものである。

また、本発明は、開口数Ｎ２までレーザー光の透過率を決定する反射防止膜を形成したことを特徴とするものである。

そして、本発明は、開口数Ｎ２における透過率が最大になるように反射防止膜を形成したことを特徴とするものである。

本発明の光ピックアップ装置は、集光動作によって信号の読み出し動作に必要なレーザースポットを生成する対物レンズの開口数より大きな開口数の範囲までレンズ面として作用するように対物レンズを構成しているので、製造公差があっても信号の読み出し動作に適したレーザースポットを生成することが出来る。

また、本発明の光ピックアップ装置は、集光動作によって信号の読み出し動作に必要なレーザースポットを生成する対物レンズの開口数より大きな開口数の範囲まで反射防止膜を形成したので、製造公差があっても信号の読み出し動作に適したレーザースポットを生成することが出来る。

そして、本発明の光ピックアップ装置は、集光動作によって信号の読み出し動作に必要なレーザースポットを生成する対物レンズの開口数より大きな開口数の範囲における透過率が最大になるように反射防止膜を形成したので、信号の読み出し動作に必要なレーザースポットを生成する対物レンズの開口数における透過率を高い状態に保持することが出来、その結果、リム強度の高いレーザースポットを生成することが出来るという利点を有している。

本発明に係る光ピックアップ装置の概略図である。 本発明に係る対物レンズの側面図である。 本発明に係る対物レンズの開口数と透過率との関係を示す特性図である。

光ディスクに設けられている信号記録層にレーザー光を集光させてレーザースポットを生成する対物レンズにおいて、レーザー光を集光させるために作用するレンズ面の開口数を規定の開口数より大にすることによってレーザースポットのリム強度を高く保つようにする。

図１は本発明の光ピックアップ装置の概略図であり、Ｂｌｕ−ｒａｙ規格にて規定されている光ディスクＤの信号記録層Ｌに記録されている信号を読み出すように構成された光ピックアップ装置に実施した場合について説明する。

図１において、１は例えば波長が４０５ｎｍの青紫色光であるレーザー光を放射するレーザーダイオード、２は前記レーザーダイオード１から放射されるレーザー光が入射される回折格子であり、レーザー光を０次光であるメインビーム、＋１次光及び−１次光である２つのサブビームに分離する回折格子部２ａと入射されるレーザー光をＳ方向の直線偏光光に変換する１／２波長板２ｂとより構成されている。

３は前記回折格子２を透過したレーザー光が入射される偏光ビームスプリッタであり、Ｓ偏光されたレーザー光の多くを反射し、Ｐ方向に偏光されたレーザー光を透過させる制御膜３ａが設けられている。４は前記レーザーダイオード１から放射されたレーザー光の中の前記偏光ビームスプリッタ３の制御膜３ａを透過したレーザー光が照射される位置に設けられているモニター用光検出器であり、その検出出力は前記レーザーダイオード１から放射されるレーザー光の出力を制御するために使用される。

５は前記偏光ビームスプリッタ３の制御膜３ａにて反射されたレーザー光が入射される位置に設けられている１／４波長板であり、入射されるレーザー光を直線偏光光から円偏光光に、また反対に円偏光光から直線偏光光に変換する作用を成すものである。６は前記１／４波長板５を透過したレーザー光が入射されるとともに入射されるレーザー光を平行光に変換するコリメートレンズであり、収差補正用モーター７によって光軸方向、即ち矢印Ａ及びＢ方向へ変位せしめられるように構成されている。前記コリメートレンズ６の光軸方向への変位動作によって光ディスクＤの保護層の厚さに基づいて生じる球面収差を補正するように構成されている。

８は前記コリメートレンズ６を透過したレーザー光が入射される位置に設けられているとともに入射されるレーザー光を対物レンズ９方向に反射させる立ち上げミラーである。

斯かる構成において、前記レーザーダイオード１から放射されたレーザー光は、回折格子２、偏光ビームスプリッタ３、１／４波長板５、コリメートレンズ６及び立ち上げミラー８を介して対物レンズ９に入射された後、該対物レンズ９の集光動作によって光ディスクＤの信号記録層Ｌにレーザースポットとして照射されるが、該信号記録層Ｌに照射されたレーザー光は戻り光として反射されることになる。

光ディスクＤの信号記録層Ｌから反射された戻り光は、対物レンズ９、立ち上げミラー８、コリメートレンズ６及び１／４波長板５を通して偏光ビームスプリッタ３の制御膜３ａに入射される。このようにして偏光ビームスプリッタ３の制御膜３ａに入射される戻り光は、前記１／４波長板５による位相変更動作によってＰ方向の直線偏光光に変更されている。従って、斯かる戻り光は前記制御膜３ａにて反射されることはなく、制御用レーザー光Ｌｃとして該制御膜３ａを透過することになる。

１０は前記偏光ビームスプリッタ３の制御膜３ａを透過した制御用レーザー光Ｌｃが入射されるセンサーレンズであり、ＰＤＩＣと呼ばれる光検出器１１に設けられている受光部に制御用レーザー光Ｌｃを集光させて照射させる作用を成すものである。前記光検出器１１には、周知の４分割センサー等が設けられており、メインビームの照射動作によって光ディスクＤの信号記録層Ｌに記録されている信号の読み取り動作に伴う信号生成動作及び非点収差法によるフォーカシング制御動作を行うための信号生成動作、そして２つのサブビームの照射動作によってトラッキング制御動作を行うための信号生成動作を行うように構成されている。斯かる各種の信号生成のための制御動作は、周知であるので、その説明は省略する。

前述したように本発明に係る光ピックアップ装置は構成されているが、斯かる構成において、前記対物レンズ９は、光ピックアップ装置の基台に４本または６本の支持ワイヤーによって光ディスクＤの信号面に対して垂直方向、即ちフォーカシング方向への変位動作及び光ディスクＤの径方向、即ちトラッキング方向への変位動作を可能に支持されているレンズホルダーと呼ばれる部材に搭載されている。

そして、前記対物レンズ９は前記レンズホルダーに形成されている円形状の取り付け孔に挿入された状態にて該対物レンズ９に形成されている鍔部を前記取り付け孔の周縁に設けられている固定部に接着剤によって固定されるように構成されている。

以上に説明したように本発明に係る光ピックアップ装置は構成されているが、次に斯かる構成の光ピックアップ装置の動作について説明する。

信号記録層Ｌに記録されている信号の読み出し動作を行うための操作を行うと、レーザーダイオード駆動回路(図示せず)からレーザーダイオード１に対して前もって設定されているレーザー出力を得るための駆動信号が供給され、該レーザーダイオード１から所望の出力のレーザー光が放射されることになる。

前記レーザーダイオード１から放射されたレーザー光は回折格子２に入射され、該回折格子２に組み込まれている回折格子部２ａによってメインビームとサブビームに分離されるとともに１／２波長板２ｂによってＳ方向の直線偏光光に変換される。前記回折格子２を透過したレーザー光は偏光ビームスプリッタ３に入射され、該偏光ビームスプリッタ３に設けられている制御膜３ａによって多くのレーザー光が反射されるとともに一部のレーザー光が透過せしめられる。

前記制御膜３ａを透過したレーザー光はモニター用光検出器４に照射されるので、その照射されるレーザー光のレベルに応じたモニター信号が該モニター用光検出器４より出力されることになる。従って、斯かるモニター信号を利用してレーザーダイオード１に供給される駆動信号のレベルを制御することによってレーザーダイオード１から放射されるレーザー光の出力を所望のレベルになるように制御することが出来る。斯かる動作は、レーザーの自動出力制御動作と呼ばれているものであり、その説明は省略する。

前記偏光ビームスプリッタ３に設けられている制御膜３ａにて反射されたレーザー光は１／４波長板５に入射されて直線偏光光から円偏光光に変換された後にコリメートレンズ６に入射される。前記コリメートレンズ６に入射されたレーザー光は平行光に変換されて立ち上げミラー８に入射される。

前記立ち上げミラー８に入射されたレーザー光は、該立ち上げミラー８によって反射された後対物レンズ９に入射される。このように前記対物レンズ９には前述した光学経路を通してレーザー光が入射されるので、該対物レンズ９による集光動作が行われることにな
る。前記対物レンズ９による集光動作によって光ディスクＤの信号記録層Ｌにレーザースポットが生成されるが、同時に該信号記録層Ｌからレーザー光が戻り光として反射されることになる。

斯かる信号記録層Ｌにて反射される戻り光は、対物レンズ９に対して光ディスクＤ側から入射されることになるが、前記対物レンズ９に入射された戻り光は、立ち上げミラー８、コリメートレンズ６及び１／４波長板５を介して偏光ビームスプリッタ３に設けられている制御膜３ａに入射される。前記制御膜３ａに入射された戻り光は１／４波長板５によってＰ方向の直線偏光光に変換されているので、該制御膜３ａにて反射されることはなく全てが制御用レーザー光Ｌｃとして該制御膜３ａを透過することになる。

前記制御膜３ａを透過した戻り光である制御用レーザー光Ｌｃは、センサーレンズ１０に入射され、該センサーレンズ１０によって非点収差を付加されて光検出器１１に設けられている受光部に照射される。斯かる制御用レーザー光Ｌｃが光検出器１１に照射される結果、該光検出器１１の受光部に組み込まれている４分割センサー等からメインビーム及びサブビームの照射スポットの位置変化や形状変化に基づく検出信号を抽出することが出来る。

斯かる検出信号からフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を生成することによって対物レンズ９のフォーカス方向への変位動作及びトラッキング方向への変位動作を制御し、信号記録層Ｌに所望の形状のレーザースポットを生成するフォーカシング制御動作や信号記録層Ｌに設けられている信号トラックに対してレーザースポットを追従させるトラッキング制御動作を行うことが出来る。

光ピックアップ装置におけるフォーカシング制御動作及びトラッキング制御動作を行うことによって光ディスクＤの信号記録層Ｌに記録されている信号の読み出し動作を行うことが出来るが、斯かる読み出し動作にて得られる再生信号は、光検出器１１から生成されるＲＦ信号を周知のように復調することによって情報データとして得ることが出来る。

以上に説明したように本発明に係る光ピックアップ装置は構成されているが、次に本発明の要旨について図２及び図３を参照して説明する。

図２は本発明に係る対物レンズ９の側面図であり、レーザーダイオード１から放射されたレーザー光が入射する入射面９Ａに反射防止膜１２が形成されている。斯かる反射防止膜１２を対物レンズ９の入射面９Ａに形成する技術は、特許文献に記載されている技術を利用すれば良い。

本発明の光ピックアップ装置に組み込まれる対物レンズ９において、光ディスクＤに設けられている信号記録層Ｌにレーザー光を集光させるために作用する部分は開口数が０．８５までの範囲であるが、集光作用を有する範囲、即ちレンズとして作用するレンズ面は例えば、開口数が０．８７の範囲まで形成されている。

このレンズ面が形成される範囲である開口数０．８７は次の点に基づいて設定されている。即ち、レンズホルダーに形成されている取り付け孔の開口径公差を±０．０５ｍｍ、対物レンズ９の外形公差を０／−０．０３ｍｍとすると、その集積公差は、周知のように二乗和平方根にて導き出され、その値は±０．０６ｍｍとなる。

従って、対物レンズ９を製造する場合には、前述したように算出される０．０６ｍｍの製造公差を考慮した設計をする必要がある。実際に使用される対物レンズ９の焦点距離を１．４０８ｍｍとしたとき、前述した０．０６ｍｍの製造公差を考慮して対物レンズ９を
設計すると、開口数が０．８７までレンズ面として作用させるように設計する必要があるからである。

このよう開口数が０．８５までの範囲に入射されるレーザー光を集光させてレーザースポットを生成する対物レンズ９においては、開口数が０．８７までレンズ面として作用するように設計すれば良いことが分かる。

対物レンズ９の設計は前述したように行われるが、該対物レンズ９の入射面９Ａに形成される反射防止膜１２も同様に開口数が０．８７までの範囲に形成されることになるが、次に斯かる反射防止膜１２について図３を参照して説明する。

図３は反射防止膜１２を対物レンズ９の入射面９Ａに形成した場合における開口数と透過率との関係を示すものである。

同図において、破線Ｐは従来の対物レンズに形成される反射防止膜の特性を示すものである。破線Ｐで分かるように透過率の最大値は開口数が０．８５の位置にあり、０．８５より大きくなると、その透過率が急激に低下していることが分かる。即ち、斯かる特性の反射防止膜を対物レンズに形成すると、製造公差によって開口数が０．８５の位置における透過率が極端に小さくなる可能性があり、斯かる透過率の低下が開口数０．８５の部分にて発生すると、レーザースポットのリム強度が低下するのでレーザースポットの径を小さくすることが出来ないという問題がある。

本発明は、斯かる問題を解決するために成されたものであり、実線Ｑが本発明の対物レンズ９に形成される反射防止膜１２の特性を示すものである。実線Ｑで分かるように透過率の最大値は開口数が０．８７の位置にあり、０．８７より大きい位置でその透過率が急激に低下していることが分かる。即ち、斯かる特性の反射防止膜を対物レンズ９に形成すると、製造公差によって開口数が０．８７の位置における透過率が極端に小さくなる可能性があるが、開口数０．８５の部分の透過率が極端に小さくなることはない。

このように本発明の対物レンズ９は、レーザースポットを生成するために作用する開口数０．８５の位置における透過率を確実に高くすることが出来るので、レーザースポットのリム強度を強くすることが出来る。従って、本発明の光ピックアップ装置は、対物レンズ９の集光動作によって生成されるレーザースポットのピーク強度を高くすることが出来るとともにレーザースポットの径を小さくすることが出来るので、光ディスクＤに記録されている信号の読み出し動作を正確に行うことが出来る。

尚、本実施例では、対物レンズの開口数が０．８５の場合に開口数が０．８７の部分までレンズ面を形成するとともに開口数０．８７の位置における透過率が最大になるようにしたが、この数値は限定されるものではない。即ち、レーザースポットの生成に使用される対物レンズの開口数がＮ１の場合には、製造公差を考慮して開口数Ｎ１より大きい開口数Ｎ２までレンズとして作用するレンズ面を形成するように、また、反射防止膜の透過率が開口数Ｎ２の位置で最大になるように設計すれば良い。

そして、本実施例では、反射防止膜を対物レンズの入射面に形成する場合について説明したが、反対側、即ち光ディスク側の面に形成することも出来ることは勿論である。

本発明は、Ｂｌｕ−ｒａｙ規格の光ディスクに記録されている信号の読み出し動作を行う光ピックアップ装置に実施した場合について説明したが、異なる規格の光ピックアップ装置にも応用することが出来る。

１ レーザーダイオード
３ 偏光ビームスプリッタ
６ コリメートレンズ
９ 対物レンズ
１１ 光検出器
１２ 反射防止膜
Ｄ 光ディスク

Claims (3)

1. レーザーダイオードから放射されるレーザー光を対物レンズの集光動作にて生成されるレーザースポットによって光ディスクの信号記録層に記録されている信号の読み出し動作を行うように構成された光ピックアップ装置であり、レーザースポットの形成に使用される対物レンズの開口数をＮ１としたとき、該開口数Ｎ１より大きい開口数Ｎ２までレンズとして作用するレンズ面を対物レンズに形成したことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 対物レンズの開口数Ｎ２までレーザー光の透過率を決定する反射防止膜を形成したことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
3. 開口数Ｎ２における透過率が最大になるように反射防止膜を形成したことを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。

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