JP2013143158A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ３つの波長が異なるレーザー光を放射するレーザーダイオードと１つの対物レンズとによって異なる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を提供する。
【解決手段】 第１開口数、該第１開口数より小さい第２開口数及び該第２開口数より小さい第３開口数の対物レンズ７にて信号の読み取り動作を行う光ピックアップ装置であり、コリメートレンズ５にて平行光に変換されたレーザー光が入射されるとともに対物レンズ７に照射されるレーザー光の開口数を設定する開口数設定部材１０とより成り、前記開口数設定部材１０にて設定される開口数を前記第１開口数よりも小さく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読み出し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開発されている。

ＣＤ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７８５ｎｍである赤外光が使用され、ＤＶＤ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行うレーザー光としては、波長が６５５ｎｍの赤色光が使用されている。

また、ＣＤ規格の光ディスクにおける信号記録層と光ディスクの表面との間に設けられている透明な保護層の厚さは１．２ｍｍ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、０．４７と設定されている。そして、ＤＶＤ規格の光ディスクにおける信号記録層と光ディスクの表面との間に設けられている透明な保護層の厚さは０．６ｍｍ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、０．６と設定されている。

斯かるＣＤ規格及びＤＶＤ規格の光ディスクに対して、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。

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と設定されている。

Ｂｌｕ−ｒａｙ規格の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ためにレーザー光を集光させることによって生成されるレーザースポットの径を小さくする必要がある。所望のレーザースポット形状を得るために使用される対物レンズは、開口数が大きくなるだけでなく焦点距離が短くなるので、対物レンズの曲率半径が小さくなるという特徴がある。

前述したＣＤ規格、ＤＶＤ規格及びＢｌｕ−ｒａｙ規格の全て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ことが出来る光ディスク装置が製品化されているが、斯かる光ディスク装置に組み込まれる光ピックアップ装置には、前述した各規格に対応した波長のレーザー光を放射するレーザーダイオードや該レーザーダイオードから放射されるレーザー光を各光ディスクに設けられている信号記録層に集光させる対物レンズが組み込まれている。

前述した異なる全ての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ことが出来る光ピックアップ装置には、ＣＤ規格及びＤＶＤ規格の光ディスクに対するレー
ザー光の集光動作を行う対物レンズとＢｌｕ−ｒａｙ規格の光ディスクに対するレーザー光の集光動作を行う対物レンズの２つの対物レンズが組み込まれている。

斯かる２つの対物レンズが組み込まれた光ピックアップ装置は、光学系の構成が複雑になるという問題があるだけでなく光ピックアップ装置の形状が大きくなるという問題がある。斯かる問題を解決する方法として１つの対物レンズにて全ての規格の光ディスクに対するレーザー光の集光動作を行うようにした技術が開発されている。(特許文献１参照。)
そして、光ピックアップ装置では、光ディスクのレーザー光の入射面であるディスク面と信号記録層との間にある保護層の厚みに起因して球面収差が発生し、信号の読み出し動作や記録動作が正常に行えないという問題があり、斯かる問題を解決する方法としてレーザーダイオードと対物レンズとの間に設けられているコリメートレンズを光軸方向へ移動させて球面収差を補正する方法が多く採用されている。(特許文献２参照。)

特開２００６−２３６４１４号公報 特開２０１１−１００５２２号公報

第１、第２及び第３の波長が異なるレーザー光を放射するレーザーチップが同一の筐体内に組み込まれているレーザーダイオード及び該レーザーダイオードから放射される第１、第２及び第３レーザー光が入射されるとともに各レーザー光を異なる規格の光ディスクに設けられている信号記録層に集光させる対物レンズを備えた従来の光ピックアップ装置について図２を参照にして説明する。

図２において、１は波長が４０５ｎｍの青紫色光である第１レーザー光を放射する第１レーザーチップ、波長が６５５ｎｍの赤色光である第２レーザー光を放射する第２レーザーチップ及び波長が７８５ｎｍの赤外色光である第３レーザー光を放射する第３レーザーチップが同一の筐体内に組み込まれているレーザーダイオードであり、光ディスクの種類に応じた波長のレーザー光を放射するレーザーチップに駆動信号が供給されるように構成されている。

２は前記レーザーダイオード１から放射される第１レーザー光、第２レーザー光及び第３レーザー光が入射される回折格子であり、各レーザー光を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作用を成すものである。

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ハーフミラーであり、前記レーザーダイオード１から放射されるＳ偏光光を透過させるとともにＰ偏光光を反射させるように構成されている。

４は前記ハーフミラー３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。５は前記１／４波長板４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６によって光軸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５の光軸方向への変位動作によって光ディスク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。

７は前記コリメートレンズ５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
対物レンズであり、後述する光ディスクＤに設けられている信号記録層にレーザー光を集光させる作用を成すものである。

Ｌ１は光ディスクの表面から信号記録層までの距離が短い第１光ディスクＤ１(Ｂｌｕ
−ｒａｙ規格)における信号記録層、Ｌ２は光ディスクの表面から信号記録層までの距離
が第１光ディスクＤ１より長い第２光ディスクＤ２(ＤＶＤ規格)における信号記録層、Ｌ３は光ディスクの表面から信号記録層までの距離が第２光ディスクＤ２より長い第３光ディスクＤ３(ＣＤ規格)における信号記録層の位置を示すものである。

斯かる構成において、レーザーダイオード１から放射された第１レーザー光は、回折格子２、ハーフミラー３、１／４波長板４及びコリメートレンズ５を介して対物レンズ７に入射された後、該対物レンズ７の集光動作によって第１光ディスクＤ１に設けられている信号記録層Ｌ１に集光スポットとして照射されるが、前記信号記録層Ｌ１に照射された第１レーザー光は該信号記録層Ｌ１にて戻り光として反射されることになる。

また、レーザーダイオード１から放射された第２レーザー光は、前述した第１レーザー光と同様に回折格子２、ハーフミラー３、１／４波長板４及びコリメートレンズ５を介して対物レンズ７に入射された後、該対物レンズ７の集光動作によって第２光ディスクＤ２に設けられている信号記録層Ｌ２に集光スポットとして照射されるが、前記信号記録層Ｌ２に照射された第２レーザー光は該信号記録層Ｌ２にて戻り光として反射されることになる。

そして、レーザーダイオード１から放射された第３レーザー光は、前述した第１レーザー光及び第２レーザー光と同様に回折格子２、ハーフミラー３、１／４波長板４及びコリメートレンズ５を介して対物レンズ７に入射された後、該対物レンズ７の集光動作によって第３光ディスクＤ３に設けられている信号記録層Ｌ３に集光スポットとして照射されるが、前記信号記録層Ｌ３に照射された第３レーザー光は該信号記録層Ｌ３にて戻り光として反射されることになる。

各光ディスクＤ１、Ｄ２、Ｄ３に設けられている信号記録層Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３から反射された戻り光は、対物レンズ７、コリメートレンズ５及び１／４波長板４を通してハーフミラー３に入射される。このようにしてハーフミラー３に入射される戻り光は、前記１／４波長板４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、斯かる第１レーザー光、第２レーザー光及び第３レーザー光の戻り光は前記ハーフミラー３を透過することはなく制御用レーザー光として反射されることになる。

８は前記ハーフミラー３にて反射された制御用レーザー光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９に設けられている受光部に対して制御用レーザー光に非点収差を付加させて照射する作用を成すものである。前記光検出器９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フォーカスエラー信号生成動作、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トラッキングエラー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。

斯かる構成の光ピックアップ装置において、使用される光ディスクの規格に対応したレーザーチップに対して駆動信号が供給されることによってレーザーダイオード１から第１レーザー光、第２レーザー光及び第３レーザー光が放射される。前記レーザーダイオード１から放射される第１レーザー光、第２レーザー光及び第３レーザー光は、回折格子２、
ハーフミラー３、１／４波長板４及びコリメートレンズ５を介して対物レンズ７に入射され、該対物レンズ７の集光動作によって第１光ディスクＤ１の信号記録層Ｌ１、第２光ディスクＤ２の信号記録層Ｌ２及び第３光ディスクＤ３の信号記録層Ｌ３に集光されることになる。

前記第１光ディスクＤ１の信号記録層Ｌ１、第２光ディスクＤ２の信号記録層Ｌ２及び第３光ディスクＤ３の信号記録層Ｌ３に集光された第１レーザー光、第２レーザー光及び第３レーザー光は、各信号記録層にて反射された後、対物レンズ７、コリメートレンズ５、１／４波長板４、ハーフミラー３及びセンサーレンズ８を介して光検出器９に照射されることになる。その結果、周知のように光検出器９に組み込まれている各センサーから得られる信号からフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を生成し、斯かるエラー信号利用することによってフォーカシング制御動作及びトラッキング制御動作が行われる。斯かる光ピックアップ装置における制御動作が行われる結果、第１光ディスクＤ１、第２光ディスクＤ２及び第３光ディスクＤ３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。

以上に説明したように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、対物レンズ７には第１レーザー光、第２レーザー光及び第３レーザー光を効率良く利用するための回折輪帯と呼ばれる回折格子が形成されている。そして、斯かる回折輪帯は使用する光ディスクの規格に合わせて開口数も設定されている。即ち、図２に示した従来例の場合には、第１光ディスクＤ１の開口数は、０．８５、第２光ディスクＤ２の開口数は０．６、そして第３光ディスクＤ３の開口数は０．４７になるように設定されている。

また、光ディスクの表面と信号記録層との間にある保護層の厚さに起因して発生する球面収差を補正するためにコリメートレンズ５を光軸方向へ変位させるように構成されているが、斯かるコリメートレンズ５の変位動作は収差補正用モーター６の回転駆動力を利用して行われる。斯かる収差補正用モーター６によるコリメートレンズ５の変位動作は、コリメートレンズ５を支持するべく設けられているレンズホルダーをリードスクリューと呼ばれる送り部材６Ａを回転駆動することによって行うように構成されている。

リードスクリューを収差補正用モーター６によって回転駆動することによってコリメートレンズ５の変位動作は行われるが、斯かる構成では、部品の増加に伴って構造が複雑になるだけでなく製造価格が高くなるという問題がある。

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、波長が短い第１レーザー光を第１開口数の対物レンズにて信号記録層に集光させることによって信号の読み取り動作を行うように規格された第１光ディスク、波長が前記第１レーザー光より長い第２レーザー光を前記第１開口数より小さい第２開口数の対物レンズにて信号記録層に集光させることによって信号の読み取り動作を行うように規格された第２光ディスク及び波長が前記第２レーザー光より長い第３レーザー光を前記第２開口数より小さい第３開口数の対物レンズにて信号記録層に集光させることによって信号の読み取り動作を行うように規格された第３光ディスクの各信号記録層に各レーザー光を集光させる兼用の対物レンズを備えた光ピックアップ装置において、第１レーザー光を生成放射する第１レーザーチップ、第２レーザー光を生成放射する第２レーザーチップ及び第３レーザー光を生成放射する第３レーザーチップが同一の筐体内に設けられているレーザーダイオードと、該レーザーダイオードから放射される第１レーザー光、第２レーザー光及び第３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した後
前記対物レンズに導くコリメートレンズと、該コリメートレンズにて平行光に変換されたレーザー光が入射されるとともに対物レンズに照射されるレーザー光の開口数を設定する開口数設定部材とを設け、第１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とき、前記開口数設定部材にて設定される開口数を前記第１開口数よりも小さくしたことを特徴とするものである。

また、本発明は、各レーザー光を各光ディスクの信号記録層に選択的に集光させる回折輪帯を対物レンズに形成したことを特徴とするものである。

そして、本発明は、各レーザー光を選択的に平行光に変換する回折輪帯をコリメート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、回折輪帯にて各レーザー光に対するコリメートレンズの焦点距離が略等しくなるようにしたことを特徴とするものである。

そして、本発明は、第１レーザーチップの発光点の位置を第２レーザーチップ及び第３レーザーチップの発光点の位置より光軸方向へずら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、波長が短い第１レーザー光を第１開口数の対物レンズにて信号記録層に集光させることによって信号の読み取り動作を行うように規格された第１光ディスク、波長が前記第１レーザー光より長い第２レーザー光を前記第１開口数より小さい第２開口数の対物レンズにて信号記録層に集光させることによって信号の読み取り動作を行うように規格された第２光ディスク及び波長が前記第２レーザー光より長い第３レーザー光を前記第２開口数より小さい第３開口数の対物レンズにて信号記録層に集光させることによって信号の読み取り動作を行うように規格された第３光ディスクの各信号記録層に各レーザー光を集光させる兼用の対物レンズと、第１レーザー光を生成放射する第１レーザーチップ、第２レーザー光を生成放射する第２レーザーチップ及び第３レーザー光を生成放射する第３レーザーチップが同一の筐体内に設けられているレーザーダイオードと、該レーザーダイオードから放射される第１レーザー光、第２レーザー光及び第３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した後前記対物レンズに導くコリメートレンズと、該コリメートレンズにて平行光に変換されたレーザー光が入射されるとともに対物レンズに照射されるレーザー光の開口数を設定する開口数設定部材とを設け、第１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とき、前記開口数設定部材にて設定される開口数を前記第１開口数よりも小さくしたことを特徴とするものであり、対物レンズの開口数を小さくすることによって焦点深度の幅を広げるようにしたので、コリメートレンズの変位動作を行うことなく信号記録層への集光動作を行うことが出来る。

従って、本発明によればコリメートレンズを変位させる駆動機構が不要になるので、部品点数の減少により構成が簡潔になるとともに製造価格を下げることが出来るだけでなく性能の安定性や信頼性を向上させることが出来る。

本発明に係る光ピックアップ装置の実施例を示す概略図である。 従来の光ピックアップ装置の光学構成を示す概略図である。

１つのレーザーダイオードから放射される波長が異なる３つのレーザー光を平行光に変換するコリメートレンズを通して１つの対物レンズに導き、該対物レンズの集光動作によ
って異なる規格の光ディスクに設けられている信号記録層に集光させるように構成された光ピックアップ装置において、コリメートレンズの変位動作をすることなく全て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ことが出来る装置を提供する。

図１は図２に示す従来例と同様に第１光ディスクＤ１としてＢｌｕ−ｒａｙ規格の光ディスク、第２光ディスクＤ２としてＤＶＤ規格の光ディスク、第３光ディスクとしてＣＤ規格の光ディスクを使用する場合の実施例であり、従来例と同一の部材には同一の符号を付している。

同図において、１０はコリメートレンズ５と対物レンズ７との間に設けられている開口数設定部材であり、例えば第１光ディスクＤ１の規格である開口数０．８５より小さい０．７５に設定されている。前記開口数設定部材１０によって対物レンズ７の開口数を小さくすると焦点深度の幅を広げることが出来るので、前記コリメートレンズ５を変位させることなく第１光ディスクＤ１の信号記録層Ｌ１に読み出し動作を行うために必要なレーザースポットを生成させることが出来る。

また、前記コリメートレンズ５に回折輪帯５Ａを形成し、該コリメートレンズ５の第１レーザー光に対する焦点距離をｆＢ、第２レーザー光に対する焦点距離をｆＤそして第３レーザー光に対する焦点距離をｆＣとしたとき、ｆＢ≒ｆＤ≒ｆＣになるように構成されている。コリメートレンズ５の各レーザー光に対する焦点距離を略等しくすることによってコリメートレンズ５に入射される各レーザー光を平行光に変換することが出来る。

また、レーザーダイオード１に第１レーザー光を生成放射する第１レーザーチップ、第２レーザー光を生成放射する第２レーザーチップ及び第３レーザー光を生成放射する第３レーザーチップが組み込まれているが、第２レーザーチップと第３レーザーチップとは半導体のモノシリック技術によって同一の基板上に載置形成され、第１レーザーチップは別の基板上に載置されている。即ち、第１レーザーチップと第２レーザーチップ及び第３レーザーチップとは、ハイブリッド構成にて１つの筐体内に組み込まれて１つのレーザーダイオード１を構成している。

斯かる構成のレーザーダイオード１はハイブリッド型のレーザーダイオードと一般に呼ばれており、第１レーザーチップのレーザー発光点の位置と第２レーザーチップ及び第３レーザーチップのレーザー発光点の位置とを光軸方向へずらすことが出来る。このように第１レーザーチップの発光点の位置と第２レーザーチップ及び第３レーザーチップの発光点の位置を光軸方向へずらすことによって光検出器９に照射されるレーザー光のデフォーカスの範囲が±１０％以内になるように設定されている。斯かる範囲に入るようにデフォーカスの範囲を設定することによってコリメートレンズ５が固定されていても光ピックアップ装置の信号読み出し動作を行うために必要な制御信号を得ることが出来るので、規格の異なる光ディスクＤ１、Ｄ２、Ｄ３に記録されている信号の読み出し動作を支障なく行うことが出来る。

本発明は、Ｂｌｕ−ｒａｙ規格の光ディスク、ＤＶＤ規格の光ディスク及びＣＤ規格の光ディスクに記録されている信号を読み出すための光ピックアップ装置だけでなく、その他の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。また、コリメートレンズに回折輪帯を形成したが他の構成の回折格子にて同様の動作を行うことも出来る。

１ レーザーダイオード
３ ハーフミラー
４ １／４波長板
５ コリメートレンズ
７ 対物レンズ
９ 光検出器
１０ 開口数設定部材
Ｄ 光ディスク

Claims (5)

1. 波長が短い第１レーザー光を第１開口数の対物レンズにて信号記録層に集光させることによって信号の読み取り動作を行うように規格された第１光ディスク、波長が前記第１レーザー光より長い第２レーザー光を前記第１開口数より小さい第２開口数の対物レンズにて信号記録層に集光させることによって信号の読み取り動作を行うように規格された第２光ディスク及び波長が前記第２レーザー光より長い第３レーザー光を前記第２開口数より小さい第３開口数の対物レンズにて信号記録層に集光させることによって信号の読み取り動作を行うように規格された第３光ディスクの各信号記録層に各レーザー光を集光させる兼用の対物レンズを備えた光ピックアップ装置であり、第１レーザー光を生成放射する第１レーザーチップ、第２レーザー光を生成放射する第２レーザーチップ及び第３レーザー光を生成放射する第３レーザーチップが同一の筐体内に設けられているレーザーダイオードと、該レーザーダイオードから放射される第１レーザー光、第２レーザー光及び第３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した後前記対物レンズに導くコリメートレンズと、該コリメートレンズにて平行光に変換されたレーザー光が入射されるとともに対物レンズに照射されるレーザー光の開口数を設定する開口数設定部材とより成り、第１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とき、前記開口数設定部材にて設定される開口数を前記第１開口数よりも小さくしたことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 各レーザー光を各光ディスクの信号記録層に選択的に集光させる回折輪帯を対物レンズに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. 各レーザー光を選択的に平行光に変換する回折輪帯をコリメートレンズに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。
4. 回折輪帯にて各レーザー光に対するコリメートレンズの焦点距離が略等しくなるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ装置。
5. 第１レーザーチップの発光点の位置を第２レーザーチップ及び第３レーザーチップの発光点の位置より光軸方向へずらしたことを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ装置。

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