JP2655747B2 - 光ピックアップ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ディスク等の光記録媒体に記録された情
報の読み取りに用いられる光ピックアップに関するもの
である。

〔従来の技術〕

高密度で各種情報が記録されている光ディスクから情
報の読み取りを行う光ピックアップは、狭い記録トラッ
クに対して絞り込まれたレーザー光を照射し、その反射
光を検出することにより情報の再生を行うものである。

このような光ピックアップの一例を第８図に示す。

レーザー光源１から出射されたレーザー光は回折素子
２′上の回折格子７′を０次回折光として透過し、コリ
メートレンズ３により発散光から平行光に変換された
後、対物レンズ４によって集光され、微小な光スポット
として光ディスク５上に照射される。そして、光ディス
ク５からの反射光が上記光路を逆にたどって、回折素子
２′に達し、回折格子７′にて回折されて、＋１次回折
光が受光素子６に導かれる。

なお、回折格子７′は、第７図に示すように、回折素
子２′上に円形状に形成されており、光ディスク５から
の反射光を効率良く受光素子６の方向に回折するため
に、回折格子７′の径は回折素子２上の光ビーム９の径
よりも大きくなるように設定されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、より高密度で情報が記録されている光ディ
スク５から情報の読み取りを行おうとすると、光ディス
ク５に照射するレーザー光の光スポット径をこれまでよ
りもさらに小さくする必要があり、これを実現するため
には、上記従来の構成では、対物レンズ４のNA（開口
率）を大きくするか、または、レーザー光の短波長化を
行うことが考えられる。

ところが、光ディスク５の反りや上記光ピックアップ
の組立精度等を考慮すると、情報の読み取りの信頼性を
確保する上で、対物レンズ４のNAをこれまで以上に大き
くすることは困難であり、レーザー光の短波長化も技術
上の困難を伴い、現時点では非常に難しいため、これら
の方法では光ディスク５上の光スポット径をこれまでよ
りも小さくすることができないという問題点を有してい
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、光源からのガウス分布型の断面強度分布を
有する光束を対物レンズにより集光して光スポットとし
て光ディスク上に照射し、光ディスクからの反射光を受
光素子にて受光することにより前記光ディスク上の情報
を読み取る光ピックアップにおいて、上記光源からの光
束の径よりも小さい回折格子を備えた回折素子が、上記
光源と上記対物レンズとの間であって、光ディスクから
の反射光を回折して上記受光素子へと導く位置に設けら
れているものである。

〔作用〕

従って、光源からのガウス分布型の断面強度分布を有
する光束を対物レンズにより集光して光スポットとして
光ディスク上に照射し、光ディスクからの反射光を受光
素子にて受光することにより前記光ディスク上の情報を
読み取る光ピックアップにおいて、上記光源からの光束
の径よりも小さい回折格子を備えた回折素子を上記光源
と上記対物レンズとの間であって、光ディスクからの反
射光を回折して上記受光素子へと導く位置に設けたの
で、光源からの光束の断面中心付近の光強度が減衰さ
れ、この光束の断面中心付近の光強度が減衰された光束
が対物レンズに入射して集光される。このため、ガウス
分布型の断面強度分布を有する光源からの光束を単に対
物レンズより集光する場合と比較して、より小さい光ス
ポット径が得られる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図乃至第６図に基づいて説明
すれば、以下のとおりである、なお、従来例の図面で示
した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を
付記する。

本実施例の光ピックアップは、第２図の概略構成図に
示すように、ガウス分布型の断面強度分布を有する光束
を出射するレーザー光源１（光源）と、このレーザー光
源１から出射されたレーザー光を透過すると共に、光記
録媒体としての光ディスク５からの反射光を回折して受
光素子６に導く回折素子２と、回折素子２を透過した発
散光を平行光に変換するコリメートレンズ３と、この平
行光を集光して微小な光スポットとして光ディスク５上
に照射する対物レンズ４と、前記回折素子２で回折され
た光を検出する受光素子６とから主に構成されている。

上記レーザー光源１は、具体的には例えば半導体レー
ザーと整形プリズムとから構成されており、半導体レー
ザーから出射された楕円形状の断面を有する光束を整形
プリズムにより円形状の断面を有する光束に変換して出
射するようになっている。

上記回折素子２は、第１図に示すように、レーザー光
の波長に対して光透過性のある基板８と、この基板８上
に形成された円形状の回折格子７とから構成されてい
る。回折格子７は格子間隔の異なる２つの半円形の回折
格子7a・7bから構成されており、それぞれの回折格子7a
・7bは受光素子６上の異なる領域に焦点を結ぶようにな
っている。本実施例の回折素子２では、回折格子７の径
は、レーザー光源１から出射された円形断面を有する光
束の回折素子２上における光ビーム９の径よりも小さく
なるように設定されている。

上記受光素子６は３分割の光検出器6a・6b・6cを有し
ており、一方の半円形の回折格子7aにより回折された光
は光検出器6aにて検出されるようになっており、他の一
方の半円形の回折格子7bにより回折された光は光検出器
6b・6cにて検出されるようになっている。

上記の構成において、レーザー光源１から出射された
レーザー光は回折素子２を透過し、コリメートレンズ３
（第２図）にて平行光に変換された後、対物レンズ４に
よって集光され、微小な光スポットとして光ディスク５
上に照射される。そして、光ディスク５からの反射光が
上記光路を逆にたどって回折素子２に到達し、回折格子
２で回折されて、＋１次回折光が受光素子６に導かれ、
光検出器6a・6b・6cにて検出された信号に基づいて再生
信号及び制御信号が取り出される。

すなわち、フォーカスエラー信号は光検出器6b・6cの
検出信号を減算することにより得られるようになってお
り、トラッキングエラー信号は光検出器6b・6cの検出信
号を加算し、この加算信号から光検出器6aの検出信号を
減算することにより得られるようになっている。また、
光ディスク５上の情報は光検出器6a・6b・6cの検出信号
をすべて加算することにより読み取られるようになって
いる。

次に、光ディスク５上の光スポット径について、第３
図乃至第６図に基づいて以下に説明する。

本実施例の回折素子２では、第３図（ａ）に示すよう
に、円形状の回折格子７の径は回折素子２上における光
ビーム９の径よりも小さく設定されているので、光ビー
ム９の断面中心付近の光は回折格子７を０次回折光とし
て透過するが、それ以外の光は回折素子２の基板８だけ
を透過することになる。ところで、基板８はレーザー光
に対してほぼ透明であるが、回折格子７における０次回
折光の回折効率、すなわち透過率は、通常40〜80％に設
定されているため、回折素子２の透過率は、同図（ｂ）
に示すように、回折格子７の位置では小さくなってい
る。

このため、上記透過率分布を有する回折素子２に、第
４図に示すようなガウス型の断面強度分布を有するレー
ザー光が入射すると、その透過光の断面強度分布は、第
５図に示すように、光束の断面中心付近の光強度が減衰
した分布になる。

上記断面強度分布を有する透過光がコリメートレンズ
３にて平行光に変換され、対物レンズ４によって集光さ
れて微小な光スポットとして光ディスク５上に照射され
るが、このときの光ディスク５上の光スポットの光強度
分布を第６図に示す。図中、縦軸は光強度であり、横軸
は光スポットの半径位置である。なお、比較のために、
ガウス型の断面強度分布（第４図）を有する光を上記と
同一の対物レンズ４により集光した場合の光強度分布も
第６図に併せて示す。

一般に、ガウス型の断面強度分布を有する平行光を対
物レンズ４により光ディスク５上に集光した場合、フラ
ウンホーファー回折により、曲線22のような光強度分布
を有する回折像が得られる。中央部（半径位置がゼロ）
の最も大きいピークを有する領域はエアリーディスク
（Airy disc）と呼ばれており、光エネルギーの大半が
このエアリーディスク内に集中している。このため、エ
アリーディスクの径が光スポットの径に比例すると考え
てよい。また、次に大きいピークを有する領域は１次の
エアリーリング（Airy ring）と呼ばれている。

一方、本実施例の断面強度分布（第５図）を有する平
行光を対物レンズ４により光ディスク５上に集光した場
合、同じくフラウンホーファー回折により、曲線21のよ
うな光強度分布を有する回折像が得られるが、このと
き、１次のエアリーリングの光強度は上記曲線22よりも
若干増加するものの、中央部のエアリーディスクの半径
は逆に小さくなっている。また、回折素子２上の回折格
子７の０次回折光の回折効率をさらに小さくすると、エ
アリーディスクの半径は例えば曲線21′（第６図）のよ
うにさらに小さくなる。すなわち、対物レンズ４への入
射光の断面強度分布において、断面中心付近の光強度を
ガウス分布型の断面強度分布における光強度よりも小さ
くすると、超解像により、光ディスク５上に照射される
光スポットの径を任意に小さくすることができる。

以上のように、本実施例の構成によれば、光ディスク
５に照射される光スポットの径をより小さくできるの
で、より高密度記録された情報の読み取りを行うことが
できる。しかも、対物レンズ４のNA（開口率）を大きく
することなく、光ディスク５に照射される光スポットの
径を小さくできるので、光ディスク５の反りや上記光ピ
ックアップの組立精度等が従来と同程度であっても、従
来通りの情報の読み取り信頼性を確保できる。また、光
減衰手段として、回折素子２を用いているので、新たな
部品を追加する必要がなく、光ピックアップの重量も増
加しない。

なお、従来通りの記録密度を有する光ディスク５より
情報の読み取りを行う場合にも、本発明を応用できる。
すなわち、上記の構成によれば、従来通りの光スポット
の径を、従来よりも小さいNAの対物レンズ４により得ら
れるので、光ディスク５の反りや光ピックアップの組立
精度等に対する情報読み取り時の許容度が増大し、情報
の読み取り信頼性を大幅に向上させることができる。

以上の実施例では、光減衰手段として、回折格子７の
径が回折素子２上における光ビーム９の径よりも小さく
なるように設定されている回折素子２を用いたが、これ
に限らず、レーザー光源１から出射される光束の断面中
心付近の光強度を減衰させるような透過率分布を有する
フィルターをレーザー光源１と対物レンズ４との間に設
けるようにすれば、光ディスク５上に照射される光スポ
ットの径を従来よりも小さくすることができる。特に、
回折格子７の径が回折素子２上における光ビーム９の径
よりも大きい解析素子２を用いると共に、レーザー光源
１と回折素子２との間で、回折素子２から受光素子６に
向かう＋１次回折光を妨げない位置に、前記フィルター
を設けるようにすれば、光ディスク５上の光スポットの
径を従来よりも小さくすることができ、しかも光ディス
ク５からの反射光を効率良く検出できる。

なお、以上の実施例では、光記録媒体としてコンパク
トディスク等の光ディスク５に用いられる光ピックアッ
プについて説明したが、これに限らず、光磁気ディス
ク、フォトクロミック現象を用いるフォトクロミックデ
ィスク、相変化型ディスク、穴明け型ディスク等に用い
られる光ピックアップにも応用できる。また、情報の再
生だけでなく、情報の記録にも使用される光ピックアッ
プにも応用できる。また、円盤状の光ディスク５だけで
なく、矩形状の光カードやテープ状の光テープに用いら
れる光ピックアップにも応用できることはもちろんであ
る。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明は、上記光源からの光束の径よ
りも小さい回折格子を備えた回折素子が、上記光源と上
記対物レンズとの間であって、光ディスクからの反射光
を回折して上記受光素子へと導く位置に設けられている
ので、光源からの光束の断面中心付近の光強度が減衰さ
れ、この光束の断面中心付近の光強度が減衰された光束
が対物レンズに入射して集光される。このため、ガウス
分布型の断面強度分布を有する光源からの光束を単に対
物レンズにより集光する場合と比較して、より小さい光
スポット径が得られる。これにより、より高密度で情報
が記録されている光ディスクからの情報の読み取りを行
うことができるという効果を奏し、且つ光源からの光束
の径よりも小さい回折格子を備えた回折素子を上記光源
と上記対物レンズとの間に設けることにより光源からの
光束の断面中心付近の光強度を減衰することができるこ
とから、光源からの光束の断面中心付近の光強度を減衰
するための別部品を設ける必要がないため、部品点数を
増やすことなく構成を簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の一実施例を示すものであ
る。 第１図は、回折素子上の回折格子の径と光ビームの径と
の関係を示す説明図である。 第２図は、光ピックアップの概略構成図である。 第３図は、回折素子における透過率分布を示す説明図で
ある。 第４図は、レーザー光源から出射される光束の断面強度
分布を示すグラフである。 第５図は、対物レンズに入射する光束の断面強度分布を
示すグラフである。 第６図は、光ディスク上の光スポットの光強度分布を示
すグラフである。 第７図及び第８図は従来例を示すものである。 第７図は、回折素子上の回折格子の径と光ビームの径と
の関係を示す説明図である。 第８図は、光ピックアップの概略構成図である。 １はレーザー光源（光源）、２は回折素子（光減衰手
段）、４は対物レンズ、５は光ディスク（光記録媒
体）、６は受光素子、７は回折格子、８は基板、９は光
ビームである。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源からのガウス分布型の断面強度分布を
   有する光束を対物レンズにより集光して光スポットとし
   て光ディスク上に照射し、光ディスクからの反射光を受
   光素子にて受光することにより前記光ディスク上の情報
   を読み取る光ピックアップにおいて、 上記光源からの光束の径よりも小さい回折格子を備えた
   回折素子が、上記光源と上記対物レンズとの間であっ
   て、光ディスクからの反射光を回折して上記受光素子へ
   と導く位置に設けられていることを特徴とする光ピック
   アップ。