JP3845982B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光ディスクや光磁気ディスク等の光学ディスクから情報信号を再生する光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザ光を用いて情報信号の記録及び／又は再生を可能とする光ディスクが知られている。この種の光ディスクとして、音響信号やコンピュータ等の情報処理装置において処理されるデータを記録し、直径を１２０ｍｍ又は８０ｍｍとなし、その厚さを１．２ｍｍとするものが用いられている。この光ディスクは、コンパクトディスク（ＣＤ）と称される。また、このようなＣＤには、情報信号の書き込み記録が可能とされるコンパクトディスク・レコーダブル（ＣＤ−Ｒ）と称されるものがある。すなわち、これらＣＤ、ＣＤ−Ｒは、信号記録面である反射面が、一方の信号読み取り面の表面から内方にほぼ１．１ｍｍの位置に形成されている。
【０００３】
また、情報信号のマルチメディア化に伴い、一度に取り扱われる画像データや音響データ等の情報信号の多様化且つ巨大化が要求されている。このような要求を満たすため、高記録密度化を実現しながら媒体自体の小型化を図った光ディスクとして、直径を１２０ｍｍとなし、ディスク基板の厚さを０．６ｍｍとなす２枚の光ディスクを貼り合わせて全体の厚さを１．２ｍｍとなすものや、０．６ｍｍの厚さの光ディスクと０．６ｍｍの厚さのディスク補強板を貼り合わせ全体の厚さを１．２ｍｍとした光ディスクが知られている。この光ディスクは、一般にディジタルビデオディスク（ＤＶＤ）と称される。すなわち、このＤＶＤは、信号記録面である反射面が、一方の信号読み取り面の表面から内方にほぼ０．６ｍｍの位置に形成されている。
【０００４】
さらに、ディスクの傾き量による許容範囲を狭めずに高記録密度化を更に実現する光ディスクとして、直径１２０ｍｍとなし、０．１ｍｍの厚さの光ディスクと１．１ｍｍの厚さのディスク補強板を貼り合わせ全体の厚さを１．２ｍｍとした光ディスク（以下、高記録密度ディスクと称する。）が提案されている。すなわち、この光記録密度ディスクは、信号記録面である反射面が、一方の信号読み取り面の表面から内方に０．１ｍｍの位置に形成されている。
【０００５】
そして、このような高記録密度ディスクから情報信号を再生する光ピックアップ装置としては、高ＮＡ化を図るために、光軸を互いに一致させて設けられ２枚のレンズを有する２群対物レンズ部を備えるものが提案されている。この２群対物レンズ部は、高記録密度ディスクに臨む側に位置して配設された第１のレンズ（以下、先玉レンズと称する。）と、この第１のレンズに光軸を一致させて配設された第２のレンズ（以下、後玉レンズと称する。）とを有しており、第１及び第２のレンズにより開口数ＮＡを０．７以上に実現している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した光ピックアップ装置は、例えば、対物レンズ部の開口数ＮＡを０．８５として高記録密度ディスクから情報信号を再生する場合、高記録密度ディスクの信号読み取り面と対物レンズ部の先玉レンズとの間の作動距離（以下、ワーキングディスタンスと称する。）が０．１ｍｍとなり、高記録密度ディスクの信号読み取り面上の表面スポット径が１００μｍ程度となる。
【０００７】
すなわち、ＣＤやＤＶＤを再生する場合におけるワーキングディスタンスが１．２ｍｍ以上であり、表面スポット径が１ｍｍであることと比較して、この光ピックアップ装置は、ワーキングディスタンス及び表面スポット径が大幅に小さい。
【０００８】
このため、この光ピックアップ装置は、信号読み取り面上に、０．１ｍｍ程度の塵埃等の汚れや微小な傷があることによって、対物レンズ部のフォーカシングサーボ及びトラッキングサーボが外れてしまうという不都合がある。
【０００９】
したがって、この光ピックアップ装置は、対物レンズ部のフォーカシングサーボを外れた場合、ワーキングディスタンスが０．１ｍｍ程度であるため、対物レンズ部等の可動箇所が高記録密度ディスクに衝突するという問題がある。
【００１０】
そして、光ピックアップ装置は、微小なワーキングディスタンスを制御するために、反射型のフォトセンサや静電容量検出センサ等を備える構成として、対物レンズ部と高記録密度ディスクとの衝突の防止が図られたが、動作信頼性が乏しく、光ピックアップ装置が大型化してしまうという不都合がある。
【００１１】
そこで、本発明は、対物レンズ部の動作信頼性を向上することができるとともに、装置全体の小型化を実現する光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明に係る光ピックアップ装置は、第１の光ビームを出射する第１の光源と、上記第１の光源から出射された光ビームを光学ディスクに集光して照射する第１の対物レンズと、上記光学ディスクの信号記録面から反射される戻りの光ビームを検出し、少なくともフォーカスエラー信号を生成するとともにＲＦ信号を検出する検出部と、上記対物レンズと上記光学ディスクの信号記録面との距離を一定に保つためのフォーカス制御手段とを備える第１の光学系と、上記第１の光ビームより波長の長い第２の光ビームを出射する第２の光源と、上記第２の光源から出射される第２の光ビームを集光して光学ディスクに照射する第２の対物レンズと、上記光学ディスクの信号記録面から反射される戻りの光ビームを検出し、上記光学ディスクの信号記録面と上記第２の対物レンズとの間隔を検出するギャップ検出手段とを有する第２の光学系と、上記第１の光学系の第１の対物レンズと上記第２の光学系の第２の対物レンズとが取り付けられた一のボビンと、上記ボビンを少なくとも上記第１の対物レンズ及び上記第２の対物レンズの光軸と平行なフォーカシング方向に移動させる駆動手段と、上記第１の光学系の検出部によって検出される上記フォーカスエラー信号及び上記ＲＦ信号と、上記第２の光学系の上記ギャップ検出手段により検出されるギャップ検出信号とに基づいて、上記第１の光学系の上記第１の対物レンズが上記光学ディスクの信号記録面に対しフォーカス制御可能な範囲から外れるフォーカス外れを検出するフォーカス外れ検出部とを有し、上記第１の光学系の第１の対物レンズは、上記第２の光学系の第２の対物レンズに対し光学ディスクに近接して配設され、 上記フォーカス外れ検出部からフォーカス外れ検出信号が出力されたとき、上記駆動手段を制御し、上記第１の光学系の上記第１の対物レンズをフォーカス制御可能な範囲に移動させるようにしたものである。
【００１４】
さらに、本発明に係る光ピックアップ装置において、上記第２の光学系は、上記光学ディスクに照射され、上記光学ディスクの信号記録面から反射された光ビームを検出する第１の検出素子から得られる検出出力に基づいて、当該第２の光学系の第２の対物レンズと上記光学ディスクの信号記録面との距離を一定に制御するフォーカス制御手段と、上記第２の光学系の第２の対物レンズの焦点距離の範囲内に上記光学ディスクの信号記録面が位置する状態で、上記光学ディスクの信号記録面から反射される光ビームを検出する第２の検出素子からの検出出力に基づいて上記第２の光学系の第２の対物レンズと上記光学ディスクの信号記録面との間の距離を検出するギャップ検出手段とを備える。
【００１５】
本発明に係る光ピックアップ装置は、第１の光学系により光学ディスクを再生する際、第２の光学系のギャップ検出手段が、第１の光学系の対物レンズと光学ディスクとの間隔を検出する。
【００１６】
さらに、本発明に係る光ピックアップ装置は、上記第２の光学系に設けられた第２の光源から出射される光ビームを上記光学ディスクに照射して上記光学ディスクに記録された情報の再生を行う際、上記ギャップ検出手段により検出される上記ギャップ検出信号とに基づいて上記駆動手段を制御し、上記第１の光学系の第１の対物レンズが上記光ディスクから離間する方向に移動させるようにした。
【００１７】
本発明に係る光ピックアップ装置は、第１の光学系が光学ディスクを再生する際に、外乱等によって、第１の対物レンズが光学ディスクの信号記録面に対しフォーカス制御可能な範囲から外れるフォーカス外れを生じさせたとき、第１の対物レンズをフォーカス制御可能な範囲に移動させることにより、第１の対物レンズが照射される光ビームを光学ディスクに対し合焦させるフォーカス制御を確実に実行できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態について、光ピックアップ装置を図面を参照して説明する。この光ピックアップ装置は、直径を１２０ｍｍ或いは８０ｍｍとなし、その厚さを１．２ｍｍとなし、主に音響信号を記録した第１の光ディスク６であるコンパクトディスク（ＣＤ）や情報信号の書き込み記録が可能とされるコンパクトディスク・レコーダブル（ＣＤ−Ｒ）の記録再生に用いられる。また、この光ピックアップ装置は、直径を１２０ｍｍとなし、ディスク基板の厚さを０．６ｍｍとなす２枚の光ディスクを貼り合わせて全体の厚さを１．２ｍｍとなし主に映像信号等の情報信号が第１の光ディスク６に比較して高密度に記録された第２の光ディスク７であるディジタルビデオディスク（ＤＶＤ）の記録及び／又は再生に用いられる。さらに、この光ピックアップ装置は、直径を１２０ｍｍとなし、ディスク基板の厚さを０．１ｍｍとなす光ディスクと、ディスク補強板とを貼り合わせて全体の厚さを１．２ｍｍとなし情報信号が第２の光ディスク７に比較して高密度に記録された第３の光ディスク８である高記録密度ディスクの記録及び／又は再生に用いられる。
【００１９】
本発明に係る光ピックアップ装置が適用されるＣＤ、ＣＤ−Ｒ、すなわち第１の光ディスク６は、信号記録面である反射面が、信号読み取り面からディスク厚み方向にほぼ１．１ｍｍの位置に形成されている。また、この光ピックアップ装置が適用されるＤＶＤ、すなわち第２の光ディスク７は、信号記録面である反射面が、信号読み取り面からディスク厚み方向にほぼ０．６ｍｍの位置に形成されている。また、この光ピックアップ装置が適用される高記録密度ディスク、すなわち第３の光ディスク８は、信号記録面である反射面が、信号読み取り面からディスク厚み方向にほぼ０．１ｍｍの位置に形成されている。
【００２０】
したがって、この光ピックアップ装置は、ディスク基板の厚さが異なることにより信号記録面のディスク厚み方向の位置が異なる第１、第２及び第３の光ディスク６、７、８から情報信号をそれぞれ再生することが可能な互換性を有している。
【００２１】
図１に示すように、この光ピックアップ装置１は、第３の光ディスクの再生を行う第１の光学系１１と、第１及び第２の光ディスク６、７の再生を行う第２の光学系１２とを備えている。
【００２２】
光ピックアップ装置１が備える第１の光学系１１は、図１に示すように、光路上の順に、６７０ｎｍ以下の短波長のレーザ光を出射する光源１６と、この光源１６から出射されたレーザ光を平行光にするコリメータレンズ１７と、レーザ光を回折して３ビームに分光する回折格子１８と、レーザ光を整形するアナモフィックプリズム１９と、レーザ光のＰ直線偏光及びＳ直線偏光に光路差を生じさせる１／２波長板２０と、直線偏光を円偏光にする１／４波長板２１と、レーザ光を第３の光ディスク８の信号記録面上に合焦させる２群対物レンズ部２２とを備えている。また、光源１６は、波長が６７０ｎｍ以下の例えば６３５ｎｍや５１５ｎｍ程度のレーザ光を出射する半導体レーザを有している。
【００２３】
２群対物レンズ部２２は、図１に示すように、第３の光ディスク８の信号読み取り面に臨む側に設けられた第１のレンズ２３（以下、先玉レンズ２３と称する。）と、この先玉レンズ２３に光軸を一致させて設けられた第２のレンズ２４（以下、後玉レンズ２４と称する。）とを有している。そして、この２群対物レンズ部２２は、先玉レンズ２３と後玉レンズ２４による開口数ＮＡが、０．７以上であり、例えば０．８５程度に設定されている。
【００２４】
また、この２群対物レンズ部２２は、図示しないが、第３の光ディスク８の厚みのばらつきにより発生する収差を低減するため、後玉レンズ２４に対して先玉レンズ２３を光軸方向に移動することによって、先玉レンズ２３及び後玉レンズ２４の光軸方向の離間距離を調整する調整手段を有している。
【００２５】
また、この第１の光学系１１は、図１に示すように、アナモフィックプリズム１９から出射されたレーザ光を反射して１／４波長板２１に入射させるとともに第３の光ディスク８からの反射レーザ光が通過する偏光ビームスプリッタ２５と、この偏光ビームスプリッタ２５を通過した反射レーザ光を集光するコリメータレンズ２６及びマルチレンズ２７と、第３の光ディスク８の信号記録面からの反射レーザ光を受光するフォトディテクタ２８とを備えている。
【００２６】
また、この第１の光学系１１は、図１に示すように、アナモフィックプリズム１９により反射された表面反射レーザ光を集光する集光レンズ２９と、この集光レンズ２９に集光されたレーザ光を受光して、受光量に基づいて光源１６から出射されるレーザ光の出力を自動調整する出力調整用フォトディテクタ３０とを備えている。
【００２７】
また、この光ピックアップ装置１が備える第２の光学系１２は、図１に示すように、波長が異なる２種類のレーザ光を出射するとともに第１及び第２の光ディスク６、７からの反射レーザ光をそれぞれ受光するレーザカプラ３１と、このレーザカプラ３１から出射されたレーザ光を平行光にするコリメータレンズ３２と、このコリメータレンズ３２を通過するレーザ光の一部を回折するホログラム素子３３と、このホログラム素子３３を通過したレーザ光を第１及び第２の光ディスク６、７の信号記録面に合焦させる対物レンズ３４とを備えている。また、ホログラム素子３３は、通過するレーザ光の一部を回折させることにより、回折レーザ光と非回折レーザ光とによって焦点位置を異ならせるように構成されている。
【００２８】
そして、この光ピックアップ装置１は、図２及び図３に示すように、第１の光学系１１の２群対物レンズ部２２及び第２の光学系１２の対物レンズ３４とがそれぞれ取り付けられるボビン３６と、このボビン３６を図２中矢印Ｘ1 方向及び矢印Ｘ2 方向と、図３中に示す矢印Ｙ1 方向及び矢印Ｙ2 方向との互いに直交する２軸方向に移動する電磁駆動機構３７を備えている。
【００２９】
ボビン３６は、図２に示すように、天板を有する略円筒状に形成され、中心部を支軸３９によって支持されている。そして、ボビン３６は、支軸３９の軸線方向に摺動可能であって支軸３９の軸回り方向に回動可能に支持されている。また、ボビン３６は、支軸３９が立設された支持基台４０上に、金属片５１とフォーカシング用マグネット４２及びトラッキング用マグネット４５によって構成された中立点支持機構によって中立位置に保持される。
【００３０】
このボビン３６には、２群対物レンズ部２２と対物レンズ３４が、光軸を互いに平行とされて設けられており、また２群対物レンズ部２２と対物レンズ３４が支軸３９を挟んで点対称な位置に設けられている。
【００３１】
また、ボビン３６には、図４に示すように、第１、第２及び第３の光ディスク６、７、８の回転中心Ｏ0 を通る直線Ｌ上に、２群対物レンズ部２２の第１の対物レンズ３４の中心Ｏ1 が位置するように取り付けられている。この直線Ｌは、光学ブロック４１の移動方向である図４中矢印Ｗ1 方向及び矢印Ｗ2 方向と平行とされている。したがって、このボビン３６には、２群対物レンズ部２２及び対物レンズ３４に跨って、第１、第２及び第３の光ディスク６、７、８のトラック方向Ｔが位置している。
【００３２】
なお、第１、第２及び第３の光ディスク６、７、８の回転中心Ｏ0 を通る直線Ｌ上に位置して２群対物レンズ部２２が配設されたが、この直線Ｌ上に対物レンズ３４の中心が位置するように配設してもよい。光ディスク６、７、８の回転中心Ｏ0 を通る直線Ｌ上に位置する２群対物レンズ部２２は、光ピックアップ装置１の位置によって記録トラックの傾きが変化しないため、光ディスク６、７、８のタンジェンシャル方向に対する２群対物レンズ部２２の変位量が少ない。したがって、直線Ｌ上に位置する２群対物レンズ部２２は、情報信号の検出方法等を設定する上で制約を受けなく、設定の自由度が大きい。
【００３３】
また、ボビン３６を支持する支持基台４０は、図４に示すように、光学ブロック４１上に取り付けられており、この光学ブロック４１が図示しない駆動軸及びガイド軸の軸線方向である図４中矢印Ｗ1 方向及び矢印Ｗ2 方向に移動自在に支持されている。すなわち、ボビン３６は、第１、第２及び第３の光ディスク６、７、８の径方向に亘るトラッキング方向に移動可能に設けられている。
【００３４】
ボビン３６は、電磁駆動機構３７によって駆動変位されることによって支軸３９の軸線方向に摺動され、さらに支軸３９の軸回り方向に回動される。すなわち、ボビン３６が支軸３９の軸線方向に摺動変位されることによって、２群対物レンズ部２２及び対物レンズ３４がその光軸と平行な第１の方向に駆動変位されて第１、第２又は第３の光ディスク６、７、８に対するフォーカシング制御が行われ、ボビン３６が支軸３９の軸回り方向に回動変位されることによって、２群対物レンズ部２２及び対物レンズ３４がその光軸と直交する第２の方向に駆動変位されて第１、第２又は第３の光ディスク６、７、８に対するトラッキング制御が行われる。
【００３５】
ボビン３６を駆動変位させる電磁駆動機構３７は、図２及び図３に示すように、フォーカシング用マグネット４２及びフォーカシング用ヨーク４３、４４とトラッキング用マグネット４５及びトラッキング用ヨーク４６とを有する磁気回路と、フォーカシング用コイル４８及びトラッキング用コイル４９とを備えて構成されている。この電磁駆動機構３７は、フォーカシング用コイル４８にフレキシブル・ケーブル５０を介してフォーカシングエラー信号が供給されることにより、ボビン３６を支軸３９の軸線方向に駆動変位させ、トラッキング用コイル４９にフレキシブル・ケーブル５０を介してトラッキングエラー信号が供給されることにより、ボビン３６を支軸３９の軸回り方向に回動変位させる。
【００３６】
また、この電磁駆動機構３７のトラッキング用コイル４９の内方には、図３に示すように、ボビン３６の中立位置を位置決めするための金属片５１が固定されて設けられている。ボビン３６は、金属片５１が単面２極分割されたトラッキング用マグネット４５の２極の境界に引きつけられることによって、第２の方向であるトラッキング方向の中立位置に位置決めされるとともに第１の方向であるフォーカシング方向の中立位置に位置決めされる。
【００３７】
また、この第１の光学系１１において、フォーカシングサーボ方法としては、いわゆる非点収差法（アスティグマ法）が用いられ、トラッキングサーボ方法としては、いわゆる３スポット（３ビーム）法が用いられている。この非点収差法は、第３の光ディスク８からの反射レーザ光を例えばシリンドリカルレンズを介して検出領域が４分割されたフォトディテクタによって検出し、各検出領域から得られる検出出力の和及び／又は差を求めることによって、レーザ光の信号記録面に対する合焦ずれ成分であるフォーカシングエラー信号を得るようにしたものである。また、３スポット法は、光源から出射される１本のレーザ光を回折格子等を用いて、１本の主レーザ光と２本の副レーザ光に分割し、記録トラックの中心に照射される主レーザ光の前後に２本の副レーザ光を照射する。主レーザ光の前後に照射された副レーザ光の反射レーザ光を、２つのフォトディテクタにより検出し、各フォトディテクタから得られる検出出力の差を求めることによって、主レーザ光の記録トラックに対するずれ成分であるトラッキングエラー信号を得るようにしたものである。なお、第１の光学系１１がトラッキングサーボ方法として３ビーム法を用いる場合には、２群対物レンズ部２２が、第３の光ディスク８の径方向に移動される送り動作時に第３の光ディスク８のタンジェンシャ方向の変位量による影響が少ないように、先玉レンズの中心Ｏ1 が直線Ｌ上に位置してボビン３６に取り付けられる構成が望ましい。
【００３８】
また、図示しないが、この光ピックアップ装置１を備えるディスクプレーヤは、第１、第２及び第３の光ディスク６、７、８が載置されるターンテーブルと、このターンテーブルを回転するスピンドルモータとを備えている。第１、第２及び第３の光ディスク６、７、８は、同一ターンテーブル上に載置されて回転される。
【００３９】
また、上述した第２の光学系１２が備えるレーザカプラ３１は、図５に示すように、例えば７６０〜８００ｎｍの波長のレーザ光を出射する第１の半導体レーザ５５と、例えば６３５〜６５０ｎｍの波長のレーザ光を出射する第２の半導体レーザ５６と、これら第１及び第２の半導体レーザ５５、５６の反射レーザ光を受光する第１のフォトディテクタ５７及び第２のフォトディテクタ５８と、第１及び第２の半導体レーザ５５、５６から出射されたレーザ光を反射するとともに第１又は第２の光ディスク６、７からの反射レーザ光が通過する光学プリズム５９とを有している。
【００４０】
第１のフォトディテクタ５７は、図６に示すように、第２の光ディスク７を再生する際にトラッキングエラー信号を得るために、８分割された検出領域５７ａ乃至５７ｈを有しており、また第２のフォトディテクタ５８は、短冊状に４分割された検出領域５８ａ乃至５８ｄを有している。また、第１及び第２のフォトディテクタ５７、５８は、対物レンズ３４の焦点からの距離が等しい位置に設けられている。
【００４１】
また、第１のフォトディテクタ５７は、ハーフミラーとなされており、この第１のフォトディテクタ５７が受光する反射レーザ光の一部を反射する。光学プリズム５９は、第１のフォトディテクタ５７に反射された反射レーザ光を、反射面５９ａにより反射させて、第２のフォトディテクタ５８に入射させる。すなわち、光学プリズム５９の反射面５９ａと第１及び第２の光ディスク６、７の信号記録面とは共役となされている。
【００４２】
そして、これら第１及び第２のフォトディテクタ５７、５８は、図７に示すように、第１又は第２の光ディスク６、７に対して対物レンズ３４がフォーカシング方向に移動することに伴って、各検出領域５７ａ乃至５７ｈ及び５８ａ乃至５８ｄ上の反射レーザ光のスポットが同心円状に変化する。
【００４３】
図７に示すように、第１又は第２の光ディスク６、７に対して対物レンズ３４が遠ざかると第１のフォトディテクタ５７上のスポット径が徐々に小さくなり、この第１のフォトディテクタ５７上に焦点を結び、第１又は第２の光ディスク６、７に対して対物レンズ３４が更に遠ざかると第１のフォトディテクタ５７上のスポット径が大きくなって焦点が外れる。また、第１又は第２の光ディスク６、７に対して対物レンズ３４が近づくと、第２のフォトディテクタ５８上のスポット径が小さくなり、逆に第１のフォトディテクタ５７上のスポット径が大きくなる。
【００４４】
そして、差動３分割法を用いた場合、第１及び第２のフォトディテクタ５７、５８上の各スポット径は、図７中Ａに示す状態が第１又は第２の光ディスク６、７に対して対物レンズ３４が遠い位置の状態であり、また図７中Ｂに示す状態が第１又は第２の光ディスク６、７に対して対物レンズ３４が合焦位置の状態であり、さらに図７中Ｃに示す状態が第１又は第２の光ディスク６、７に対して対物レンズ３４が近い位置の状態である。
【００４５】
これら第１及び第２のフォトディテクタ５７、５８によれば、フォーカシングエラー信号Ｆが、各検出領域５７ａ乃至５７ｈ及び５８ａ乃至５８ｄの差分を求めて、
Ｆ＝｛（５７ａ＋５７ｂ）＋（５７ｃ＋５７ｄ）＋５８ｃ＋５８ｄ｝−｛５８ａ＋５８ｂ＋（５７ｅ＋５７ｆ）＋（５７ｇ＋５７ｈ）｝
を算出することにより得られる。そして、第１及び第２のフォトディテクタ５７、５８は、第１又は第２の光ディスク６、７に対して対物レンズ３４を合焦させるため、フォーカシングエラー信号Ｆのゼロクロスを検出している。
【００４６】
また、差動３分割法においては、第１及び第２のフォトディテクタ５７、５８の内側の検出領域５７ｅ、５７ｆ、５７ｇ、５７ｈ及び５８ｃ、５８ｄと、外側の検出領域５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄ及び５８ａ、５８ｂとの各検出出力の差分を求めたのちに、第１のフォトディテクタ５７と第２のフォトディテクタ５８との検出出力の差分を求めている。したがって、合焦時には、第１及び第２のフォトディテクタ５７、５８の検出出力が各々０となる。
【００４７】
また、これら第１及び第２のフォトディテクタ５６、５７の検出領域５７ａ乃至５７ｄ及び５８ａ、５８ｂに隣接する位置には、第３の光ディスク８と２群対物レンズ部２２との離間距離を検出する第１及び第２のギャップ検出用フォトディテクタ６１、６２がそれぞれ設けられている。これらギャップ検出用フォトディテクタ６１、６２は、図６に示すように、２分割された検出領域６１ａ、６１ｂ及び６２ａ、６２ｂを有しており、各検出領域６１ａ、６１ｂ及び６２ａ、６２ｂが、第１及び第２のフォトディテクタ５６、５７の検出領域５７ａ乃至５７ｈ及び５８ａ乃至５８ｄを挟み込むように設けられている。
【００４８】
そして、第２の光学系１２は、第１及び第２のギャップ検出用フォトディテクタ６１、６２の検出信号に応じて、第１の光学系１１の２群対物レンズ部２２のフォーカシングサーボを行う。第２の光学系１２は、第１の光学系１１のフォーカシングサーボの引き込み範囲に比して広い引き込み範囲を有している。
【００４９】
また、第１及び第２のギャップ検出用フォトディテクタ６１、６２は、第３の光ディスク８が対物レンズ３４の焦点距離の範囲内に位置する状態で、第３の光ディスク８からの反射レーザ光を受光することにより、第３の光ディスク８と２群対物レンズ部２２の離間距離の検出を行う。
【００５０】
なお、上述した第２の光学系１２は、第１及び第２の光ディスク６、７をそれぞれ再生することが可能とされるが、第２の光学系１２をギャップ検出手段としてのみに用いる場合には、例えば第１の光ディスク６を再生可能な一般的な光ピックアップユニットを、対物レンズの倍率を変更することにより流用することもできる。光ピックアップユニットにおいて、対物レンズは一般的に横倍率が４．０〜５．５倍程度とされており、またフォーカシングサーボの引き込み範囲は±５〜１５μｍ程度に設定されている。フォーカシングサーボ方法として、いわゆる非点収差法や差動３分割法などが用いられている光学系では、フォーカシングサーボの引き込み範囲が、対物レンズの前方側と後方側の２箇所の焦点位置の距離に依存するため、光学的に対物レンズの縦倍率に関係する。
【００５１】
そして、この光ピックアップユニットのフォーカシングサーボの引き込み範囲を広げるためには、対物レンズの横倍率を小さくすることにより実現できる。したがって、対物レンズは、縦倍率＝（横倍率）2 であることより縦倍率が１６〜３０倍であり、±０．２ｍｍの引き込み範囲にするには、第１のフォトディテクタと第２のフォトディテクタとの空気換算距離を０．７４とすれば、
√｛０．７４／（０．２×２×２）｝＝１
となり、横倍率が１倍の対物レンズを使用することで、フォーカシングサーボの引き込み範囲を±０．２ｍｍ＝２００μｍに広げることができる。
【００５２】
すなわち、第１の光学系１１のフォーカシングサーボの引き込み範囲に比して広いフォーカシングサーボの引き込み範囲を有する第２の光学系１２としては、一般的な光ピックアップユニットの対物レンズを、横倍率が１倍程度の対物レンズに差し替えることによって、容易且つ安価に製造することができる。
【００５３】
また、対物レンズの横倍率を変更した場合には、トラックピッチがカットオフ以下になるため、フォーカシングサーボ方法として、いわゆる３分割法などの他の方法を用いてもよい。
【００５４】
以上のように構成された光ピックアップ装置１について、第１の光学系１１が第３の光ディスク８を再生する動作、及び第２の光学系１２が第１及び第２の光ディスク６、７を再生する動作をそれぞれ説明する。
【００５５】
まず、光ピックアップ装置１を備えるディスクプレーヤは、図示しないディスク判別手段によって、装填された光ディスクが、第１、第２又は第３の光ディスク６、７、８であるかを判別する。ディスク判別手段の判別信号に応じて、光ピックアップ装置１は、第３の光ディスク８を再生する場合、第１の光学系１１が例えば波長５１５ｎｍのレーザ光を出射する。
【００５６】
光ピックアップ装置１は、第３の光ディスク８を再生する場合、第２の光学系１２が、第３の光ディスク８と２群対物レンズ部２２との間隔を検出するためのギャップ検出用光学系として働き、レーザカプラ３１から出射されたレーザ光が第３の光ディスク８に反射され、反射レーザ光をギャップ検出用フォトディテクタ６１、６２が受光することによって、第３の光ディスク８と２群対物レンズ部２２との離間距離を検出する。
【００５７】
そして、光ピックアップ装置１は、第１の光学系１１のフォーカシングサーボの引き込み範囲を２群対物レンズ部２２が大きく外れてしまったとき、フォーカシングエラー信号が０に近づくが、ＲＦ信号の出力が減少することなどにより合焦点に対する２群対物レンズ部２２の位置を検出する。
【００５８】
光ピックアップ装置１は、図８に示すように、第２の光学系１２のギャップ検出用フォトディテクタ６１、６２が出力するギャップサーボ信号Ｓ1 と、第１の光学系１１が出力するフォーカシングエラー信号Ｓ3 及びＲＦ信号Ｓ2 とに基づいて、フォーカス外れ検出部６５が２群対物レンズ部２２のフォーカス外れ信号を出力して、フォーカス制御部６６が第１の光学系１１に制御信号を出力することによって、２群対物レンズ部２２がフォーカシングサーボの引き込み範囲内に移動される。したがって、第１の光学系１１は、第３の光ディスク８に対して２群対物レンズ部２２をフォーカシング制御することができる。そして、光ピックアップ装置１は、第１の光学系１１によって２群対物レンズ部２２の先玉レンズ２３のトラッキング制御が行われて、第１の光学系１１が第３の光ディスク８である高記録密度ディスクから情報信号を再生する。
【００５９】
また、光ピックアップ装置１は、第２の光学系１２が第１又は第２の光ディスク６、７を再生する際、第１の光学系１１の２群対物レンズ部２２の対物レンズ３４を第１又は第２の光ディスク６、７から遠ざかる方向に移動させて退避させる。したがって、第２の光学系１２は、ギャップ検出用フォトディテクタ６１、６２による検出信号に応じて、第１又は第２の光ディスク６、７と２群対物レンズ部２２との衝突を防止する。
【００６０】
そして、光ピックアップ装置１は、第１の光ディスク６を再生する場合、第２の光学系１２の第１の半導体レーザ５５から例えば波長７８０ｎｍのレーザ光が出射され、第２の光学系１２によって対物レンズ３４のフォーカシング制御及びトラッキング制御が行われて、第２の光学系１２が第１の光ディスク６であるＣＤやＣＤ−Ｒ等から情報信号を再生する。
【００６１】
また、光ピックアップ装置１は、第２の光ディスク７を再生する場合、第２の光学系１２が、レーザカプラ３１の第２の半導体レーザ５６から例えば波長６３５ｎｍのレーザ光が出射され、第２の光学系１２によって対物レンズ３４のフォーカシング制御及びトラッキング制御が行われて、第２の光学系１２が第２の光ディスク７であるＤＶＤから情報信号を再生する。
【００６２】
上述したように、光ピックアップ装置１によれば、第１の光学系１１が第３の光ディスク８を再生する際に、外乱が加わることで２群対物レンズ部２２がフォーカシングサーボの引き込み範囲を外れた場合でも、第２の光学系１２が２群対物レンズ部２２を速やかに第１の光学系１１のフォーカシングサーボの引き込み範囲内に戻すことができる。したがって、この光ピックアップ装置１によれば、第３の光ディスク８と２群対物レンズ部２２の衝突を確実に防止することができる。
【００６３】
また、この光ピックアップ装置１によれば、同一ボビン３６上に２群対物レンズ部２２及び対物レンズ３４が配設されたことによって、装置全体の小型化を図ることができる。
【００６４】
なお、上述した光ピックアップ装置１は、２群対物レンズ２２及び対物レンズ３４を取り付けたボビン３６が支軸３９を中心として回動するように構成されたが、基端側を固定部に支持された複数本の線状をなす弾性支持部材の先端側にボビンを支持することによって、ボビンに取り付けられた２群対物レンズ部２２及び対物レンズ３４がその光軸と平行な方向及びその光軸と直交する方向に駆動変位されるように構成したものであってもよい。このような光ピックアップ装置２について、図面を参照して以下説明する。なお、この光ピックアップ装置２において、上述した光ピックアップ装置１と同一部材については、同一符号を付して説明を省略する。
【００６５】
図９及び図１０に示すように、この光ピックアップ装置２が備えるボビン７１は、矩形状に形成され、２群対物レンズ部２２及び対物レンズ３４が長手方向に並列して取り付けられている。ボビン７１には、２群対物レンズ部２２の先玉レンズ２３の中心Ｏ1 が、第１、第２及び第３の光ディスク６、７、８の回転中心Ｏ0 を通る直線Ｌ上に位置して取り付けられている。
【００６６】
また、ボビン７１は、光学ブロック４１上に取り付けられる支持基台７２上に設けられた固定部７３に基端部が固定され、２群対物レンズ部２２及び対物レンズ３４の光軸と略々直交する方向に延長された複数の線状をなす弾性支持部材７４ａ、７４ｂ及び７５ａ、７５ｂによって長手方向の相対向する両側を支持されることによって、２群対物レンズ部２２及び対物レンズ３４の光軸と平行な第１の方向であるフォーカシング方向、及び２群対物レンズ部２２及び対物レンズ３４の光軸と直交する第２の方向であるトラッキング方向に移動可能に支持されている。
【００６７】
ボビン７１を移動可能に支持する複数の弾性支持部材７４ａ、７４ｂ及び７５ａ、７５ｂは、リン青銅等の弾性を有する線状をなす金属材料によって形成されている。そして、ボビン７１は、図９に示すように、２群対物レンズ部２２及び対物レンズ３４が並列する長手方向の相対向する両側に突設した支持部７６、７７に弾性支持部材７４ａ、７４ｂ及び７５ａ、７５ｂの先端部が固定されることにより、２群対物レンズ部２２及び対物レンズ３４の光軸と平行な方向のフォーカシング方向及び２群対物レンズ部２２及び対物レンズ３４の光軸と直交する方向のトラッキング方向に移動可能に支持される。
【００６８】
そして、基端部を固定部７３に固定された弾性支持部材７４ａ、７４ｂ及び７５ａ、７５ｂによって片持ち支持されたボビン７１は、電磁駆動機構７９によって、２群対物レンズ部２２及び対物レンズ３４の光軸と平行な方向のフォーカシング方向及び２群対物レンズ部２２及び対物レンズ３４の光軸と直交する方向のトラッキング方向に駆動変位される。
【００６９】
すなわち、ボビン７１を支持する弾性支持部材７４ａ、７４ｂ及び７５ａ、７５ｂと電磁駆動機構７９により、２群対物レンズ部２２及び対物レンズ３４を互いに直交するフォーカシング方向及びトラッキング方向の２軸方向に駆動変位させる駆動機構を構成する。
【００７０】
２群対物レンズ部２２及び対物レンズ３４の駆動機構を構成する電磁駆動機構７９は、図９及び図１０に示すように、ボビン７１の外周に亘って巻回されて取り付けられたフォーカシング用コイル８３と、このフォーカシング用コイル８３上に重ねてボビン７１の一側面に一対ずつ取り付けられた平板な矩形状に巻回されたトラッキング用コイル８５ａ、８５ｂ及び８６ａ、８６ｂと、これらコイル８３、８４、８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂに対向して配置される一対のマグネット８７、８８と、これらマグネット８７、８８を支持する矩形状をなすヨーク８９、９０とを備える。そして、各マグネット８７、８８は、図９及び図１０に示すように、各ヨーク８９、９０に、フォーカシング用コイル８３及びトラッキング用コイル８５ａ、８５ｂ及び８６ａ、８６ｂと対向する面側に接着剤などを用いて取り付けられている。
【００７１】
このような構成を有する電磁駆動機構７９のフォーカシング用コイル８３にフォーカシングエラー信号に応じた駆動電流が供給されると、この駆動電流とマグネット８７、８８からの磁束との作用によって、ボビン７１が２群対物レンズ部２２及び対物レンズ３４の光軸と平行な方向に駆動変位され、２群対物レンズ部２２及び対物レンズ３４のフォーカシング制御が行われる。また、トラッキング用コイル８５ａ、８５ｂ及び８６ａ、８６ｂにトラッキングエラー信号に応じた駆動電流が供給されると、この駆動電流とマグネット８７、８８からの磁束との作用によって、ボビン７１が２群対物レンズ部２２及び対物レンズ３４の光軸と直交する方向に駆動変位され、２群対物レンズ部２２及び対物レンズ３４のトラッキング制御が行われる。
【００７２】
また、上述した光ピックアップ装置１、２は、第２の光学系１２が、第１及び第２のフォトディテクタ５７、５８の外周側に隣接して設けられた第１及び第２のギャップ検出用フォトディテクタ６１、６２を備え、これらギャップ検出用フォトディテクタ６１、６２が、第１及び第２のフォトディテクタ５７、５８が受光する反射レーザ光のスポットの外周側部分を受光するように構成されたが、第１及び第２のフォトディテクタを有するレーザカプラと、このレーザカプラと独立したギャップ検出用フォトディテクタとを備える構成としてもよい。
【００７３】
この他の第２の光学系は、図１１に示すように、反射レーザ光を通過させるとともに一部を反射するハーフミラー９５と、このハーフミラー９５により反射された反射レーザ光を受光する第１及び第２のフォトディテクタ９６、９７を有するレーザカプラ９８と、ハーフミラー９５を通過した反射レーザ光を受光するギャップ検出用フォトディテクタ９９とを備えて構成される。すなわち、この光学系は、ハーフミラー９５及びギャップ検出用フォトディテクタ９９を光路に付加するだけで、一般的なレーザカプラを流用して容易に製造することができる。
【００７４】
なお、上述した光ピックアップ装置１、２の第１の光学系１１は、トラッキングエラー信号を検出する検出方法として３スポット法が採用されたが、いわゆる１スポット法（１ビーム法）が用いられてもよい。
【００７５】
また、本発明に係る光ピックアップ装置は、光学ディスクとして、ＣＤ、ＤＶＤ、高記録密度ディスク等の光ディスクに適用されたが、例えば光磁気ディスクや光記録カード等の他の光記録媒体に適用されてもよい。
【００７６】
【発明の効果】
上述したように本発明に係る光ピックアップ装置によれば、ギャップ検出手段により光学ディスクと対物レンズ部との離間距離が検出されるため、光学ディスクと対物レンズ部との衝突が防止されて、対物レンズ部の動作信頼性を向上することができる。また、この光ピックアップ装置によれば、同一ボビン上に対物レンズ部及び対物レンズが配設されたことによって、装置全体の小型化を図ることができる。
【００７７】
また、本発明に係る光ピックアップ装置は、信号記録面の厚さ方向の位置が異なる他の仕様の光学ディスクを再生することができる。
【００７８】
さらに、本発明に係る光ピックアップ装置は、第１の光学系が光学ディスクを再生する際、ギャップ検出手段によって、対物レンズ部がフォーカシングサーボの引き込み範囲を外れたときに、第１の光学系のフォーカシングサーボの引き込み範囲内に速やかに移動することが可能とされるため、光学ディスクと対物レンズ部との衝突を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ピックアップ装置の第１の光学系及び第２の光学系を示す模式図である。
【図２】上記光ピックアップ装置が備えるボビン及び電磁駆動機構を示す平面図である。
【図３】上記ボビン及び電磁駆動機構を示す側面図である。
【図４】上記光ピックアップ装置が備える２群対物レンズ部と対物レンズの位置を示す平面図である。
【図５】光ピックアップ装置の第２の光学系が備えるレーザカプラを示す模式図である。
【図６】上記レーザカプラの第１及び第２のフォトディテクタとギャップ検出用フォトディテクタを示す平面図である。
【図７】上記第１及び第２のフォトディテクタの受光状態を説明するために示す図である。
【図８】光ピックアップ装置におけるフォーカシング制御を説明するために示すブロック図である。
【図９】他のボビン及び電磁駆動機構を示す平面図である。
【図１０】上記他のボビン及び電磁駆動機構を示す側面図である。
【図１１】他の第２の光学系を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 光ピックアップ装置、６ 第１の光ディスク、７ 第２の光ディスク、８ 第３の光ディスク、１１ 第１の光学系、１２ 第２の光学系、２２ ２群対物レンズ部、２３ 第１のレンズ、２４ 第２のレンズ、３４ 対物レンズ、３６ ボビン、３７ 電磁駆動機構、６１ 第１のギャップ検出用フォトディテクタ、６２ 第２のギャップ検出用フォトディテクタ

Claims (3)

  1. 第１の光ビームを出射する第１の光源と、上記第１の光源から出射された光ビームを光学ディスクに集光して照射する第１の対物レンズと、上記光学ディスクの信号記録面から反射される戻りの光ビームを検出し、少なくともフォーカスエラー信号を生成するとともにＲＦ信号を検出する検出部と、上記対物レンズと上記光学ディスクの信号記録面との距離を一定に保つためのフォーカス制御手段とを備える第１の光学系と、
    上記第１の光ビームより波長の長い第２の光ビームを出射する第２の光源と、上記第２の光源から出射される第２の光ビームを集光して光学ディスクに照射する第２の対物レンズと、上記光学ディスクの信号記録面から反射される戻りの光ビームを検出し、上記光学ディスクの信号記録面と上記第２の対物レンズとの間隔を検出するギャップ検出手段とを有する第２の光学系と、
    上記第１の光学系の第１の対物レンズと上記第２の光学系の第２の対物レンズとが取り付けられた一のボビンと、
    上記ボビンを少なくとも上記第１の対物レンズ及び上記第２の対物レンズの光軸と平行なフォーカシング方向に移動させる駆動手段と、
    上記第１の光学系の検出部によって検出される上記フォーカスエラー信号及び上記ＲＦ信号と、上記第２の光学系の上記ギャップ検出手段により検出されるギャップ検出信号とに基づいて、上記第１の光学系の上記第１の対物レンズが上記光学ディスクの信号記録面に対しフォーカス制御可能な範囲から外れるフォーカス外れを検出するフォーカス外れ検出部とを有し、
    上記第１の光学系の第１の対物レンズは、上記第２の光学系の第２の対物レンズに対し光学ディスクに近接して配設され、
    上記フォーカス外れ検出部からフォーカス外れ検出信号が出力されたとき、上記駆動手段を制御し、上記第１の光学系の上記第１の対物レンズをフォーカス制御可能な範囲に移動させるようにしたことを特徴とする光ピックアップ装置。
  2. 上記第２の光学系は、上記光学ディスクに照射され、上記光学ディスクの信号記録面から反射された光ビームを検出する第１の検出素子から得られる検出出力に基づいて、当該第２の光学系の第２の対物レンズと上記光学ディスクの信号記録面との距離を一定に制御するフォーカス制御手段と、
    上記第２の光学系の第２の対物レンズの焦点距離の範囲内に上記光学ディスクの信号記録面が位置する状態で、上記光学ディスクの信号記録面から反射される光ビームを検出する第２の検出素子からの検出出力に基づいて上記第２の光学系の第２の対物レンズと上記光学ディスクの信号記録面との間の距離を検出するギャップ検出手段とを備える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. 上記第２の光学系に設けられた第２の光源から出射される光ビームを上記光学ディスクに照射して上記光学ディスクに記録された情報の再生を行う際、上記ギャップ検出手段により検出される上記ギャップ検出信号に基づいて上記駆動手段を制御し、上記第１の光学系の第１の対物レンズを上記光学ディスクから離間する方向に移動させるようにしたことを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ装置。
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