JPH0421930A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光ピックアップ装置に関する。

従来の技術 従来における光ピックアップ装置の一例を第１５図に基
づいて説明する。半導体レーザ１から出射された光は、
カップリングレンズ２により平行光とされ、ビームスプ
リッタ３を透過して対物レンズ４により集光されること
によって光情報記録媒体としての光ディスク５の表面に
約１μｍの微小な光スポットを形成し、これにより、情
報の記録等を行うことができる。また、光ディスク５か
らの反射光は、ビームスプリッタ３により反射されて信
号検出光学系６内に導かれ、集光レンズ７により集束光
とされる。そして、この集束光は光束分離プリズムとし
てのフーコープリズム８によってほぼ光束の中心から２
分割される。その２分割された光のうち、一方の光束は
２分割受光面ａ。

ｂを有する第一受光素子９に受光され、その他方の光束
は２分割受光面ｃ、ｄを有する第二受光素子１０に受光
される。このように光ディスク５からの反射光が２つの
受光素子に検出されることによって、情報の再生信号や
、フォーカスエラー信号、トラックエラー信号の検出を
行うことができる。

発明が解決しようとする課題 上述したような従来の装置において、フォーカスエラー
信号Ｆｏは、周知のフーコー法（ダブルナイフェツジ法
）により検出することができその検出感度は一般に高い
ものとなっている。そのフォーカスエラー信号ＦＯの算
出方法としては、第一受光素子９の受光面ａ、ｂにより
検出される受光量をＳａ、Ｓｂとし、第二受光素子１ｏ
の受光面ｃ、ｄにより検出される受光量をＳｃ、Ｓｄと
すると、 Ｆｏ＝Ｓａ＋Ｓｄ−（Ｓｂ十Ｓｃ） により求めることができる。

しかし、このような焦点検出方法では、受光素子９，１
０上の光スポットとこの光スポットの照射されている受
光素子９，１０自身の相対的位置精度が厳しく、組付調
整誤差によって検出感度が大幅にばらつくという問題が
ある。すなわち、第１６図における第一受光素子９又は
第二受光素子１０上の光スポットＳｌ、Ｓ２と第一受光
素子９又は第二受光素子１０自身が光軸方向にずれると
、第１７図に示すように、フォーカスエラー信号の検出
感度が著しく低下することになり、正常な信号検出を行
うことができなくなる。この場合、光スポットが光軸方
向にずれて組付けられる大きな要因としては、以下に述
べるようなものが考えられる。

まず、その第一に、半導体レーザ１とカップリングレン
ズ２との間の距離がばらつくということである。例えば
、その距離に０　、１　ｍｍの誤差がある時、受光素子
９，１０上での光軸方向のずれ量Δは、カップリングレ
ンズ２の焦点距離ｆ＝１５ｍｍ、集光レンズ７の焦点距
離ｆ＝８０ｍｍとすると、Δ＝０．ＩＸ（８０／１５）
”＝２．８４ｍｍとなる。

これにより、フォーカスエラー信号の検出感度は、第１
７図からほぼピーク時の５０％に低下してしまうことに
なる。また、その第二に、集光レンズ７の焦点距離ｆが
ばらつくということである。例として、集光レンズ７の
焦点距離ｆ＝８０ｍｍとすると、光学系の寸法が非常に
長くなってしまうため、通常の場合、凸レンズと凹レン
ズとを組合せて小型化を図っている。このためそれら凸
レンズと凹レンズとの間隔がばらつくと、凸レンズと凹
レンズとによって合成された焦点距離ｆがばらつくこと
になる（ここでは、通常、１ｍｍ程度ばらつく）。この
ように光学系の組付調整誤差によって焦点検出感度が大
幅にばらつくことになってしまう。

課題を解決するための手段 そこで、このような問題点を解決するために、請求項１
記載の発明では、半導体レーザから出射された光をカッ
プリングレンズにより平行光とし、この平行光をビーム
スプリッタを介して対物レンズにより集光して光情報記
録媒体上に微小なスポットを形成することにより情報の
記録等を行うと共に、前記光情報記録媒体からの反射光
を前記ビームスプリッタを介して信号検出光学系内に導
き光束分離プリズムにより分離して受光素子に検出する
ことにより情報の再生やフォーカスエラー信号、トラッ
クエラー信号の検出を行う光ピックアップ装置において
、前記光情報記録媒体からの反射光が前記信号検出光学
系内に導かれた光路上に球面収差の強調されたレンズ面
を有する非球面集光レンズを配設し、この非球面集光レ
ンズを透過した光を前記光束分離プリズムを介して前記
受光素子に導くように設定した。

また、請求項２記載の発明では、半導体レーザから出射
された光をカップリングレンズにより平行光とし、この
平行光をビームスプリッタを介して対物レンズにより集
光して光情報記録媒体上に微小なスポットを形成するこ
とにより情報の記録等を行うと共に、前記光情報記録媒
体からの反射光を前記ビームスプリッタを介して信号検
出光学系内に導き光束分離プリズムにより分離して受光
素子に検出することにより情報の再生やフォーカスエラ
ー信号、トラックエラー信号の検出を行う光ピックアッ
プ装置において、前記光情報記録媒体からの反射光が前
記信号検出光学系内に導かれた光路上に少なくとも２つ
の焦点部が形成されたレンズ面を有する多焦点レンズを
配設し、この多焦点レンズを透過した光を前記光束分離
プリズムを介して前記受光素子に導くように設定した。

さらに、請求項３記載の発明では、半導体レーザから出
射された光をカップリングレンズにより平行光とし、こ
の平行光をビームスプリッタを介して対物レンズにより
集光して光情報記録媒体上に微小なスポットを形成する
ことにより情報の記録等を行うと共に、前記光情報記録
媒体からの反射光を前記ビームスプリッタを介して信号
検出光学系内に導き光束分離プリズムにより分離して受
光素子に検出することにより情報の再生やフォーカスエ
ラー信号、トラックエラー信号の検出を行う光ピックア
ップ装置において、前記光情報記録媒体からの反射光が
前記信号検出光学系内に導かれた光路上に凸部と凹部が
交互に連続して形成されたレンズ面を有する光学素子を
配設し、この光学素子を透過した光を集光レンズにより
集光して前記光束分離プリズムを介して前記受光素子に
導くように設定した。

作用 請求項１記載の発明により、非球面集光レンズの球面収
差の強調されたレンズ面を通過した光は、受光素子前後
の光軸方向に沿って複数個の集光点をもつようになり、
これにより、受光素子の光軸方向への集光点が分散され
るため、光ピックアップの組付誤差による受光素子上の
光スポットの光軸方向のずれに対するフォーカスエラー
信号の検出感度のばらつきを大幅に低減させることが可
能となる。

請求項２記載の発明により、多焦点レンズの少なくとも
２つの焦点部が形成されたレンズ面を通過した光は、受
光素子前後の光軸方向に沿って複数個の集光点をもつよ
うになり、これにより、受光素子の光軸方向への集光点
が分散されるため、光ピックアップの組付誤差による受
光素子上の光スポットの光軸方向のずれに対するフォー
カスエラー信号の検出感度のばらつきを大幅に低減させ
ることが可能となる。

請求項３記載の発明により、光学素子の凸部と凹部が交
互に連続して形成されたレンズ面を通過した光は、受光
素子前後の光軸方向に沿って複数個の集光点をもつよう
になり、これにより、受光素子の光軸方向への集光点が
分散されるため、光ピックアップの組付誤差による受光
素子上の光スポットの光軸方向のずれ゛に対するフォー
カスエラー信号の検出感度のばらつきを大幅に低減させ
ることが可能となる。

実施例 まず、請求項１記載の発明の一実施例を第１図ないし第
５図に基づいて説明する。なお、従来技術（第１５図参
照）と同一部分についての説明は省略し、その同一部分
については同一符号を用いる。

ここでは、光ディスク５からの反射光がビームスプリッ
タ３を介して信号検出光学系６内に導かれた光路上に、
球面収差の強調されたレンズ面１１を有する非球面集光
レンズ１２を配設したちのである。そして、この非球面
集光レンズ１２を透過した光は、光束分離プリズムとし
てのフーコープリズム８により２分割された光束となり
、これら２分割された光束は、受光素子としての第一受
光素子９及び第二受光素子１ｏにそれぞれ導かれるよう
になっている。これら第−及び第二受光素子９，１０に
照射される光スポットＳｌ、Ｓ２の形状は第３図に示す
ようなものとなる。

第２図は、その非球面集光レンズ１２の形状を示すもの
であり、従来の集光レンズ７（第１５図参照）に比べ、
そのレンズ面１１の形状は、球面収差の強調されたもの
となっている。このため非球面集光レンズ１２に入射し
た光束は、レンズ面１１の高さ方向すなわち中央部１１
ａと両端部１１ｂとは集光点の位置が異なるものとなっ
ており、これにより、その非球面集光レンズ１２を透過
した光は、第一受光素子９及び第二受光素子１０の前後
の光軸方向の位置では、集光点が無数に分散された状態
で存在することになる。

そして、それら第一受光素子９及び第二受光素子１０に
よって検出されるフォーカスエラー信号Ｆｏは、従来の
場合と同様にして、 Ｆｏ＝Ｓａ＋Ｓｄ−（Ｓｂ＋Ｓｃ）　　−（１）により
求めることができる。

この場合、第一、第二受光素子９，１０に対する光スポ
ットＳｌ、Ｓ２の光軸方向のずれ量とフォーカスエラー
信号の検出感度比との関係を示すと、第４図に示すよう
な実線の波形Ａとなる。また、破線で示す波形Ｂは、個
々の集光点のみの光束により焦点検出を行った時の検出
感度比の様子を示すものであり、実際には集光点は無数
に存在するがここでは大まかに４つの波形のみで表わし
ている。

従って、この第４図からもわかるように、第−及び第二
受光素子９，１０が光軸ずれ量Δ＝０の位置から組付調
整誤差によって、それら受光素子９．１０と光スポット
Ｓｌ、Ｓ２との間の光軸ずれ量Δが±３ｍｍとなったと
してもその焦点検出感度（波形Ａ）はほとんど変化しな
い。これにより、光ピックアップの組付誤差による受光
素子９，１０上の光スポットＳｌ、Ｓ２の光軸方向のず
れに対する焦点検出感度のばらつきを大幅に低減させる
ことができる。

なお、本実施例では、非球面集光レンズ１２を用いたが
、この他に第５図に示すようにメニスカスレンズ１３を
用いても同様な効果を得ることができる。また、フォー
カスエラー信号は、フーコー法のみならず、信号検出光
学系に集光レンズを用いる方式、例えばナイフェツジ法
や非点収差法などによって検出しても同様な効果を得る
ことができる。

次に、請求項２記載の発明の一実施例を第６図ないし第
９図に基づいて説明する。なお、請求項１記載の発明と
同一部分については同一符号を用いる。

ここでは、光ディスク５からの反射光がビームスプリッ
タ３を介して信号検出光学系６内に導かれた光路上に、
２つの焦点部が形成されたレンズ面１４を有する多焦点
レンズとしての２焦点レンズ１５を配設したものである
。そして、この２焦点レンズ１５を透過した光は、フー
コープリズム８により２分割された光束となり、これら
２分割された光束は、第一受光素子９及び第二受光素子
１０にそれぞれ導かれるようになっている。これら２つ
の受光素子９，１ｏに照射される光スポットＳｌ、Ｓ２
の形状は第８図に示すようなものとなる。

第７図は、２焦点レンズ１５の形状を拡大して示すもの
であり、レンズ面１４には焦点ｆ、、　　ｆ２の焦点部
がレンズの高さ方向に沿って交互に形成されている。こ
の２焦点レンズ１５を透過した光束は、第−及び第二受
光素子９，１０の光軸方向の前後の位置に集光点を有す
るようになっている。

今、例として、ｆ、＝７７ｍｍ、ｆ２＝８３ｍｍとする
と、ｆ、の焦点部によってできる集光点の位置は、第−
及び第二受光素子９，１０の３’ｍｍ手前の位置にあり
、その焦点検出感度比は第９図の破線で示す波形Ｃとな
る。また、ｆ２の焦点部によってできる集光点の位置は
、第−及び第二受光素子９．１０の３ｍｍ後方の位置に
あり、その焦点検出感度比は第９図の破線で示す波形り
となる。これにより、フォーカスエラー信号Ｆｏの焦点
検出感度比は第９図の実線で示す波形ＥとなりそのＦ。

の値は前述した（１）式により算出することができる。

従って、フォーカスエラー信号Ｆｏは、第９図の正規の
位置（光軸ずれ量Δ＝０）から組付調整誤差によって、
第−及び第二受光素子９，１０と光スポットＳｌ、Ｓ２
との間の光軸方向へのずれ量Δが±３ｍｍだけずれたと
しても、その先軸方向へのずれの影響を受けずに正確に
検出することが可能である。

なお、本実施例では、２焦点レンズ１５を用いたが、こ
の他に、３焦点レンズ、４焦点レンズ等の多焦点レンズ
も用いることができる。また、フォーカスエラー信号は
、フーコー法のみならず、信号検出光学系６に集光レン
ズを用いる方式、例えばナイフェツジ法や非点収差法な
どによって検出しても同様な効果を得ることができる。

次に、請求項３記載の発明の一実施例を第１０図ないし
第１４図に基づいて説明する。なお、請求項１記載の発
明と同一部分については同一符号を用いる。

ここでは、光ディスク５からの反射光がビームスプリッ
タ３を介して信号検出光学系６内に導かれた光路上に、
凸部ａと凹部すが交互に連続して形成されたレンズ面１
６を有する光学素子１７を配設したものである。そして
、この光学素子１７を透過した光は、フーコープリズム
８により２分割された光束となり、これら２分割された
光束は、第一受光素子９及び第二受光素子１ｏにそれぞ
れ導かれるようになっている。これら２つの受光素子９
，１０に照射される光スポットＳｌ、Ｓ２の形状は第１
２図に示すようなものとなる。

第１１図は、光学素子１７の形状を示すものであり、レ
ンズ面１６には凸部ａと凹部すとが交互に連続して形成
された、いわゆる、正のパワーをもった領域（凸部ａ、
例えば、凸のシリンドリカルレンズ）と負のパワーをも
った領域（凹部ｂ、例えば、凹のシリンドリカルレンズ
）とが交互に並んだようなものとなっている。そして、
その光学素子１７のうち、正のパワーをもった凸部ａを
透過した光は集光レンズ７により集光されることによっ
て、その光の集光点は受光素子９，１０の手前に位置し
、一方、負のパワーをもった凹部すを透過した光は集光
レンズ７により集光されることによって、その集光点は
受光素子９，１０の後方に位置する。その例として、正
のパワーをもった凸部ａと集光レンズ７との合成された
焦点をｆｌ　　とし、負のパワーをもった凹部すと集光
レンズ７との合成された焦点をｆ２とし、ｆ、　＝７７
ｍｍ、ｆ２＝８３ｍｍとする。この場合、正のパワーを
もった凸部ａを透過した光は第−及び第二受光素子９，
１０の３ｍｍ手前に集光され、その焦点検出感度比は第
１３図の破線で示す波形Ｆのようになる。また、負のパ
ワーをもった凹部すを透過した光は第−及び第二受光素
子９，１０の３ｍｍ後方に集光され、その焦点検出感度
比は第１３図の破線で示す波形Ｇのようになる。これに
より、全体の光束により得られる焦点検出感度比は第１
３図の実線で示す波形Ｈとなり、前述した（１）式によ
り求まるフォーカスエラー信号Ｆｏは、正規の位置（光
軸方向へのずれ量Δ＝０）から組付調整誤差によって、
第−及び第二受光素子９，１０と光スポットＳｌ、Ｓ２
との間の光軸方向へのずれ量Δが±３ｍｍだけずれたと
してもその焦点検出感度はほとんど変化しない。

従って、このように信号検出光学系６内に、正（凸部ａ
）と負（凹部ｂ）のパワーをもった領域の形成された光
学素子１７を設けることによって、光ピックアップの組
付調整誤差による第−及び第二受光素子９，１０上の光
スポットＳＬ、Ｓ２の光軸方向へのずれに対する焦点検
出感度のばらつきを従来に比べ大幅に低減させることが
可能となる。

なお、本実施例では、正のパワーをもった領域と負のパ
ワーをもった領域とは直線状に交互に並んで形成された
ものであるが、この他に、第１４図に示すように、それ
ら正負のパワー（凹凸部）が同心円状に交互に並んで形
成された光学素子１８を用いるようにしてもよい。また
、ここでは、フォーカスエラー信号をフーコー法により
検出したが、これに限るものではなく、ナイフェツジ法
や非点収差法などによっても同様な検出を行うことが可
能である。

発明の効果 請求項１記載の発明は、光情報記録媒体からの反射光が
信号検出光学系内に導かれた光路上に球面収差の強調さ
れたレンズ面を有する非球面集光レンズを配設し、この
非球面集光レンズを透過した光を光束分離プリズムを介
して受光素子に導くように設定したので、非球面集光レ
ンズの球面収差の強調されたレンズ面を通過した光は、
受光素子前後の光軸方向に沿って複数個の集光点をもつ
ようになり、これにより、受光素子の光軸方向への集光
点が分散されるため、光ピックアップの組付誤差による
受光素子上の光スポットの光軸方向のずれに対するフォ
ーカスエラー信号の検出感度のばらつきを大幅に低減さ
せることができるものである。

請求項２記載の発明は、光情報記録媒体からの反射光が
信号検出光学系内に導かれた光路上に少なくとも２つの
焦点部が形成されたレンズ面を有する多焦点レンズを配
設し、この多焦点レンズを透過した光を光束分離プリズ
ムを介して受光素子に導くように設定したので、多焦点
レンズの少なくとも２つの焦点部が形成されたレンズ面
を通過した光は、受光素子前後の光軸方向に沿って複数
個の集光点をもつようになり、これにより、受光素子の
光軸方向への集光点が分散されるため、光ピックアップ
の組付誤差による受光素子上の光スポットの光軸方向の
ずれに対するフォーカスエラー信号の検出感度のばらつ
きを大幅に低減させることができるものである。

請求項３記載の発明は、光情報記録媒体からの反射光が
信号検出光学系内に導かれた光路上に凸部と凹部が交互
に連続して形成されたレンズ面を有する光学素子を配設
し、この光学素子を透過した光を集光レンズにより集光
して光束分離プリズムを介して受光素子に導くように設
定したので、光学素子の凸部と凹部が交互に連続して形
成されたレンズ面を通過した光は、受光素子前後の光軸
方向に沿って複数個の集光点をもつようになり、これに
より、受光素子の光軸方向への集光点が分散されるため
、光ピックアップの組付誤差による受光素子上の光スポ
ットの光軸方向のずれに対するフォーカスエラー信号の
検出感度のばらつきを大幅に低減させることができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１記載の発明の一実施例を示す構成図、
第２図その非球面集光レンズの様子を示す側面図、第３
図は受光素子の様子を示す正面図、第４図は受光素子と
光スポットとの光軸方向へのずれ量に対する焦点検出感
度比の様子を示す波形図、第５図は非球面集光レンズの
変形例を示す側面図、第６図は請求項２記載の発明の一
実施例を示す構成図、第７図その多焦点レンズの様子を
示す側面図、第８図は受光素子の様子を示す正面図、第
９図は受光素子と光スポットとの光軸方向へのずれ量に
対する焦点検出感度比の様子を示す波形図、第１０図は
請求項３記載の発明の一実施例を示す構成図、第１１図
その光学素子の様子を示す側面図、第１２図は受光素子
の様子を示す正面図、第１３図は受光素子と光スポット
との光軸方向へのずれ量に対する焦点検出感度比の様子
を示す波形図、第１４図は光学素子の変形例を示す側面
図、第１５図は従来例を示す構成図、第１６図はその受
光素子の様子を示す正面図、第１７図は従来における受
光素子と光スポットとの光軸方向へのずれ量に対する焦
点検出感度比の様子を示す波形図である。 １・・・半導体レーザ、２・・・カップリングレンズ、
３・・・ビームスプリッタ、４・・・対物ンズ、５・・
・光情報記録媒体、６・・信号検出光学系、７・・・集
光レンズ、８・・・光束分離プリズム、９，１０・・・
受光素子、１１・・・レンズ面、１２・・・非球面集光
レンズ、１４・・・レンズ面、１５・・・多焦点レンズ
、１６・・・レンズ面、１７・・・光学素子、ａ・・・
凸部、ｂ・・・凹部比 願 人 株式会社 リ コ 姻癲；叡桶追翅叡 旬癲：表埴田−公 揮１〈輿４電Ｉへ １′Ｔ１ 一和（彰副黴＠毀 ト ｒｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体レーザから出射された光をカップリングレン
   ズにより平行光とし、この平行光をビームスプリッタを
   介して対物レンズにより集光して光情報記録媒体上に微
   小なスポットを形成することにより情報の記録等を行う
   と共に、前記光情報記録媒体からの反射光を前記ビーム
   スプリッタを介して信号検出光学系内に導き光束分離プ
   リズムにより分離して受光素子に検出することにより情
   報の再生やフォーカスエラー信号、トラックエラー信号
   の検出を行う光ピックアップ装置において、前記光情報
   記録媒体からの反射光が前記信号検出光学系内に導かれ
   た光路上に球面収差の強調されたレンズ面を有する非球
   面集光レンズを配設し、この非球面集光レンズを透過し
   た光を前記光束分離プリズムを介して前記受光素子に導
   くように設定したことを特徴とする光ピックアップ装置
   。 ２、半導体レーザから出射された光をカップリングレン
   ズにより平行光とし、この平行光をビームスプリッタを
   介して対物レンズにより集光して光情報記録媒体上に微
   小なスポットを形成することにより情報の記録等を行う
   と共に、前記光情報記録媒体からの反射光を前記ビーム
   スプリッタを介して信号検出光学系内に導き光束分離プ
   リズムにより分離して受光素子に検出することにより情
   報の再生やフォーカスエラー信号、トラックエラー信号
   の検出を行う光ピックアップ装置において、前記光情報
   記録媒体からの反射光が前記信号検出光学系内に導かれ
   た光路上に少なくとも２つの焦点部が形成されたレンズ
   面を有する多焦点レンズを配設し、この多焦点レンズを
   透過した光を前記光束分離プリズムを介して前記受光素
   子に導くように設定したことを特徴とする光ピックアッ
   プ装置。 ３、半導体レーザから出射された光をカップリングレン
   ズにより平行光とし、この平行光をビームスプリッタを
   介して対物レンズにより集光して光情報記録媒体上に微
   小なスポットを形成することにより情報の記録等を行う
   と共に、前記光情報記録媒体からの反射光を前記ビーム
   スプリッタを介して信号検出光学系内に導き光束分離プ
   リズムにより分離して受光素子に検出することにより情
   報の再生やフォーカスエラー信号、トラックエラー信号
   の検出を行う光ピックアップ装置において、前記光情報
   記録媒体からの反射光が前記信号検出光学系内に導かれ
   た光路上に凸部と凹部が交互に連続して形成されたレン
   ズ面を有する光学素子を配設し、この光学素子を透過し
   た光を集光レンズにより集光して前記光束分離プリズム
   を介して前記受光素子に導くように設定したことを特徴
   とする光ピックアップ装置。