JPH07153110A - 光学ピックアップ装置 - Google Patents

光学ピックアップ装置

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JPH07153110A
JPH07153110A JP5326157A JP32615793A JPH07153110A JP H07153110 A JPH07153110 A JP H07153110A JP 5326157 A JP5326157 A JP 5326157A JP 32615793 A JP32615793 A JP 32615793A JP H07153110 A JPH07153110 A JP H07153110A
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JP
Japan
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optical
thickness
correction plate
spherical aberration
pickup device
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JP5326157A
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English (en)
Inventor
Naoya Eguchi
直哉 江口
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ディスクの互換性を記録及び再生信号を劣
化させることなく容易且つ確実に保ち、光ディスクシス
テムの信頼性の向上を図る。 【構成】 補正板21を対物レンズ5とコリメータレン
ズ3との間に、光軸(Z軸)と垂直な所定面内に進退可
能に配設する。この補正板21は、上部に凹状の非球面
形状を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、情報記録媒体である光
ディスクに対する情報信号の書き込み及び/又は読み出
しを行う光学ピックアップ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、光ディスクプレーヤ装置の光学
ピックアップ装置は、光ディスク上に情報信号のの記録
/再生を行うものであり、該光ディスクの回転に伴うデ
ィスク面の振れやトラックのトラック幅方向の振れを検
出し、これらの振れに対して常に一定の誤差内で追従す
る自動調整機能を有している。
【0003】従来の光学ピックアップ装置は、図5に示
すように、光源であるレーザダイオード101と、ビー
ムスプリッタ102、コリメータレンズ103、λ/4
板104、対物レンズ105、マルチレンズ(検出レン
ズ)106及び光検出器であるフォトダイオード107
とから構成されている。
【0004】レーザダイオード101から発せられる直
線偏光の拡散射出光束は、ビームスプリッタ102、コ
リメータレンズ103を通って平行光線となされ、λ/
4板104において円偏光とされて、対物レンズ105
により光ディスク108上に集光される。その後、この
集光された光は光ディスク108で強度変調を受け、反
射して再び対物レンズ105に入射する。そして再びλ
/4板104を通過して直線偏光とされ、ビームスプリ
ッタ102で直角に反射され、マルチレンズ106を通
過して光検出器であるフォトダイオード107に入る。
このフォトダイオード107において入射光の情報は、
電気信号に変換されてフォーカスエラー信号及びトラッ
キングエラー信号となり、各種サーボ機構における補正
の基準となされる。
【0005】上述の光ディスクプレーヤ装置において
は、いわゆるコンパクトディスクに代表されるように、
1.2mm程度の厚みを有する透明基板を介して反射面
に記録されている信号を読み取り再生する。従って、光
ディスク108を対物レンズ105の光軸に対して傾け
ると、対物レンズ105の開口数NAの約3乗とスキュ
ー量θとに比例して発生する3次のコマ収差が発生す
る。このときの上記光ディスクからの反射光の波面W
(X,Y)は、(1)式で示すような3次曲面となる。
【0006】 W(x,y)=W31・x(x2+y2) ・・・(1)
【0007】ここで、W31は3次のコマ収差係数を表
す。このW31は、いわゆるザイデルの収差係数式で表す
と、(2)式のようになる。ここで、スキュー量θは十
分小さいものとし、単位は波長λで規格化する。
【0008】 W31=(n2−1)tθNA3/(2n2λ) ・・・(2)
【0009】(2)式において、tは光ディスクの厚
み、nは光ディスクの屈折率、θはディスクスキュー
量、NAは対物レンズの開口数を表す。
【0010】ここで、例えばNAが0.6と、いわゆる
コンパクトディスク用の光学ピックアップ装置の対物レ
ンズ(NA=0.45)の場合の1.33倍もあるよう
な光学系では、このコンパクトディスクと同じディスク
スキュー量では波長λで規格化されるために、3.5倍
もコマ収差が発生することとなる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近時では、
コンピュータの記録装置や音楽・画像情報のパッケージ
メディアとしての光ディスクの高密度化が進んでいる。
この高密度化の1つの方法として、対物レンズの開口数
NAを従来の光ディスクのそれより大きくする技術があ
る。これは一般に光ディスクのハイNA化と称されてい
る。
【0012】しかしながら、対物レンズの開口数NAを
大きくすると、上述のようにコマ収差がNAの3乗に比
例して増大するために良質の再生信号を得ることが困難
となる。上記コマ収差を抑えるためには、このコマ収差
が光ディスクのディスクスキューθにも比例するので、
このディスクスキュー量を抑えることが必須となる。従
って、再生信号の質を落とさずに上記ハイNA化により
光ディスクの高密度化を実現させようとすれば、必然的
に光ディスクの傾きの許容範囲が狭まることとなる。
【0013】そこで、この問題に対処するために、上記
コマ収差が更に光ディスクの厚みtにも比例することに
着目して、この光ディスクの厚みtを薄くして上記コマ
収差を減少させる光ディスクシステムが考えられる。
【0014】ところが、このように光ディスクをその厚
みtが現行のものよりも薄い所定の厚みのものとして、
この所定の厚みに最適化した対物レンズを用いる光学ピ
ックアップ装置においては、現行の光ディスクである例
えばいわゆるコンパクトディスクや、追記型光ディス
ク、光磁気ディスク等を再生する際に、ディスクの厚み
が上記所定の厚みと異なるために、後述する理由により
良質の再生信号を得ることができないという問題が生じ
る。
【0015】一般的に、収束光束中における平行平板で
発生する光の波長で規格化された4次の球面収差量は対
物レンズの開口数NAの4乗に比例することが知られて
いる。この光の上記平行平板における透過波面W(x,
y)は、以下の(3)式で示される。
【0016】 W(x,y)=W40(x2+y22 ・・・(3)
【0017】ここで、W40は4次の球面収差であり、い
わゆるザイデルの収差係数式で表すと、以下の(4)式
で示される。
【0018】 W40=(n2−1)tNA4/8n3λ ・・・(4)
【0019】したがって、例えばディスクの厚みtを
0.6mmで最適化された開口数0.6の対物レンズを
用いて、光ディスク108の厚みtが1.2mmの光デ
ィスクを再生した場合においては、発生する球面収差量
は4次のザイデル球面収差係数で3.6μmに達する。
これは、一般に許容値の上限とされている光学系の全収
差量の約4倍の値である。光ディスク基板のみでこれ程
大きな収差量が発生しては、光ディスクシステムとして
成立し得なくなる。
【0020】本発明は、上述の課題に鑑みて提案された
ものであり、光ディスクの互換性を記録及び再生信号を
劣化させることなく容易且つ確実に保つことを可能とし
て、光ディスクシステムの信頼性の大幅な向上を図るこ
とが可能となる光学ピックアップ装置を提供することを
目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明は、ディスク基板
の厚みの異なる複数種類の光ディスクの情報信号を再生
する光学ピックアップ装置において、使用するディスク
基板の厚みに依存して発生する4次以上の球面収差と同
じ大きさ且つ逆極性の球面収差を発生させる少なくとも
1枚の補正板を光軸と直交する面内に備え、前記補正板
を光軸上に挿脱する駆動手段を設けて構成する。
【0022】この場合、上記補正板を非球面形状を有す
る部材として構成してもよい。
【0023】さらに、上記補正板を対物レンズと光源と
の間に配設して構成することができる。
【0024】この場合、上記補正板は、対物レンズとビ
ームスプリッタとの間に配設して構成してもよい。
【0025】
【作用】本発明に係る光学ピックアップ装置において
は、対物レンズと光源との間における光軸に対して垂直
な面内に、使用するディスクの厚みに応じた少なくとも
1枚の補正板を配設することで、使用するディスクの厚
みに依存して発生する(使用するディスクの厚みと最適
化されたディスクの厚みとの差異により発生する)球面
収差と同じ大きさ且つ逆極性の球面収差が、対物レンズ
の瞳面上に発生する。従って、この球面収差量と、使用
するディスクの厚みに依存して発生する球面収差量とが
丁度相殺され消去されるので、この使用するディスクの
厚みに依存して発生する球面収差が正確に補正されるこ
ととなる。
【0026】そして、上記補正板は装着及び脱着が可能
であるので、各種光ディスクに応じた対応が容易且つ確
実に実行可能となる。
【0027】この場合、上記補正板が非球面形状を有す
るので、使用するディスクの厚みに依存して発生する球
面収差が更に確実に補正されることとなる。
【0028】
【実施例】以下、本発明を適用した具体的な実施例につ
いて、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0029】この実施例においては、光ディスク基板の
厚みが0.6mmのときに、装置に発生する球面収差量
がほぼ0となるように対物レンズが最適設計されている
ものとする。
【0030】一般に、光ディスクプレーヤ装置の光学ピ
ックアップ装置は、光ディスク上に情報の記録再生を行
うものであり、光ディスクの回転に伴うディスク面の振
れやトラックのトラック幅方向の振れを検出し、これら
の振れに対して常に一定の誤差内で追従する自動調整機
能を有している。
【0031】この実施例に係る光学ピックアップ装置
は、図1に示すように、光源であるレーザダイオード1
と、ビームスプリッタ2、コリメータレンズ3、λ/4
板4、対物レンズ5、補正板21、この補正板21を所
定の位置に配置する駆動手段、マルチレンズ6、及び光
検出器であるフォトダイオード7とから構成されてい
る。
【0032】レーザダイオード1から発せられる直線偏
光の発散射出光束は、ビームスプリッタ2、コリメータ
レンズ3を通って平行光線となされ、λ/4板4におい
て円偏光とされて、補正板21を透って、対物レンズ5
により光ディスク8上に集光される。その後、この集光
された光は光ディスク8で強度変調を受け、反射して再
び対物レンズ5に入射する。そして再び補正板21及び
λ/4板4を通過して直線偏光とされ、ビームスプリッ
タ2で直角に反射され、マルチレンズ6を通過して光検
出器であるフォトダイオード7に入る。このフォトダイ
オード7において入射光の情報は、電気信号に変換され
てフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号と
なされ、光ディスクプレーヤ装置の各種サーボ機構部に
よるサーボ動作の基準となされる。
【0033】ここで、光ディスク8が、例えばその厚み
が1.2mmであるいわゆるコンパクトディスクである
場合、装置は上述のように光ディスクの厚みが0.6m
mで最適化されているために、差引0.6mm分の誤差
により4次の球面収差が発生して再生信号を劣化させる
こととなる。
【0034】そこで、この光学ピックアップ装置におい
ては、補正板21を対物レンズ5とコリメータレンズ3
との間の光軸(Z軸)と垂直な所定面内に配設する。こ
の補正板21は、図2に示すように、上面部が凹状の非
球面形状となされている。なお、光軸をZ軸とし、X軸
及びY軸を図示の如く設定する(後述する図4及び図5
も同様)。ここで、図中Δzで示す値、すなわち、補正
板21の非球面形状は以下の(5)式で示されるもので
ある。
【0035】 Δz=a(x2+y22 ・・・(5)
【0036】この(5)式でaは非球面係数とする。こ
の非球面係数aは以下の(6)式で示される。
【0037】 a=(n2−1)ΔtNA4/8n3(nC−1) ・・・(6)
【0038】ここで、nは光ディスク8及び補正板21
の屈折率、Δtは最適化された光ディスクの厚み(=
1.2mm)と使用する光ディスクの厚み(=0.6m
m)との差分値(=0.6mm)である。また、この補
正板21の透過波面W(x,y)は、以下の(7)式で
示される。
【0039】 W(x,y)=−a(nC−1)(x2+y22 ・・・(7)
【0040】非球面係数aは、上記(6)式で示される
から、
【0041】 W(x,y)=−ΔW40(x2+y22 ・・・(8) ΔW40=(n2−1)ΔtNA4/8n3 ・・・(9) となる。
【0042】一方、上記光ディスク8の厚みの変化によ
って生ずる球面収差は、 W(x,y)=ΔW40(x2+y22 ・・(10) 及び上記(9)式でしめされるものとなる。
【0043】ここで、ΔW40は、上記(4)式において
光ディスクの厚みtを上記差分値Δtで置き換え、逆極
性としたものと同値となっている。
【0044】したがって、補正板21を挿入することに
より、W(x,y)=0となり、使用する光ディスク8
の厚みに依存して発生する(使用する光ディスク8の厚
みと最適化された光ディスクの厚みとの差異により発生
する)球面収差が補正されることとなる。
【0045】上記実施例においては、補正板21は光軸
上に挿脱が自在であり、上述のいわゆるコンパクトディ
スクに限定されず、各種光ディスクに応じた非球面形状
を有する補正板21を用いることが可能である。
【0046】すなわち、使用する光ディスクの厚みに応
じた補正板21は、図3に示すように、対物レンズ5と
光源であるレーザダイオード1との間の光軸(図1及び
図2中ではZ軸)に垂直な面内の所定位置(例えば対物
レンズ5とコリメータレンズ3との間や対物レンズ5と
ビームスプリッタ2との間等)に配設されている固定台
34上に設置されている。駆動手段22は、固定台34
を移動させ、この補正板21を、その中心に光軸(Z
軸)が通過することとなる所定の位置に正確に配置す
る。
【0047】この駆動手段22は、図3に示すように、
駆動部材であるモータ31と、このモータ31により回
転駆動される歯車形状のピニオンギヤ32、補正板21
の設置部となる固定台34を有する。上記固定台34
は、互いに平行なレール35,36が挿通されて移動可
能に支持されている。この固定台34には、ピニオンギ
ヤ32と噛合するラック33が取り付けられている。
【0048】この駆動手段22においては、モータ31
の回転駆動によりピニオン32が回転し、このピニオン
32と噛合するラック33が図中矢印MまたはNの方向
に駆動される。それにより、このラック33と一体形成
されている固定台34がこの固定台34を挿通するレー
ル35,36に沿って移動され、この固定台34上に装
着された補正板21がその中心を光軸(Z軸)が通過す
る所定の位置に正確に配置される。
【0049】ここで、図3に示した移動手段22の代わ
りに、図4に示すような駆動手段41を用いてもよい。
この駆動手段41は、支軸45により回動可能に支持さ
れ、補正板21を設置する設置部となる固定台44を有
している。この固定台44には、略々半円のウォームホ
イール形状を有する歯車部44aが形成されている。そ
して、この駆動手段41は、回転駆動するモータ42
と、このモータ42の駆動軸に一体形成され螺旋状のネ
ジ溝を有するウォームギヤ43を有している。このウォ
ームギヤ43は、上記歯車部44aに噛合している。
【0050】この駆動手段41においては、モータ42
の回転駆動によりウォームギヤ43が回転駆動される
と、このウォームギヤ43に歯車部44aを噛合させて
いる固定台44は、支軸45を中心として図中矢印Aま
たはBに示す方向に回動駆動される。それにより、この
固定台44上に設置された補正板21は、中心に光軸
(Z軸)が通過することとなる所定の位置に正確に配置
される。
【0051】なお、この駆動手段としては、ピエゾ素子
に代表される圧電素子を利用したもので構成してもよ
い。
【0052】また、上記補正板21は非球面形状を有す
るもの以外でも、例えばバイナリ・プレートやフルネル
レンズの如き4次以上の球面収差を発生させる補正板を
用いてもよい。
【0053】この実施例における光学ピックアップ装置
においては、対物レンズ5と光源であるレーザダイオー
ド1との間における光軸に対して垂直な面内に、使用す
る光ディスク8の厚みに応じた少なくとも1枚の補正板
21を配設することで、使用する光ディスク8の厚みに
依存して発生する(使用する光ディスク8の厚みと最適
化された光ディスクの厚みとの差異により発生する)球
面収差と同じ大きさ且つ逆極性の球面収差が、対物レン
ズ5の瞳面上に発生する。従って、この球面収差量と、
使用する光ディスク8の厚みに依存して発生する球面収
差量とが丁度相殺され消去されるので、この使用する光
ディスク8の厚みに依存して発生する球面収差が正確に
補正されることとなる。
【0054】この場合、上記補正板21が非球面形状を
有するので、使用する光ディスク8の厚みに依存して発
生する球面収差が更に確実に補正されることとなる。
【0055】また、上記補正板21は装着及び脱着が可
能であるので、各種光ディスクに応じた対応が容易且つ
確実に実行可能となる。
【0056】このように、上記実施例に係る光学ピック
アップ装置によれば、光ディスク8の厚みに応じて球面
収差補正を行うため、薄型基板用に設計された対物レン
ズを用いた装置において、厚みの異なる現行の光ディス
クを、記録・再生信号を劣化させることなく記録・再生
を実行することが可能となる。
【0057】
【発明の効果】本発明に係る光学ピックアップ装置によ
れば、ディスク基板の厚みの異なる複数種類の光ディス
クの情報信号を再生する光学ピックアップ装置におい
て、使用するディスク基板の厚みに依存して発生する4
次以上の球面収差と同じ大きさ且つ逆極性の球面収差を
発生させる少なくとも1枚の補正板を光軸と直交する面
内に備え、前記補正板を光軸上に挿脱する駆動手段を設
けて構成したので、光ディスクの互換性を記録及び再生
信号を劣化させることなく容易且つ確実に保つことを可
能として、各種光ディスクに応じた球面収差補正を容易
且つ確実に実行することができ、光ディスクシステムの
信頼性の大幅な向上を図ることが可能となる。
【0058】また、本発明によれば、上記補正板を非球
面形状を有する部材として構成したので、球面収差補正
が容易となり、更に光ディスクシステムの信頼性の大幅
な向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光学ピックアップ装置を模式的に
示す斜視図である。
【図2】上記光学ピックアップ装置の補正板を模式的に
示す断面図である。
【図3】上記光学ピックアップ装置の補正板を所定の位
置に配置するための駆動手段の構成を模式的に示す斜視
図である。
【図4】上記光学ピックアップ装置の補正板を所定の位
置に配置するための駆動手段の構成の他の例を模式的に
示す斜視図である。
【図5】従来の光学ピックアップ装置の構成を模式的に
示す斜視図である。
【符号の簡単な説明】
1・・・レーザダイオード 2・・・ビームスプリッタ 3・・・コリメータレンズ 4・・・λ/4板 5・・・対物レンズ 6・・・マルチレンズ 7・・・フォトダイオード 8・・・光ディスク 21・・・補正板 22,41・・・駆動手段

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディスク基板の厚みの異なる複数種類の
    光ディスクより情報信号を再生する光学ピックアップ装
    置において、 使用するディスク基板の厚みに依存して発生する4次以
    上の球面収差と同じ大きさ且つ逆極性の球面収差を発生
    させる少なくとも1枚の補正板を光軸と直交する面内に
    備え、 前記補正板を光軸上に挿脱する駆動手段を有してなる光
    学ピックアップ装置。
  2. 【請求項2】 補正板が非球面形状を有してなる請求項
    1記載の光学ピックアップ装置。
  3. 【請求項3】 補正板が対物レンズと光源との間に配設
    されてなる請求項1、または、請求項2記載の光学ピッ
    クアップ装置。
  4. 【請求項4】 補正板が対物レンズとビームスプリッタ
    との間に配設されてなる請求項3記載の光学ピックアッ
    プ装置。
JP5326157A 1993-11-30 1993-11-30 光学ピックアップ装置 Pending JPH07153110A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5818643A (en) * 1995-11-14 1998-10-06 Mahk Co., Ltd. Optical objective lens system with variable disk thickness feature
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