JPH08212580A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】超解像現象を利用した光ピックアップ装置にお
いて、レーザービームのサイドローブを除去する遮蔽手
段の位置調整を容易に行うことができ、光ディスク上に
形成されるビームスポットの品質が高い光ピックアップ
装置を提供する。 【構成】レーザービームを集光して、焦点位置を設けた
後、平行光に整形するビーム整形手段と、ビーム整形手
段の焦点位置にレーザービームのビームウェスト外周部
を除去する遮蔽手段と、ビーム整形手段で整形した平行
光の光軸付近を遮光する遮光手段と、遮光手段を通過し
た平行光を光ディスクに集束し、光ディスクからの反射
戻り光を平行光に整形するビーム集束手段と、ビーム集
束手段からの反射戻り光を電気信号に変換する光検出手
段とを有し、反射戻り光は、ビーム整形手段と遮蔽手段
を通過した後に、光検出手段に照射する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ピックアップ装置に
おいて、超解像現象を利用した光ピックアップ装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクの高密度記録化の要望が高ま
り、光ディスク上に、より小さなビームスポットを形成
する光ピックアップ装置が必要となっている。ビームス
ポットを小さくする方法としては、光路中にレーザビー
ムの光軸付近を遮蔽する遮光物を配置する超解像現象が
知られている。

【０００３】超解像現象を利用した技術の中に、例え
ば、特開平２ー１２６２３号に開示された技術がある。
特開平２ー１２６２３号の超解像現象を利用した光ピッ
クアップ装置の光学系について説明する。図５は、従来
技術における超解像光ピックアップ装置の光学系を示す
図である。

【０００４】図５において、１は光源、２はコリメート
レンズ、３は第１のビームスプリッタ、５はピンホー
ル、８は遮光体、９は第２のビームスプリッタ、１１は
対物レンズ、１２は光ディスク、１６は再生信号検出用
光検出器、１８はビーム整形プリズム、１９は再生信号
検出用集光レンズ、２０は第３のビームスプリッタ、２
１はトラッキングエラー検出用光検出器、２２はナイフ
エッジ、２３はフォーカスエラー検出用光検出器であ
る。

【０００５】信号再生時に、光源１から出射したレーザ
ービームは、コリメートレンズ２によってコリメートさ
れ、ビーム整形プリズム１８で整形された後、遮光体８
である光位相変調器によって中心付近の位相をｎだけ変
化させ、超解像現象を得る。

【０００６】ここで、超解像現象とは、レーザービーム
の光強度分布における最強度の部分の光を遮ることによ
り、そのレーザービームの集光スポットは、光軸付近の
レーザービームを遮らない集光ビームスポットより小さ
くなるという現象である。

【０００７】前記した従来の技術は、レーザービームの
光軸中心付近のみの位相を変え、第１のビームスプリッ
タ３で位相が変わった部分だけを反射させる。つまり、
第１のビームスプリッタ３を通過したレーザービーム
は、光軸付近のレーザービームがない、いわゆるドーナ
ッツ状の断面となる。

【０００８】この第１のビームスプリッタ３を通過した
レーザービームは、第２のビームスプリッタ９を通過
し、対物レンズ１１によって光ディスク１２上に照射さ
れる。

【０００９】光ディスク１２面からの反射光のうち第２
のビームスプリッタ９を透過した反射光は、第１のビー
ムスプリッタ３で反射し、円筒レンズ１４で集光され
る。そのレーザービームの一部は、第３のビームスプリ
ッタ２０で反射され、ナイフエッジ２２を通過して円筒
レンズ１４の焦点面に配置されたフォーカスエラー検出
用光検出器２３に照射される。フォーカスエラー検出用
光検出器２３により電気信号に変換された信号は、図示
していないフォーカスエラー信号検出回路に導かれる。

【００１０】また、第１のビームスプリッタ３で反射
し、第３のビームスプリッタ２０を透過した成分は、ト
ラッキングエラー検出用光検出器２１に照射される。ト
ラッキングエラー検出用光検出器２１により電気信号に
変換された信号は、図示していないトラッキングエラー
信号検出回路に導かれる。

【００１１】一方、第２のビームスプリッタ９で反射し
たレーザービームは、記録信号の再生信号となる。第２
のビームスプリッタ９で反射したレーザービームは、再
生信号検出用集光レンズ１９を用いて集光し、再生信号
検出用光検出器１６上に照射される。この再生信号検出
用集光レンズ１９の焦点面には、ピンホール５を配置す
る。このピンホール５は、スリットで代用も可能であ
る。このピンホール５の径は、ビームスポット径程度の
ものを使用し、レーザービームのビームウェストの外周
部を除去するをことにより、サイドローブを遮断し、メ
インローブのみを再生信号検出用光検出器１６に導く。

【００１２】そして、このメインローブのみのレーザー
ビームを再生することにより、再生信号を得ることがで
きる。

【００１３】このピンホール５は、超解像現象により発
生したメインローブの外周部のサイドローブを除去する
ものであり、再生信号検出用光検出器で得られた再生信
号は、ＳＮ比の高い、品質の良い信号となる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】このサイドローブを除
去するピンホール５は、再生信号検出の光学系の焦点位
置において、光軸を中心としてＸ軸方向とＹ軸方向、さ
らに光軸（Ｚ軸）方向の３方向に、μｍ単位の調整が必
要となる。図６は、従来技術におけるピンホールの調整
状態を示す図であり、図６（ａ）は、ピンホールが最適
位置の場合を示し、図６（ｂ）は、ピンホールが最適位
置からずれている場合を示す。

【００１５】その調整は、図６に示すように、光ディス
ク１２或いはその代用の反射板（ミラー板等）を設置し
て、フォーカスサーボを作動させた状態で調整しなけれ
ばならない。或いは、光路中のレーザービームを完全な
コリメート光とした状態で調整する必要がある。

【００１６】また、最適なピンホール５の位置調整の確
認については、再生信号を観測し、ＳＮ比の高い場所を
最適な調整位置として確認を行っている。

【００１７】これらの条件のもとに、μｍ単位でピンホ
ール５の調整を行うことは非常に困難である。

【００１８】本発明の目的は、超解像現象を利用した光
ピックアップ装置において、レーザービームのサイドロ
ーブを除去するスリット或いはピンホールの位置調整
を、容易に行うことが可能な光ピックアップ装置を提供
することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】そのため本発明は、光ピ
ックアップ装置において、光源より出射したレーザービ
ームを集光して焦点位置を設けた後、平行光に整形する
ビーム整形手段と、ビーム整形手段の焦点位置で、レー
ザービームのビームウェスト外周部を除去する遮蔽手段
と、ビーム整形手段で整形した後、平行光の光軸付近を
遮光する遮光手段と、遮光手段を通過した平行光を光デ
ィスクに集束するビーム集束手段と、光ディスクからの
反射戻り光を電気信号に変換する光検出手段とを有し、
反射戻り光は、ビーム整形手段と遮蔽手段を通過した後
に光検出手段に照射することを特徴とする。

【００２０】

【作用】本発明によれば、ビーム整形手段により平行光
のレーザービームを集光して焦点位置を設け、その後再
度平行光に整形する。ビーム整形手段の焦点位置には、
ビームウェスト外周部を除去する遮蔽手段が配置されて
いる。ビーム整形手段により整形した後の平行光は、光
軸付近を遮光する遮光手段を通過し、ビーム集束手段に
より光ディスク面に集束照射する。光ディスクからの反
射戻り光は、再度ビーム整形手段を通過するとともにそ
の焦点位置に設けられた遮蔽手段も通過する。その通過
した反射戻り光は、光検出手段に照射して電気信号を得
る。

【００２１】つまり、平行光状態のレーザービームを、
垂直に平らな鏡面によって反射させた場合、復路の反射
平行光は、往路の平行光と同じ光路を通って戻る。ま
た、収束光の焦点では、レーザービームは平面波とな
り、焦点位置で反射したレーザービームは、入射してき
た光路中をそのまま逆方向に進む。このため、光路中に
ビーム集束手段を設けずに、光ディスクに向かう平行光
の往路中で遮蔽手段を、光ディスク面上で最大光量が得
られるように調整することにより、復路での遮蔽手段の
位置調整も行うことができる。

【００２２】また、往路において平行光のサイドローブ
を除去できるので、光ディスク面に照射するレーザービ
ームがメインローブのみとなり、ビームスポットにおけ
るレーザービームの品質が良くなる。そして、復路にお
いて超解像現象により生じるサイドローブを除去するこ
とにより、再生信号のＳＮ比が良くなる。

【００２３】

【実施例】本発明の一実施例を図を用いて説明する。図
１は、本発明の一実施例の光学系を示す概略構成図であ
る。図１において、１は光源、２はコリメートレンズ、
３は第１のビームスプリッタ、４は第１の集光レンズ、
５はピンホール、６は第２の集光レンズ、７は回折格
子、８は遮光体、９は第２のビームプリッタ、１０は１
／４波長板、１１は対物レンズ、１２は光ディスク、１
３は第３の集光レンズ、１４は円筒レンズ、１５は６分
割光検出器、１６は再生信号検出用光検出器を示す。

【００２４】ここで、ビーム整形手段として第１の集光
レンズ４と第２の集光レンズ６を、遮蔽手段としてピン
ホール５を、遮光手段として遮光体８を、ビーム集束手
段として対物レンズ１１を、光検出手段として再生信号
検出用光検出器１６を用いる。

【００２５】本発明の構成は、図１において、直線偏光
している光源１から発散されるレーザービームは、コリ
メートレンズ２によって平行光となる。その平行光とな
ったレーザービームは、第１のビームスプリッタ３を通
過し、第１の集光レンズ４に入射する。

【００２６】第１の集光レンズ４は、平行光のレーザー
ビームを集光し収束光する。その収束光の焦点位置に
は、ピンホール５が配置されており、ピンホール５の穴
の部分をレーザービームのメインローブのみが通過し、
再度第２の集光レンズ６に入射する。

【００２７】第２の集光レンズ６は第１の集光レンズ４
と同じ焦点位置をもつレンズである。第２の集光レンズ
６の焦点位置と第１の集光レンズ４の焦点位置が、一致
するように配置し、その焦点位置にピンホール５が配置
される。つまり、第１の集光レンズ４で集束光となった
レーザービームは、ピンホール５を通過し、第２の集光
レンズ６により再度平行光に整形され出射する。

【００２８】第２の集光レンズ６を出射した平行光は、
回折格子７により回折し、遮光体８により光軸中心付近
を遮光される。この遮光体８で光軸中央付近を遮光する
ことにより、超解像現象が発生する。超解像現象の生じ
たレーザービームを集束した場合、従来のビームスポッ
ト径より、ビームスポットが小さくなる。したがって、
再生するピットの大きさも小さくでき、高密度記録の光
ディスクの再生が可能となる。

【００２９】遮光体８を通過した平行光は、第２のビー
ムスプリッタ９を通過後、１／４波長板１０により直線
偏光から円偏光に変換され、対物レンズ１１に入射す
る。対物レンズ１１に入射したレーザービームは、光デ
ィスク１２の微小ピット上に収束され、図示していない
鏡面部により反射する。

【００３０】その反射光は、反射により入射時とは逆向
きの円偏光となっているため、再度１／４波長板１０を
通過することにより、入射時とは９０゜回転した直線偏
光となる。その反射光には、入射光に平行な偏光方向の
成分と平行な偏光方向の成分が含まれ、第２のビームス
プリッタ９でそれぞれの成分に２分割される。

【００３１】第２のビームスプリッタにより９０゜反射
した一方の反射光は、第３の集光レンズ１３、円筒レン
ズ１４により、６分割光検出器１５上に集光される。こ
の反射光は、フォーカスエラー信号成分とトラッキング
エラー信号成分を含み、６分割光検出器１５により電気
信号に変換され、図示していない駆動回路でフォーカス
エラー信号或いはトラッキングエラー信号として使用さ
れる。

【００３２】また、第２のビームスプリッタ９を透過し
たもう一方の反射光は、往路と同じ経路を通り、再度第
２の集光レンズ６で集光され、ピンホール５を通過し、
第１の集光レンズ４により平行光に整形され、第１のビ
ームスプリッタ３に入射する。

【００３３】このとき、ピンホール５を通過することに
より、超解像現象により生じたメインローブの外周部に
発生するサイドローブを除去する。つまり、第１の集光
レンズ４により平行光に整形されたレーザービームは、
メインローブのみのレーザービームとなる。

【００３４】このレーザービームは、往路と復路で２回
１／４波長板を通過しているため、９０゜回転した偏光
方向の成分であり、第１のビームスプリッタ３により反
射され、再生信号検出用光検出器１６上に照射される。

【００３５】再生信号検出用光検出器１６は、レーザー
ビームを電気信号に変換し、再生信号として、図示して
いない信号系回路に導かれる。

【００３６】以上の光学系の構成が、本発明による超解
像現象を利用した光ピックアップ装置の一実施例であ
る。ここで、前記したメインローブからサイドローブを
除去するためのピンホール５の調整について説明する。

【００３７】本発明では、ピンホール５の調整は、フォ
ーカスサーボをかけて、再生信号検出用光検出器１６上
に反射光が焦点を結ぶ必要はない。図２は、本発明にお
ける光学系の要部構成図である。図３は、本発明におけ
るピンホール調整の概略構成図を示す。図４は、本発明
におけるレーザービームの強度分布を示す図である。

【００３８】図２において、レーザービームは、平行光
として、第１のビームスプリッタ３を通過し、第１の集
光レンズ４、ピンホール５、第２の集光レンズ６を通過
し、回折格子７に入射する。そして、遮光体８に入射
し、超解像現象を得て、第２のビームスプリッタ９を通
過して鏡面部を有する反射板１７によって反射される。

【００３９】その反射光は、往路の逆の経路で戻る。第
２のビームスプリッタ９、遮光体８、回折格子７、第２
の集光レンズ６、ピンホール５、第１の集光レンズ４を
通過して、第１のビームスプリッタ３により、再生信号
検出用光検出器に到達する。

【００４０】このなかで、第１の集光レンズ４とピンホ
ール５と第２の集光レンズ６で構成される集光光学系に
おいて、往路で反射板１７に最大光量が照射されるよう
に、ピンホール５の位置を調整する。その調整方向は、
図３に示すように、光軸であるＺ軸方向の調整と、光軸
に対して直交する平面のＸ軸及びＹ軸を調整する。

【００４１】往路中で集光光学系のピンホール５の位置
を調整することは、復路でのピンホール５の位置調整も
兼ねている。

【００４２】この往路でピンホール５を通過すること
で、図４（ａ）に示すように、光源１から出射したレー
ザービームの光強度分布のサイドローブを除去する。そ
して、復路では、図４（ｂ）に示すように、遮光体８に
よる超解像現象で発生するサイドローブを除去する。

【００４３】したがって、平行光光路中に焦点位置を設
け、その焦点位置において、ピンホール５を配置しサイ
ドローブを除去するため、フォーカスサーボを作動させ
て位置調整をする必要がなく、光ピックアップ装置組立
の初期段階でピンホールの調整が可能となる。

【００４４】また、往復の光路中に焦点位置を設け、そ
の焦点位置において、ピンホール５を配置することによ
り、レーザービームのサイドローブを除去し、また、超
解像現象によるサイドローブを除去するため、品質の良
いレーザービームが得られ、ＳＮ比の高い再生信号を得
ることができる。

【００４５】本実施例では、フォーカスエラーを検出す
る方法として非点収差法、また、トラッキングエラーを
検出する方法として回折格子による３ビーム法を用いて
いるが、本発明は、それらに限定されるものではない。
本発明は、反射光の平行光光路中において、フォーカス
エラー及びトラッキングエラーを検出する光学系の後段
に、集光光学系を配置すれば、実施可能である。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、遮蔽手段（スリット或
いはピンホール）の位置調整を容易に行うことができ、
さらに、光ディスク上に形成されるビームスポットの品
質が高い超解像現象を利用した光ピックアップ装置が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の光学系を示す概略構成図で
ある。

【図２】本発明の光学系の要部構成図である。

【図３】本発明によるピンホール調整の概略構成図を示
す。

【図４】本発明におけるレーザービームの強度分布を示
す図である。

【図５】従来技術における超解像を利用した光ピックア
ップ装置の光学系を示す図である。

【図６】従来技術におけるピンホールの調整状態を示す
図である。図６（ａ）は、ピンホールが最適位置の場合
を示し、図６（ｂ）は、ピンホールが最適位置からずれ
ている場合を示す。

【符号の説明】

１ ・・・光源 ２ ・・・コリメートレンズ ３ ・・・第１のビームスプ
リッタ ４ ・・・第１の集光レンズ ５ ・・・ピンホール ６ ・・・第２の集光レンズ ７ ・・・回折格子 ８ ・・・遮光体 ９ ・・・第２のビームスプ
リッタ １０ ・・・１／４波長板 １１ ・・・対物レンズ １２ ・・・光ディスク １３ ・・・第３の集光レン
ズ １４ ・・・円筒レンズ １５ ・・・６分割光検出器 １６ ・・・再生信号検出用
光検出器 １７ ・・・反射板 １８ ・・・ビーム整形プリ
ズム １９ ・・・再生信号検出用
集光レンズ ２０ ・・・第３のビームス
プリッタ ２１ ・・・トラッキングエ
ラー検出用光検出器 ２２ ・・・ナイフエッジ ２３ ・・・フォーカスエラ
ー検出用光検出器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ピックアップ装置において、光源より出
   射したレーザービームを集光して焦点位置を設けた後平
   行光に整形するビーム整形手段と、該ビーム整形手段の
   焦点位置で前記レーザービームのビームウェスト外周部
   を除去する遮蔽手段と、前記ビーム整形手段で整形した
   後前記平行光の光軸付近を遮光する遮光手段と、該遮光
   手段を通過した前記平行光を光ディスクに集束するビー
   ム集束手段と、該光ディスクからの反射戻り光を電気信
   号に変換する光検出手段とを有し、前記反射戻り光は、
   前記ビーム整形手段と前記遮蔽手段を通過した後に前記
   光検出手段に照射することを特徴とする光ピックアップ
   装置。