JPH0845104A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光情報記録媒体に対する光利用効率を低下さ
せることなく信号の再生が行えると共に、部品点数を増
加させることなく対物レンズの位置制御が行える光ピッ
クアップ装置を提供する。 【構成】 対物レンズ５のラジアル方向Ｘの開口数Ａを
タンジェンシャル方向Ｙの開口数Ｂよりも小さくし、そ
のラジアル方向Ｘのディスクチルトに対する波面収差の
増加を抑え光スポットの劣化を防ぐようにした。また、
対物レンズ５のラジアル方向Ｘの有効径外縁部にレンズ
光軸Ｌｏに対して非垂直な平坦部１２ａ，１２ｂを形成
し、この平坦部１２ａ，１２ｂに入射する光の光量が等
しいか否かを調べ、レンズ光軸Ｌｏに対する光軸ずれが
生じているか否かを判断するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ等のレー
ザ光源から出射されたレーザ光を用いて情報の記録、再
生、消去を行う光ピックアップ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光ピックアップ装置の一例を図７
に基づいて説明する。レーザ光源としての半導体レーザ
１からの出射光は、コリメートレンズ２により平行光と
され、ビームスプリッタ３により反射され、偏向プリズ
ム４で光路を直角に曲げられ、対物レンズ５により集光
されて光情報記録媒体としての光ディスク６の面上に微
小な光スポットを形成することができる。また、その光
ディスク６からの反射光Ｐは、対物レンズ５により再度
平行光とされ、偏向プリズム４を介してビームスプリッ
タ３を透過して検出レンズ７により集束光とされ、シリ
ンドリカルレンズ８により非点収差を与えられて受光素
子９に導かれ、この受光素子９において記録情報を表す
再生信号Ｒｆや、サーボ用信号となるフォーカスエラー
信号Ｆｅ及びトラックエラー信号Ｔｅの検出が行われ
る。図８（ａ）は、受光素子９の形状を示すものであ
り、この受光素子９は４分割された受光面ａ，ｂ，ｃ，
ｄからなっている。この４分割された受光素子９を用い
て、フォーカスエラー信号Ｆｅは非点収差法により、ト
ラックエラー信号Ｔｅはプッシュプル法により、再生信
号Ｒｆは光ディスク６上のデータの有無による反射光量
の差によりそれぞれ求めることができ、各算出式は、 Ｆｅ＝（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ） …（１） Ｔｅ＝（ａ−ｃ） …（２） Ｒｆ＝（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ） …（３） となる。

【０００３】図７において、平行光の光軸Ｌと対物レン
ズ５のレンズ光軸Ｌｏとの間に光軸ずれがないときに
は、受光素子９の面上に集光される光スポット１０は図
８（ａ）に示すように分割面の中心に位置する。この光
軸ずれがないときのトラックエラー信号Ｔｅは、図８
（ｂ）に示すように０レベルに対して上下対称の波形と
なる。このような信号波形をもとにトラッキングサーボ
をかけると、図８（ｃ）に示すように、光ディスク６面
上のトラックＴの中央部に光スポット１１を位置させて
制御することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、対物レンズ５
を保持した可動光学系をトラッキング方向Ｘに移動させ
る際に、平行光の光軸Ｌと対物レンズ５のレンズ光軸Ｌ
ｏとの間にΔＮの光軸ずれが生じる場合がある。このよ
うな光軸ずれが生じると、光ディスク６へ向かう出射光
と光ディスク６からの反射光ＰとはΔＫ（＝２ΔＮ）だ
けずれることになる。この光軸ずれが生じたときには、
図９（ａ）に示すように、受光素子９の分割線の中心か
らずれた位置に光スポット１０が当たる。この光軸ずれ
が生じたときのトラックエラー信号Ｔｅは、図９（ｂ）
に示すように０レベルに対して非対称な波形となり、Δ
Ｏｆだけオフセットが生じた状態となる。このような信
号波形をもとにトラッキングサーボをかけると、図９
（ｃ）に示すように、光スポット１１が光ディスク６面
上のトラックＴの中央部からずれた状態で制御されるこ
とになる。このように光スポット１１がトラックＴの中
心からずれてオフセットが生じると、再生時において再
生信号Ｒｆがクロストークの増加や振幅の低下を招く。
これにより、正常に信号再生を行うことができなくなっ
たり、消去時に消し残しが発生したりする問題が生じ
る。

【０００５】また、対物レンズを保持した可動光学系を
光ディスクの所定のトラックＴの位置に高速に移動させ
るアクセス動作時等において、対物レンズ５がトラッキ
ング方向Ｘに慣性力等により不要な振動を起こし、この
ようなトラッキング方向Ｘへの振動によって、前述した
ような光軸ずれ（ΔＮ）によるオフセット（ΔＯｆ）が
生じる場合がある。このような光軸ずれによるオフセッ
トを除去するための一手段として、特開平２−１５４３
３０号公報に「光学式ピックアップ」として開示されて
いるものがある。この公報に開示されているものは、対
物レンズの位置を検出するための装置に関するものであ
り、対物レンズを保持する可動部材側に所定方向のみに
屈折する光学素子を取付け、この光学素子を挾む位置の
支持部材側に光源と光検出器を対向配置させることによ
って、対物レンズのトラッキング方向への位置検出を行
い、これによりオフセットを除去して安定した制御を行
うようにしている。しかし、このような方式の装置にお
いては、光学素子、光源、光検出器などの部品が必要と
なり、部品点数が増加してしまい、これにより、装置が
大型化してコスト高となり、また、重量増加に伴って高
速アクセスにも影響を及ぼす結果となる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、レーザ光源から出射したレーザ光を対物レンズによ
り集光して光情報記録媒体の面上に照射して微小スポッ
トを形成することにより情報の記録、再生、消去を行う
光ピックアップ装置において、対物レンズにおける光情
報記録媒体のラジアル方向の開口数が、光情報記録媒体
のタンジェンシャル方向の開口数よりも小さくなるよう
に形成した。

【０００７】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、対物レンズのラジアル方向におけるレン
ズ光軸を挾む有効径外縁部の対称な位置に、レンズ光軸
に対して非垂直で入射した光を反射させる平坦部を形成
した。

【０００８】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
発明において、対物レンズのラジアル方向における有効
径外縁部の対称な位置に配置された平坦部からの反射光
をそれぞれ別個に受光する対物レンズ位置検出素子を設
け、この対物レンズ位置検出素子から得られたレンズ位
置信号をもとに対物レンズの位置を制御する対物レンズ
位置制御手段を設けた。

【０００９】

【作用】請求項１記載の発明においては、対物レンズの
ラジアル方向の開口数をタンジェンシャル方向の開口数
よりも小さくすることによって、ラジアル方向のディス
クチルトに対する波面収差の増加を抑えることができ、
これにより、特にラジアル方向のディスクチルトに対す
る光スポットの劣化を防ぐことが可能となる。

【００１０】請求項２記載の発明においては、対物レン
ズに入射する光の光軸とレンズ光軸とが一致していると
きには、対物レンズのラジアル方向の開口数におけるレ
ンズ光軸を挾む有効径外縁部の対称な位置の平坦部に入
射する光量は共に等しくなり、また、対物レンズに入射
する光の光軸とレンズ光軸とが一致していないときに
は、対称な位置の平坦部に入射する光量は互いに異な
る。

【００１１】請求項３記載の発明においては、対物レン
ズの平坦部からの反射光は対物レンズ位置検出素子にそ
れぞれ別個に検出され、対物レンズ位置制御手段により
その受光素子からの出力値の差分をとってレンズ位置信
号を求め、このレンズ位置信号をもとに対物レンズを駆
動制御することにより、対物レンズの位置を常に光軸ず
れのない定位置に調整することが可能となる。

【００１２】

【実施例】本発明の一実施例を図１〜図６に基づいて説
明する。なお、光ピックアップ装置の全体構成の概略に
ついては従来例（図７参照）で述べたのでここでの説明
は省略し、その同一部分については同一符号を用いる。

【００１３】一般に、光ディスク６によるディスクチル
トは、最悪の場合、ラジアル方向Ｘ（トラッキング方
向）が、タンジェンシャル方向Ｙ（トラッキング方向に
直交する方向）の３倍程度あり、このようなディスクチ
ルトによる波面収差の増大はラジアル方向Ｘの方が大き
くなる。また、図６は、ディスクチルトと、対物レンズ
５における波面収差λとの関係を示すものである。この
場合、開口数（ＮＡ）が大きい（この例では、ＮＡ＝
０．４５からＮＡ＝０．５に変化）ほど、ディスクチル
トに対する波面収差の増加が急激となる。従って、この
ようなことから、開口数が小さくなればなるほど、ラジ
アル方向Ｘのディスクチルトに対する波面収差は小さく
なり、これにより、対物レンズ５を通過し検出される光
スポットの劣化をなくすことができる。これに対して、
タンジェンシャル方向Ｙのディスクチルトに対する波面
収差は、ラジアル方向Ｘの場合よりも小さく、光スポッ
トの劣化も少ない。

【００１４】そこで、本実施例では、対物レンズ５の開
口数を方向によって変化させた。すなわち、図１に示す
ように、対物レンズ５におけるラジアル方向Ｘの開口数
（ここでは、有効径Ａとする）を、タンジェンシャル方
向Ｙの開口数（ここでは、有効径Ｂとする）よりも小さ
くなるように形成した。このように有効径Ａを小さく形
成した場合、対物レンズ５のラジアル方向Ｘにおけるレ
ンズ光軸Ｌｏを挾む有効径Ａの外縁部（有効径外縁部）
の対称な位置に、そのレンズ光軸Ｌｏに対して非垂直で
入射した光を反射させる平坦部１２ａ，１２ｂを形成し
た。この平坦部１２ａ，１２ｂには、光の反射を増強さ
せるための反射コート（図示せず）が施されている。

【００１５】また、図２は、光ディスク６からの反射光
を受光する受光部１３の形状を示すものである。この受
光部１３を構成する基板上の中央には、４分割された受
光面ａ，ｂ，ｃ，ｄからなる受光素子９が配置されてい
る。この受光素子９は、前述したように光ディスク６か
らの反射光Ｐを受光し、各種信号（Ｒｆ、Ｔｅ、Ｆｅ）
を算出して演算回路（図示せず）に送られ処理される。
この受光素子９の左右両側には、無分割受光面ｅ，ｆか
らなる対物レンズ位置検出素子１４ａ，１４ｂが配置さ
れている。この対物レンズ位置検出素子１４ａ，１４ｂ
は、対物レンズ５の平坦部１２ａ，１２ｂにより反射さ
れた反射光Ｐａ，Ｐｂを受光する。また、ここでは、対
物レンズ位置検出素子１４ａ，１４ｂからの出力を表す
レンズ位置信号Ｑ（後述する）をもとに対物レンズ５の
トラッキング方向の位置を制御する対物レンズ位置制御
手段が設けられている（図示せず）。

【００１６】このような構成において、対物レンズ５に
形成された平坦部１２ａ，１２ｂの作用、及び、対物レ
ンズ位置制御手段の作用を中心に述べる。半導体レーザ
１からの出射光は、平行光となって対物レンズ５に入射
する。このとき、図３に示すように、その入射した平行
光の径は、対物レンズ５のラジアル方向Ｘの有効径Ａよ
りも大きいため、平行光は有効径Ａ内部のレンズ領域の
みならず、その外縁部の平坦部１２ａ，１２ｂにも入射
する。この平坦部１２ａ，１２ｂには反射コートも施さ
れているためこの領域に入射した光のほとんどが反射さ
れ、反射光Ｐａ，Ｐｂとして受光部１３の方向に向かっ
て進んでいく。このとき、平坦部１２ａ，１２ｂは、対
物レンズ５のレンズ光軸Ｌｏに対して非垂直となるよう
に形成されているため、反射光Ｐａ，Ｐｂと光ディスク
６からの反射光Ｐとは平行とはならず受光部１３上には
分離された状態で到達する。この場合、平坦部１２ａか
らの反射光Ｐａは対物レンズ位置検出素子１４ａに導か
れ、平坦部１２ｂからの反射光Ｐｂは対物レンズ位置検
出素子１４ｂに導かれる。

【００１７】図４（ａ）（ｂ）は、対物レンズ５のレン
ズ光軸Ｌｏからの光軸ずれの有無により、ガウス分布を
なす平行光の反射光量が変化する様子を示したものであ
る。まず、図４（ａ）は、レンズ光軸Ｌｏと、平行光の
光軸Ｌとが一致しているときの対物レンズ５に入射する
光量分布を示す。この場合、ハッチング領域が平坦部１
２ａ，１２ｂに入射する光量であり左右共に等しく、こ
れにより図２の対物レンズ位置検出素子１４ａ，１４ｂ
の受光面ｅ，ｆに入射する光量は等しくなる。一方、図
４（ｂ）は、レンズ光軸Ｌｏに対して平行光の光軸Ｌが
δだけ光軸ずれしたときの様子を示すものである。この
とき、平坦部１２ａ，１２ｂに入射する光量は異なり、
これにより対物レンズ位置検出素子１４ａ，１４ｂの受
光面ｅ，ｆに入射する光量も異なってくる。従って、受
光面ｅ，ｆの出力値の差分をとることによってレンズ位
置信号Ｑを検出することができる。レンズ位置信号Ｑ
は、 Ｑ＝α（ｅ−ｆ） （α：定数） …（４） として算出することができる。このレンズ位置信号Ｑ
は、図５に示すように、レンズ光軸Ｌｏに対する平行光
の光軸Ｌの光軸ずれ量との間に線形関係があるため、
（４）式より求められたレンズ位置信号Ｑをもとに、対
物レンズ位置制御手段によって対物レンズアクチュエー
タ部を構成するトラッキングアクチュエータ（図示せ
ず）を駆動制御してトラッキングサーボを行うことによ
って、レンズ光軸Ｌｏと平行光の光軸Ｌとの間の光軸ず
れを低減することとができる。

【００１８】上述したように、対物レンズ５のラジアル
方向Ｘの有効径Ａをタンジェンシャル方向Ｙの有効径Ｂ
よりも小さくすることにより、ラジアル方向Ｘのディス
クチルトに対する波面収差の増加を抑え、光スポットの
劣化を防ぐことができる。これにより、ディスクのラジ
アルチルト時の光ディスク６に記録されたピットに対す
る分解能の低下を抑えられる。また、対物レンズ５の平
坦部１２ａ，１２ｂからの反射光Ｐａ，Ｐｂを対物レン
ズ位置検出素子１４ａ，１４ｂに各々別個に検出させて
レンズ位置信号Ｑを求め、対物レンズ位置制御手段によ
ってレンズ位置信号Ｑをもとに対物レンズ５の位置を制
御してレンズ光軸Ｌｏと平行光の光軸Ｌとの間の光軸ず
れをなくすようにしたので、従来例で述べたように対物
レンズ位置検出専用の光学素子（光源や受光素子）を対
物レンズアクチュエータ部にわざわざ別個に設ける必要
がなくなり、これにより、部品点数を削減して小型で低
コストな対物レンズの位置制御機構を実現できる。

【００１９】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、対物レンズのラ
ジアル方向の開口数をタンジェンシャル方向の開口数よ
りも小さくしたので、開口数の小さなラジアル方向のデ
ィスクチルトに対する波面収差の増加を抑え光スポット
の劣化を防ぐことができ、これにより、光情報記録媒体
に記録されたピットに対する分解能の低下を抑えること
ができ、信頼性の高い光ピックアップ装置を提供するこ
とができるという効果を有する。

【００２０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、対物レンズのラジアル方向におけるレンズ
光軸を挾む有効径外縁部の対称な位置レンズ光軸に対し
て非垂直でかつ入射した光を反射させる平坦部を形成し
たので、この平坦部に入射する光の光量が等しいか否か
を調べることにより、光情報記録媒体に入射する光の光
軸ずれが生じているか否かを容易に判断することがで
き、また、このような平坦部は従来の対物レンズの形状
の範囲内で部品点数を増加させることなく容易に作成す
ることができるという効果を有する。

【００２１】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、対物レンズの平坦部からの反射光を対物レ
ンズ位置検出素子にそれぞれ別個に検出させレンズ位置
信号を求め、このレンズ位置信号をもとに対物レンズ位
置制御手段によって対物レンズの位置を制御するように
したので、従来のように対物レンズ位置検出専用の光学
素子（光源や受光素子）を対物レンズを駆動制御する対
物レンズアクチュエータ部にわざわざ別個に設ける必要
がなくなり、これにより、部品点数を増加させることな
く小型で低コストな対物レンズの位置制御機構を実現す
ることができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である対物レンズの形状を示
す構成図である。

【図２】受光部の形状を示す正面図である。

【図３】対物レンズの平坦部により反射された光が分離
した状態で受光部に導かれる様子を示す光路図である。

【図４】（ａ）は対物レンズのレンズ光軸と平行光の光
軸とが一致している場合の光量分布を示す模式図、
（ｂ）は対物レンズのレンズ光軸と平行光の光軸との間
に光軸ずれが生じている場合の光量分布を示す模式図で
ある。

【図５】レンズ位置信号と光軸ずれ量との関係を示す波
形図である。

【図６】ディスクチルトと波面収差との関係を示す特性
図である。

【図７】従来の光ピックアップ装置の一例を示す光路図
である。

【図８】（ａ）は光軸ずれが生じていないときの受光素
子面上での光スポットの様子を示す正面図、（ｂ）はそ
の光軸ずれがないときの上下対称なトラックエラー信号
を示す波形図、（ｃ）はそのトラックエラー信号をもと
に光ディスクの面上に照射される光スポットの様子を示
す平面図である。

【図９】（ａ）は光軸ずれが生じているときの受光素子
面上での光スポットの様子を示す正面図、（ｂ）はその
光軸ずれのときの上下非対称なトラックエラー信号を示
す波形図、（ｃ）はそのトラックエラー信号をもとに光
ディスクの面上に照射される光スポットの様子を示す平
面図である。

【符号の説明】

１ レーザ光源 ５ 対物レンズ ６ 光情報記録媒体 １２ａ，１２ｂ 平坦部 １４ａ，１４ｂ 対物レンズ位置検出素子 Ａ，Ｂ 開口数 Ｌｏ レンズ光軸 Ｑ レンズ位置信号 Ｐ₁，Ｐ₂ 反射光 Ｘ ラジアル方向 Ｙ タンジェンシャル方向

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光源から出射したレーザ光を対物
   レンズにより集光して光情報記録媒体の面上に照射して
   微小スポットを形成することにより情報の記録、再生、
   消去を行う光ピックアップ装置において、前記対物レン
   ズにおける前記光情報記録媒体のラジアル方向の開口数
   が、前記光情報記録媒体のタンジェンシャル方向の開口
   数よりも小さくなるように前記対物レンズを形成したこ
   とを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 【請求項２】 対物レンズのラジアル方向におけるレン
   ズ光軸を挾む有効径外縁部の対称な位置に、前記レンズ
   光軸に対して非垂直でかつ入射した光を反射させる平坦
   部を形成したことを特徴とする請求項１記載の光ピック
   アップ装置。
3. 【請求項３】 対物レンズのラジアル方向における有効
   径外縁部の対称な位置に配置された平坦部からの反射光
   をそれぞれ別個に受光する対物レンズ位置検出素子を設
   け、この対物レンズ位置検出素子から得られたレンズ位
   置信号をもとに前記対物レンズの位置を制御する対物レ
   ンズ位置制御手段を設けたことを特徴とする請求項２記
   載の光ピックアップ装置。