JPH09180246A - 光ピックアップ装置 - Google Patents
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Abstract
対物レンズと、前記対物レンズの外側に設けられ+1次
回折光を前記対物レンズを通過する光の経路とは別の経
路に進ませる少なくとも二つの補助レンズとを具備した
対物レンズ部と、前記対物レンズを通してディスクに光
を照射する光源と、前記光源と前記対物レンズ間に介し
てディスクから反射された光を光源からの光進行経路と
は別の経路に進ませる光分割器と、前記ディスクから反
射され前記光分割器を通じて進まれた光を検知する光検
出器と、前記補助レンズから入射された+1次回折光を
検出する少なくとも二つの補助光検出器とを具備するこ
とにより、対物レンズの安定したトラック信号と高い再
生信号を得ることができる。
Description
に係り、特に対物レンズの開口数を増大させることによ
り安定した再生信号が得られる光ピックアップ装置に関
する。
タなどの情報をディスクのようなメディアに記録かつ再
生することである。ディスクはプラスチック又はガラス
からなる基板に情報の記録されている記録面が形成され
ている構造からなっている。情報の記録密度の高いディ
スクから情報を読取ったり又は書込むためには、光スポ
ットのサイズを縮める必要がある。このために、対物レ
ンズの開口数を増やし、短波長の光源を用いるのが一般
的である。しかしながら、短波長の光源を用いる場合は
ディスクの光軸に対して許されるディスクの最大傾斜角
が縮められる。このように縮められたディスクの最大許
容傾斜角はディスクの厚さを減らすことにより増加させ
得る。ディスクの傾斜角をθとする時、コマ収差係数W
31の大きさは次のように得られる。
クの屈折率、NAは対物レンズの開口数である。前記の
式から分かるように、コマ収差係数W31はNAの3乗に
比例する。従って、既存のCD(compact disc)に要求
される対物レンズの開口数が0.45、そしてDVD
(digital video disc)が要求する対物レンズの開口数
が0.6であることを考えると、DVDは与えられる一
定な傾斜角に対して同じ厚さを有するCDに比べて約
2.34倍のコマ収差係数を有するようになる。従っ
て、DVDの最大許容傾斜角はCDに比べて約半分以下
に制限される。DVDの最大傾斜角をCDにほぼ一致さ
せるためにはDVDの厚さ(d)を減少させる必要があ
る。
いて高密度ディスクと既存のディスク間の互換性を有す
るのは非常に大事な問題である。ところが、高密度化す
る際にディスクの厚さが変わると、それに対応する球面
収差が発生する。球面収差が極めて増加すると、ディス
クに形成されたスポットが情報の記録に必要な光強度を
得られなくなり、情報が正確に記録できない。かつ、情
報の再生時の信号対ノイズの比(S/N)が低すぎるた
め、記録された情報が正確に再生できない。結局、相異
なるディスクの厚さを全部読み取れる互換ピックアップ
の必要性が高まる。
開平7−98431号に開示されたようなホログラムレ
ンズを用いるもの、二つの対物レンズが適用されたも
の、米国特許5,281,797号に開示されたような
物理的な可変絞りが適用されるものなどがあるが、これ
ら既存の互換ピックアップは結果的に部品が追加される
ために高コストになる短所がある。
ラックピッチの最少ピッチは既存のCDに比べて大変小
さい。かつ、DVDの変調度はCDに比べて35%以上
も減るので、安定したトラック信号を得るのが難しい。
特に、DVDの場合において情報の再生時に対物レンズ
に対して入射ビームの中心から外れた場合、即ちビーム
シフトが起こった場合には光学的変調度関数が回折限界
曲線を超えられない。
問題点を解決するために案出されたものであり、ディス
クに反射された±1次回折光をトラック補償信号として
検出させることにより安定した再生信号とサーボ信号を
得られる、更に改善された光ピックアップ装置を提供す
ることにその目的がある。
に本発明による光ピックアップ装置は、ディスクに対面
し所定の開口数を有する対物レンズと、前記対物レンズ
の外側に設けられ±1次回折光を前記対物レンズを通過
する光の経路とは別の経路に進ませる少なくとも二つの
補助レンズとを具備した対物レンズ部と、前記対物レン
ズを通してディスクに光を照射する光源と、前記光源と
前記対物レンズ間に介してディスクから反射された光を
光源からの光進行経路とは別の経路に進ませる光分割器
と、前記ディスクから反射され前記光分割器を通じて進
まれてきた光を検知する光検出器と、前記補助レンズか
ら入射された回折光を検出する少なくとも二つの回折光
検出器とを具備することを特徴とする。
づき更に詳細に説明する。図1を参照すると、ディスク
300に対面する対物レンズ部200は周囲に光制御手
段220の設けられた対物レンズ210及び後述される
前記光制御手段220の外側に位置する補助レンズ23
0とを具備する。前記対物レンズ210の光軸上には対
物レンズ210を通過した光を検出する光検出器600
が位置している。前記対物レンズ部200と前記光検出
器600間には光分割器400及び検出レンズ500が
順番に介している。かつ、光分割器400から分岐され
た他の経路の終端部にレーザダイオードなどの光源80
0が位置しており、前記光検出器600の外側には前記
補助レンズ230からの光を検出する補助光検出器61
0が設けられている。かかる構造において、前記補助レ
ンズとして一般的な屈折型レンズの他に回折理論に基づ
いたホログラムレンズを適用することもできる。
第2実施形態を概略的に示したものである。本実施形態
では、第1実施形態とは異なり光源800と対物レンズ
部200が直線的光進行経路に位置している。対物レン
ズ部200は図3に示されたように、対物レンズ210
と対物レンズ210の周囲を取り囲む光制御手段220
と、光制御手段220の外側に位置する補助レンズ23
0とを具備する。一方、前記光源800の両側には前記
補助レンズ230からの光を検出する補助光検出器61
0が設けられ、光源800と対物レンズ部200間に波
長板900と偏光分割器400aが介される。そして、
光検出器600は前記偏光分割器400aから分岐され
た他の経路に位置し、偏光分割器400aと光検出器6
00間には検出レンズ500が介される。そして、偏光
分割器400aと光源800との間には光源800から
の光を集束させるコリメータレンズ801が位置し、前
記光源800の両側には補助光検出手段610が設けら
れる。
記対物レンズ210としては光源800からの光とディ
スク300から反射された0次回折光が通過し、前記両
補助レンズ230としてはディスク300から反射され
た±1次回折光がそれぞれ通過するようになる。この
際、±1次回折光が対物レンズ210の外周部を一部通
過するようになる。従って、ディスク300から反射さ
れて前記対物レンズ210を通過した0次回折光は光分
割器400aを経て光検出器600に至り、前記補助レ
ンズ230を通過した±1次回折光は補助光検出器61
0A,Bに至る。
折光信号と補助光検出器610から得られた±1次回折
光信号は合算器(図示せず)で合算されて再生信号として
用いられる。そして、他方の補助光検出器610Bから
検出された+1次回折光信号に対する一方の補助光検出
器610Aから検出された−1次回折光信号の差信号は
トラック信号として用いられる。
ディスク300から反射された±1次回折光を用いるこ
とにより、一枚の対物レンズを通過した光のみを信号源
として用いる従来の光ピックアップ装置に比べて非常に
大きい制御信号及び再生信号を得ることができる。前記
のような本発明の光ピックアップ装置において、前記補
助レンズと、補助光検出器の設置位置は、ディスクから
反射された±1次回折光を電気的信号に変えられる制限
的な条件範囲内で前述した実施形態に問わず自由に決定
され得る。かつ、対物レンズ及び補助レンズ並びに光制
御手段は与えられた目的が達成できる範囲内ならば如何
なる材料を以っても制作可能である。
ズ210を通過する光のうち近軸領域と遠軸領域間の中
間領域の光を制御するための、即ち遮断、バラツキ、吸
収する第2光制御手段を有することにより、厚さの異な
る二種類のディスクから情報を読取りかつ書込むことが
できる。このように二枚のディスクが共用できる本発明
による光ピックアップ装置は、後述される対物レンズ部
を有し、全体的に前述した第1,第2実施形態における
対物レンズ部と光検出器とが後述される対物レンズ部と
光検出器に取替えられている構造からなる。
クアップ装置に適用される対物レンズ部を概略的に示し
たものである。所定の開口数、例えば0.6の開口数を
有する対物レンズ210の周囲に第1光制御手段220
が設けられ、第1光制御手段220の両側には補助レン
ズ230が結合される。ここまでの構造は第1実施形態
における対物レンズ部200の構造と同一であり、更に
前記対物レンズ210の光通過面には所定直径の環状第
2光制御手段240が設けられる。この第2光制御手段
240は対物レンズ210を通過する光のうち近軸領域
と遠軸領域間の中間領域の光を遮断、バラツキ又は吸収
する機能を働く。
球面収差がほとんど発生しない近軸領域と、近軸領域を
取り囲む遠軸領域間の中間領域の光を遮断又は遮蔽させ
ることにより、ディスクに前記中間領域の光の干渉影響
が抑制された小さいサイズの周辺光を有する光スポット
を形成する。このために、光入射経路上に、近軸と遠軸
間の中間領域に光を遮断又は散乱させるドーナツ状又は
四角縁などの多角形縁状の光制御手段を設ける。これは
遠軸領域の光は中心光に影響をほとんど及ぼさず、近軸
と遠軸間の光のみが中心光に影響を及ぼすということに
基づいたものである。近軸領域とは実用上無視できる程
度の収差を有するレンズ中心軸(光学で定義している光
軸)の周囲の領域を意味し、遠軸領域は近軸領域より光
軸から相対的に離れている部分の領域を意味し、中間領
域は近軸領域と遠軸領域間の領域を意味する。
本発明による光ピックアップ装置の第3実施形態におい
て、例えば1.2mmの厚いCDから情報を読み出す時
には前記第2光制御手段240を通過した光を選択的に
検知し、かつ0.6mmのDVDから情報を読み出す時
には前記対物レンズ210を通過した光をすべて検知で
きる光検出器を具備しなければならない。このような光
検出器としては図5に示されたように既存の4分割型光
検出器が適用され得る。四つの検知要素601,60
2,603,604を具備した光検出器600の中央に
形成されたスポットはディスクの厚さに応じて図6や図
7に示されたように形成される。
Dを適用した時に光検出器600に形成されるスポット
の形態を示しており、図7は比較的薄い、例えば0.6
mmの厚さを有するDVDを適用した時のスポットの形
態を示している。近軸領域光によるスポットの中心部6
51はディスクの厚さに問わず直径の変化が少なく、た
だ第2制御手段により遮断された中間部652と周辺部
653の直径は大きく変化される。
応するスポットの中心部651は光検出器600の中央
に位置し、かつスポットの周辺部653は光検出器60
0の周辺を取り囲むようになっている。そして、中心部
651と周辺部653間の中間部652は第2光制御手
段により光が取り除かれた部分である。即ち、1.2m
mの厚いディスクから情報を再生する時には、中間部6
52と周辺部653が球面収差により著しく拡張される
ため、近軸領域の光、スポットの中心部651のみが用
いられる。
と周辺部653は光検出器600の検出面にすべて形成
されている。即ち、0.6mmの薄いディスクから情報
を再生する時には光制御部材により取り除かれた中間領
域の光を除いた近軸領域の光と遠軸領域の光が全部用い
られる。ここで、前記中心部651の直径はディスクの
種類に問わず類似に保たれる。
は、相異なる厚さを有する二枚のディスクから情報を読
み取るために、厚いディスクCDから情報を読む時には
光検出器600に近軸領域の光のみが至り、かつ薄いデ
ィスクDVDから情報を読む時には近軸と遠軸領域の光
が全部光検出器600に至るように設計された光検出器
600を適用する。従って、光検出器600により厚い
ディスクを用いる時には近軸領域の光に対応する信号を
得て、薄いディスクを用いる時にはすべての領域、即ち
近軸と遠軸領域の光に対応する相対的に高い信号を得
る。
て図8に示されたようなものを用いることもできる。図
8に示された光検出器600は図5に示された光検出器
の周囲に第2光検出領域が追加された形態である。即
ち、本実施形態における光検出器600は中央の第1光
検出領域611とその周囲の第2光検出領域612とを
具備する。第1光検出領域611は菱形に配置された四
つの四角第1受光要素A1,B1,C1,D1を具備
し、第2光検出領域612は前記第1光検出領域611
の受光要素の角部を取り囲むように菱形に配置されたL
型の第2受光要素A2,B2,C2,D2を具備する。
いる際の光検出器の受光状態を示し、図12乃至図14
は厚いディスクCDを用いる際の光検出器の受光状態を
示したものである。かかる構造の光検出器において、薄
いディスクから情報を読み取る場合には第1,第2光検
出領域からのすべての信号を用い、厚いディスクから情
報を読み取る際には第1光検出領域からの信号のみを用
いる。
検出器600から検出された0次回折光信号と補助光検
出器610A,Bから得られた+1次回折信号が合算器
(図示せず)で合算されて再生信号として用いられ、かつ
一方の補助光検出器610Aから検出された+1次回折
光信号に対する他方の補助光検出器610Bから検出さ
れた−1次回折光信号の差信号はトラック信号として用
いられ得るので、高い再生信号と安定したトラック信号
を得ることができる。結果的に、図15に示されたよう
に再生信号を示す本発明による光ピックアップの光変調
関数値Bが従来の光ピックアップの光変調関数値Aに比
べて相当増加されるようになる。かつ、対物レンズに近
軸領域と遠軸領域間の光を制御する第2光制御手段が設
けられているため、構造を変更せず1.2mmのCDと
0.6mmのDVDが共用できる。
形態の概略構成図である。
形態の概略構成図である。
形態に適用される対物レンズ部の概略的な構成を示した
正面図である。
形態に適用される対物レンズ部の概略側面図である。
る4分割型の光検出器の平面図である。
の種類に応じて相異に形成されるスポットの形状を示し
た図である。
の種類に応じて相異に形成されるスポットの形状を示し
た図である。
る8分割型光検出器の平面図である。
じて8分割型光検出器に形成される光スポットの形状を
示した平面図である。
応じて8分割型光検出器に形成される光スポットの形状
を示した平面図である。
応じて8分割型光検出器に形成される光スポットの形状
を示した平面図である。
応じて8分割型光検出器に形成される光スポットの形状
を示した平面図である。
応じて8分割型光検出器に形成される光スポットの形状
を示した平面図である。
応じて8分割型光検出器に形成される光スポットの形状
を示した平面図である。
関数の変化を示した図である。
Claims (36)
- 【請求項1】 ディスクに対面し所定の開口数を有する
対物レンズと、前記対物レンズの外側に設けられ+1次
回折光を前記対物レンズを通過する光の経路とは別の経
路に進ませる少なくとも二つの補助レンズとを具備した
対物レンズ部と、 前記対物レンズを通してディスクに光を照射する光源
と、 前記光源と前記対物レンズ間に介してディスクから反射
された光を光源からの光進行経路とは別の経路に進ませ
る光分割器と、 前記ディスクから反射され前記光分割器を通じて進まれ
てきた光を検知する光検出器と、 前記補助レンズから入射された回折光を検出する少なく
とも二つの回折光検出器とを具備することを特徴とする
光ピックアップ装置。 - 【請求項2】 前記光源と対物レンズは直線的光進行経
路に位置し、前記光検出器は光分割器から分岐された他
の光進行経路上に位置されることを特徴とする請求項1
記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項3】 前記対物レンズと光検出器が直線的光進
行経路に位置し、前記光源は前記分割器から分岐された
他の光進行経路に位置することを特徴とする請求項1記
載の光ピックアップ装置。 - 【請求項4】 前記補助レンズは、回折理論によるホロ
グラムレンズであることを特徴とする請求項1記載の光
ピックアップ装置。 - 【請求項5】 前記補助レンズは、回折理論によるホロ
グラムレンズであることを特徴とする請求項2記載の光
ピックアップ装置。 - 【請求項6】 前記補助レンズは、回折理論によるホロ
グラムレンズであることを特徴とする請求項3記載の光
ピックアップ装置。 - 【請求項7】 前記対物レンズと補助レンズは、一体的
に形成されることを特徴とする請求項1記載の光ピック
アップ装置。 - 【請求項8】 前記対物レンズと補助レンズは、一体的
に形成されることを特徴とする請求項2記載の光ピック
アップ装置。 - 【請求項9】 前記対物レンズと補助レンズは、一体的
に形成されることを特徴とする請求項3記載の光ピック
アップ装置。 - 【請求項10】 前記対物レンズと前記補助レンズ間に
第1光制御手段が設けられていることを特徴とする請求
項1記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項11】 前記対物レンズと前記補助レンズ間に
第1光制御手段が設けられていることを特徴とする請求
項2記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項12】 前記対物レンズと前記補助レンズ間に
第1光制御手段が設けられていることを特徴とする請求
項3記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項13】 前記対物レンズと前記補助レンズ間に
第1光制御手段が設けられていることを特徴とする請求
項4記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項14】 前記対物レンズと前記補助レンズ間に
第1光制御手段が設けられていることを特徴とする請求
項5記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項15】 前記対物レンズと前記補助レンズ間に
第1光制御手段が設けられていることを特徴とする請求
項6記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項16】 前記対物レンズと前記補助レンズ間に
第1光制御手段が設けられていることを特徴とする請求
項7記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項17】 前記対物レンズと前記補助レンズ間に
第1光制御手段が設けられていることを特徴とする請求
項8記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項18】 前記対物レンズと前記補助レンズ間に
第1光制御手段が設けられていることを特徴とする請求
項9記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項19】 前記対物レンズの中心軸の周囲に対物
レンズに入射する光の近軸領域と遠軸領域間の中間領域
の光を制御する光制御手段が設けられていることを特徴
とする請求項1記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項20】 前記対物レンズの中心軸の周囲に対物
レンズに入射する光の近軸領域と遠軸領域間の中間領域
の光を制御する光制御手段が設けられていることを特徴
とする請求項2記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項21】 前記対物レンズの中心軸の周囲に対物
レンズに入射する光の近軸領域と遠軸領域間の中間領域
の光を制御する光制御手段が設けられていることを特徴
とする請求項3記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項22】 前記対物レンズの中心軸の周囲に対物
レンズに入射する光の近軸領域と遠軸領域間の中間領域
の光を制御する光制御手段が設けられていることを特徴
とする請求項4記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項23】 前記対物レンズの中心軸の周囲に対物
レンズに入射する光の近軸領域と遠軸領域間の中間領域
の光を制御する光制御手段が設けられていることを特徴
とする請求項5記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項24】 前記対物レンズの中心軸の周囲に対物
レンズに入射する光の近軸領域と遠軸領域間の中間領域
の光を制御する光制御手段が設けられていることを特徴
とする請求項6記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項25】 前記対物レンズの中心軸の周囲に対物
レンズに入射する光の近軸領域と遠軸領域間の中間領域
の光を制御する光制御手段が設けられていることを特徴
とする請求項7記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項26】 前記対物レンズの中心軸の周囲に対物
レンズに入射する光の近軸領域と遠軸領域間の中間領域
の光を制御する光制御手段が設けられていることを特徴
とする請求項8記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項27】 前記対物レンズの中心軸の周囲に対物
レンズに入射する光の近軸領域と遠軸領域間の中間領域
の光を制御する光制御手段が設けられていることを特徴
とする請求項9記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項28】 前記対物レンズの中心軸の周囲に対物
レンズに入射する光の近軸領域と遠軸領域間の中間領域
の光を制御する光制御手段が設けられていることを特徴
とする請求項10記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項29】 前記対物レンズの中心軸の周囲に対物
レンズに入射する光の近軸領域と遠軸領域間の中間領域
の光を制御する光制御手段が設けられていることを特徴
とする請求項11記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項30】 前記対物レンズの中心軸の周囲に対物
レンズに入射する光の近軸領域と遠軸領域間の中間領域
の光を制御する光制御手段が設けられていることを特徴
とする請求項12記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項31】 前記対物レンズの中心軸の周囲に対物
レンズに入射する光の近軸領域と遠軸領域間の中間領域
の光を制御する光制御手段が設けられていることを特徴
とする請求項13記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項32】 前記対物レンズの中心軸の周囲に対物
レンズに入射する光の近軸領域と遠軸領域間の中間領域
の光を制御する光制御手段が設けられていることを特徴
とする請求項14記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項33】 前記対物レンズの中心軸の周囲に対物
レンズに入射する光の近軸領域と遠軸領域間の中間領域
の光を制御する光制御手段が設けられていることを特徴
とする請求項15記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項34】 前記対物レンズの中心軸の周囲に対物
レンズに入射する光の近軸領域と遠軸領域間の中間領域
の光を制御する光制御手段が設けられていることを特徴
とする請求項16記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項35】 前記対物レンズの中心軸の周囲に対物
レンズに入射する光の近軸領域と遠軸領域間の中間領域
の光を制御する光制御手段が設けられていることを特徴
とする請求項17記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項36】 前記対物レンズの中心軸の周囲に対物
レンズに入射する光の近軸領域と遠軸領域間の中間領域
の光を制御する光制御手段が設けられていることを特徴
とする請求項18記載の光ピックアップ装置。
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