JPH09198703A - 光学式ピックアップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＤＶＤとＣＤのように種類の相違するディス
クの再生を可能にしたピックアップは、光の利用効率が
低下したり、または３ビーム方式のトラッキングエラー
検出ができない欠点があった。 【解決手段】 ＤＶＤ用の受発光モジュールＭ1とＣＤ
用の受発光モジュールＭ2は、発光波長が相違してい
る。対物レンズ１はＤＶＤ用の波長に合わせて開口数が
決められており、ＣＤ用の受発光モジュールＭ2の光路
に絞り手段が設けられている。よってＤＶＤとＣＤと
で、記録面に集束されるスポットの径が相違する。ま
た、ＣＤ用の受発光モジュールＭ2からの光路長がＤＶ
Ｄ用の受発光モジュールＭ1の光路長よりも短くなって
おり、ＤＶＤとＣＤとの基板の厚さＴ1とＴ2の相違によ
る収差の影響をなくしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＤＶＤ（デ
ィジタルビデオディスク）とＣＤ（コンパクトディス
ク）のように、トラックピッチや基板の厚さなどの相違
する異なる種類のディスクに対して適用可能な光学式ピ
ックアップに関する。

【０００２】

【従来の技術】光記録方式または光磁気記録方式のディ
スクは種々の用途に用いられるが、これらのディスクの
うちには互いに直径寸法などが同じものがあり、ディス
クの再生装置では、異なる種類のディスクの再生を可能
にした互換性のある構成が必要となる場合がある。

【０００３】例えばＤＶＤ（ディジタルビデオディス
ク）とＣＤ（コンパクトディスク）は、共に直径が１２
０ｍｍ、クランプのための中心の穴径が１５ｍｍであ
る。またディスクの記録方式が共にピットによる光変調
方式であり、また回転制御方式も共にＣＬＶ（線速度一
定）である。したがって、両ディスクを共に再生可能な
上位互換性の再生装置の開発が可能である。

【０００４】ただしＤＶＤとＣＤとの大きな相違はデー
タ転送速度と記録容量であり、ＤＶＤの記憶容量はＣＤ
の記憶容量の６ないし８倍である。またトラックピッチ
は、ＣＤが１．６μｍであるのに対し、ＨＤＭＣＤ規格
のＣＶＤでは０．８４μｍで、ＳＤ規格のＤＶＤでは
０．７２５μｍである。

【０００５】このような記録密度の相違から、ディスク
の記録面に照射されるレーザ光の照射スポットの径は、
ＣＤに比べてＤＶＤの方を大幅に小径化する必要があ
る。対物レンズにより集束されてディスクの記録面に形
成される照射スポットの径は、光の波長に比例し、対物
レンズの開口数（ＮＡ）に反比例する。そのため、高密
度記録のＤＶＤに対応する光学式ピックアップは、光源
の発光波長を短くし、および／または対物レンズの開口
数を大きくすることが必要である。

【０００６】そこでＤＶＤ用の光学式ピックアップで
は、ＣＤ用の光源（波長７８０ｎｍ）より短波長の赤色
半導体レーザ（波長６３５ｎｍ〜６５０ｎｍ）を使用す
ることが検討され、また対物レンズの開口数もＣＤ用が
０．４５であるのに対し、ＤＶＤ用として０．５２〜
０．６程度にすることが検討されている。

【０００７】しかし、対物レンズの開口数（ＮＡ）を大
きくし、さらにディスクの基板の厚さをＣＤと同じ厚さ
（図４のＴ1＝１．２ｍｍ）にしておくと、チルト角
（ディスクの垂直線に対して対物レンズの光軸がずれる
角度）の許容値が小さくなる。そこで、ＨＤＭＣＤ規格
のＤＶＤでは、基板の厚さＴ1はＣＤと同じ１．２ｍｍ
であるが、対物レンズの開口数を０．５２に留めること
により、前記チルト角の許容値を可能な限り広くしてい
る。またＳＤ規格のＤＶＤでは、対物レンズの開口数を
０．６０と大きくしているが、基板の厚さをＴ2＝０．
６ｍｍと薄くすることにより、チルト角の許容値を大き
くしている。

【０００８】以上から、ＤＶＤとＣＤの互換性のある再
生装置を構成する場合には、装填されるディスクに応じ
てディスクへの照射スポットの径を切替えることが必要
である。またＳＤ規格のＤＶＤとＣＤとの互換性を確保
するためには、図４に示す基板の厚さの相違（ＣＤがＴ
1＝１．６ｍｍ、ＳＤ規格がＴ2＝０．６ｍｍ）に対応し
て、ディスク側の焦点位置を変える必要がある。

【０００９】従来検討されている互換性の再生装置とし
ては、ひとつの光学式ピックアップにＤＶＤ用の対物レ
ンズとＣＤ用の対物レンズの双方を備え、両対物レンズ
を光束の通過位置に機構的に切替えて位置させるものが
ある。しかし、この方式では、光ピックアップに２つの
対物レンズを搭載し、さらに対物レンズを切替えるため
の機構を搭載しなくてはならないために、ピックアップ
が大型になりまたコストも高くなる。さらに対物レンズ
を切替えるための機構を動作させるために消費電力が増
加する欠点がある。

【００１０】また、図４に示すように、ホログラムを有
する単一の対物レンズを設けた光学式ピックアップを用
いることも検討されている。この対物レンズＬは、片面
または両面が非球面レンズであり、一方の面（図４では
入射側の面）にホログラムＦが一体に形成されている。
このホログラム付の対物レンズＬは２焦点レンズであ
り、単一の光束に対して２つの焦点を持つことになる。
これにより、光束のＢａ成分とＢｂ成分とで、焦点位置
および対物レンズの実質的な開口数を変化させ、ＳＤ規
格のＤＶＤとＣＤの双方に対する記録再生を可能にして
いる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図４に示すホ
ログラム付の対物レンズＬを用いた光学式ピックアップ
では、ひとつの光束が対物レンズＬを透過した時点で、
焦点の相違するＢａとＢｂの成分に分離され、一方の成
分のみが再生に使用されることになる。そのために、光
の利用効率が悪くなる。

【００１２】また対物レンズからディスクに照射される
光のスポットをトラックに追従させるためのトラッキン
グサーボとして、光源からの光束を１つの主ビームと、
２つの副ビームに分離する３ビーム方式がよく知られて
おり、またこの３ビーム方式がトラッキング精度におい
て最も優れたものとなっている。しかし、図４に示すよ
うに対物レンズを透過した光が２つの光束成分に分離さ
れるものでは、前記３ビーム方式のトラキングサーボを
使用できない。すなわち、ＤＶＤまたはＣＤを再生して
いるときに、ＢａまたはＢｂのいずれかの光束成分のみ
がディスクの記録面に焦点が合っているため、３ビーム
方式を採用すると、再生に使用されていない光束成分の
副ビームが受光器にゴーストを形成することになり、ト
ラッキングサーボがオフセット状態になってしまう。

【００１３】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、単一の対物レンズを用いてＤＶＤとＣＤのように
種類の相違するディスクに対する再生動作を可能とし、
またトラッキングサーボとして３ビーム方式を採用する
ことを可能とした光学式ピックアップを提供することを
目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の光学式ピックア
ップは、記録媒体に対向する対物レンズと、それぞれ光
源および受光器を備えた複数の受発光モジュールと、各
受発光モジュールからの光を前記対物レンズを介して記
録媒体に与え且つ記録媒体からの戻り光を各受発光モジ
ュールに与える分光手段とを有し、いずれかの受発光モ
ジュールと分光手段との間には、光源からの光束径を絞
ってこの光束に対する前記対物レンズの実質的な開口数
を低下させるための絞り手段が設けられていることを特
徴とするものである。

【００１５】上記において、複数の受発光モジュールの
光源は互いに発光波長が相違しており、対物レンズの開
口数は、発光波長の短い発光源の前記波長を基準として
記録媒体に所定径の照射スポットを形成できるように設
定され、且つ発光波長の長い光源を有する受発光モジュ
ールと分光手段との間に前記絞り手段が設けられている
構成とすることが好ましい。

【００１６】また、絞り手段が光路に設けられている受
発光モジュールの光源から対物レンズまでの光路長が、
他の受発光モジュールの光源から対物レンズまでの光路
長よりも短く設定されているものである。

【００１７】さらに、全ての受発光モジュールには、光
源からの光を３ビームに分離する光束分離手段と、記録
媒体からの戻り光の３ビームのそれぞれを受光検知可能
な受光器とが設けられている構成とすることが可能であ
る。

【００１８】本発明の光学式ピックアップでは、複数の
受発光モジュールが設けられ、それぞれの受発光モジュ
ールに光源と受光器が設けられている。そして偏光ビー
ムスプリッタやハーフミラーなどの分光手段により、各
受発光モジュールの光源から発せられる光が、いずれも
対物レンズを透過して記録媒体（ディスク）に与えら
れ、また記録媒体（ディスク）からの反射戻り光が、発
光した光源を有する受発光モジュールに戻されて、その
受発光モジュールの受光器により検知される。そしてい
ずれかの受発光モジュールと分光手段との間に絞り手段
が設けられており、この絞り手段を通過した光束に対し
ては対物レンズの開口が制限されて、この光束に対して
は対物レンズの開口数が実質的に小さくなる。対物レン
ズにより集束されて記録媒体に照射される光のスポット
径は開口数に反比例するため、前記の絞り手段により開
口が制限された光束が対物レンズにより集束されると、
記録媒体に形成されるスポット径が、絞り手段を経てい
ない光束によるスポット径よりも大きくなる。

【００１９】したがって、複数の受発光モジュールから
発せられる光束のうち絞り手段を経たものはトラックピ
ッチの大きい小容量の記録媒体に対する再生用として使
用でき、絞り手段を有していない受発光モジュールから
与えられる光束は、記録媒体に対するスポット径が小さ
くなるため、トラックピッチの小さい大容量の記録媒体
に対する再生用として使用できることになる。

【００２０】また、記録媒体に集束される光のスポット
径は光の波長に比例するため、絞り手段が設けられてい
る側の受発光モジュールの光源から発せられる光の波長
を、他の受発光モジュールの光源から発せられる光の波
長よりも長くすると、絞り手段を経た光束のスポット径
を、絞り手段を通過しない光束によるスポット径よりも
充分に大きくできる。よって絞り手段を有しない受発光
モジュールの光源からの発光波長および対物レンズの開
口数を大容量の記録媒体のスポット径に合わせて設定し
ておくと、大容量の記録媒体の再生動作を可能にできる
とともに、絞り手段を経た側の受発光モジュールからの
光を、小容量の記録媒体に対する再生用として使用する
ことが可能である。

【００２１】また、発光波長の長い光が発せられ、且つ
絞り手段を有する側の光源から対物レンズまでの光路長
を、他の受発光モジュールから対物レンズまでの光路長
よりも短くすることにより、基板の厚さ寸法が相違する
記録媒体を使用した場合に、小容量で且つ基板の厚さ寸
法の大きい記録媒体を再生する際の収差の影響をなくす
ることができる。

【００２２】また、受発光モジュールが複数設けられ
て、それぞれに光源と受光器が設けられ、記録媒体の交
換に応じてそれぞれの受発光モジュールを別々に使用す
ることが可能である。よって、それぞれの受発光モジュ
ールに３ビームを形成する光束分離手段を設け、３ビー
ム方式によるトラキングサーボを実施することが可能に
なる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１と図２は本発明の光学式ピッ
クアップの構造を示す側面図である。記録媒体であるデ
ィスクＤはＤＶＤまたはＣＤであり、このディスクＤの
記録面に対物レンズ１が対向している。対物レンズ１は
両面または片面が球面または非球面であり、プラスチッ
クレンズまたはガラスレンズである。対物レンズ１の開
口数（ＮＡ）は、ＤＶＤの記録容量に応じた小径の照射
スポットを形成できるように決められている。

【００２４】図１は、ＨＤＭＣＤ規格のＤＶＤとＣＤの
双方を再生できる光学式ピックアップを示している。Ｈ
ＤＭＣＤ規格のＤＶＤとＣＤでは、光束が透過する基板
がポリカーボネートであり、その厚さは共にＴ1＝１．
２ｍｍである。またＤＶＤ用の受発光モジュールＭ1の
光源から発せられるレーザ光の波長は６３５ｎｍであ
る。そして対物レンズ１の開口数（ＮＡ）は、０．５２
であり、ディスクＤのトラックピッチ（０．８４μｍ）
に対応した小径の照射スポットを形成できるようになっ
ている。

【００２５】図２は、ＳＤ規格のＤＶＤとＣＤの双方を
再生できる光学式ピックアップを示している。ＳＤ規格
のＤＶＤでは、光束が透過する基板（ポリカーボネー
ト）の厚さはＴ2＝０．６ｍｍである。ＤＶＤ用の受発
光モジュールＭ1の光源から発せられるレーザ光の波長
は６３５〜６５０ｎｍであり、対物レンズ１の開口数は
０．６である。また図１と図２の光学式ピックアップで
は、ＣＤ用の受発光モジュールＭ2が設けられており、
この受発光モジュールＭ2の光源から発せられるレーザ
光の波長は７８０ｎｍである。なお、ＣＤの基板の厚さ
はＴ1＝１．２ｍｍである。

【００２６】図３に示すように、ＤＶＤ用の受発光モジ
ュールＭ1と、ＣＤ用の受発光モジュールＭ2の構造は同
じであり、共に光源２と受光器６を有しており、各受発
光モジュール内でディスクへの発光と、ディスクからの
戻り光の検知ができるようになっている。ただしＤＶＤ
用の受発光モジュールＭ1とＣＤ用の受発光モジュール
Ｍ2とでは、光源からの発光波長が相違している。

【００２７】各受発光モジュールＭ1およびＭ2では、光
源２からの光をディスク方向へ送りまたはディスクから
の戻り光を受光器６に与える分光手段（偏光ビームスプ
リッタまたはハーフミラー）４が設けられている。光源
２からの発光経路には、光束を３ビームに分離する光束
分離手段としての回析格子３が設けられている。受光器
６への経路にはフォーカスエラー検出のためのシリンド
リカルレンズ５が設けられている。また受光器６は、３
ビームの戻り光を検出可能に構成されており、３ビーム
の戻り光によりトラッキングエラーの検出を可能として
いる。また受光器６の主ビームの検知部は４分割され
て、シリンドリカルレンズ５を透過した光によりフォー
カスエラーの検出が可能となっている。

【００２８】前記対物レンズ１は、微動自在に支持され
て、フォーカスおよびトラッキングサーボ機構Ｓにより
駆動できるように構成されている。いずれかの受発光モ
ジュールＭ1またはＭ2の受光器６により検出されるフォ
ーカスエラーおよび３ビーム検知のトラッキングエラー
に基づいてサーボ機構Ｓにより対物レンズ１が駆動され
る。

【００２９】ＤＶＤ用の受発光モジュールＭ1の光路
と、ＣＤ用の受発光モジュールＭ2の光路との交叉部分
に、分光手段１０が設けられており、この分光手段１０
により、各受発光モジュールＭ1とＭ2からの光をディス
クＤに与え、ディスクＤからの反射戻り光を、各受発光
モジュールに与えることができるようになっている。分
光手段１０は例えば偏光ビームスプリッタである。この
場合、受発光モジュールＭ1からの光束の偏光面の方向
と、受発光モジュールＭ2からの光束の偏光面の方向と
を９０度変えておくことにより、偏光ビームスプリッタ
により、各受発光モジュールからの光束のほぼ１００％
をディスクＤに与えることができる。あるいは分光手段
１０がハーフミラーであってもよい。

【００３０】また、発光波長が長波長であるＣＤ用の受
発光モジュールＭ2と、分光手段１０との間には絞り手
段１１が設けられている。受発光モジュールＭ2から対
物レンズ１に与えられる光束の開口がこの絞り手段１１
により制限される。したがって受発光モジュールＭ2か
らの光束に対して対物レンズ１の実質的な開口数（見か
けの開口数）が小さくなっている。

【００３１】この光学式ピックアップでは、ＤＶＤが装
填されたときに受発光モジュールＭ1が動作し、ＣＤが
装填されたときには受発光モジュールＭ2が動作する。
ＤＶＤが装填されたときに、受発光モジュールＭ1の光
源２から発せられる短波長（６３５ｎｍまたは６５０ｎ
ｍ）のレーザ光が、分光手段１０および対物レンズ１を
透過してディスクＤに与えられる。このレーザ光の波長
と対物レンズ１の開口数によりディスクＤに形成される
照射スポットの径が小さくなり、大容量のＤＶＤの再生
が可能になる。

【００３２】ＣＤが装填されたときには、受発光モジュ
ールＭ2からの光束が、分光手段１０により反射され、
対物レンズ１を経てディスクＤに与えられる。受発光モ
ジュールＭ2からの光は長波長（７８０ｎｍ）であり、
また、光束の開口が絞り手段１１により制限され、対物
レンズ１の実質的な開口数が小さくなる。したがってデ
ィスクに対し径の大きい照射スポットを形成できる。

【００３３】図１では、ＤＶＤ用の受発光モジュールＭ
1の光源から分光手段１０までの光路長Ｌ1（または光源
から対物レンズ１までの光路長）と、ＣＤ用の受発光モ
ジュールＭ2の光源から分光手段１０までの光路長Ｌ2
（または光源から対物レンズ１までの光路長）とが同一
である。ＨＤＭＣＤ規格のＤＶＤとＣＤでは、基板の厚
さが共にＴ1＝１．２ｍｍである。よって図１の光学式
ピックアップでは、受発光モジュールＭ1を動作させ、
または受発光モジュールＭ2を動作させることにより、
ＤＶＤとＣＤに対して同じ焦点位置にスポットを結像で
きる。

【００３４】次に図２に示すように、ＳＤ規格のＤＶＤ
では、基板の厚さがＴ2＝０．６ｍｍであり、対物レン
ズ１の焦点位置はＤＶＤの反射面（記録面）に合わせら
れる。この場合にＣＤが装填されると、基板の厚さの違
いに基づく収差により、受発光モジュールＭ2から与え
られるレーザ光束がＣＤの反射面に集束されたときにス
ポット径が増大し、ＣＤの再生が困難になる。そこで、
図２では、ＣＤ用の受発光モジュールＭ2から分光手段
１０に至る光路長Ｌ3（または光源から対物レンズ１に
至る光路長）を、ＤＶＤ用の受発光モジュールＭ1から
分光手段１０に至る光路長Ｌ1（または光源から対物レ
ンズ１に至る光路長）よりも短くしている。これによ
り、受発光モジュールＭ1とＭ2の光束のディスク側の結
像位置をそれぞれ異ならせることができ、基板の厚さの
違いによる前記収差の影響をなくし、ＣＤの再生が可能
になる。

【００３５】受発光モジュールＭ1とＭ2では、共に光源
と受光器を個別に有している。したがって共に３ビーム
方式のトラッキングエラー検出が可能であり、高精度な
トラッキングサーボを実現できる。

【００３６】なお、図に示した構成例では、絞り手段１
１として中央に開口を有する絞り板を用いているが、絞
り手段１１として、光束の開口を制限するホログラム素
子などを用いてもよい。また受発光モジュールＭ1とＭ2
の光源を同じ発光波長のものとし、対物レンズ１の開口
数と絞り手段１１を用いた開口制限とにより、記録媒体
に照射されるレーザ光のスポット径を変えるようにして
もよい。

【００３７】さらに、図１と図２に示す構成例では光源
２からの発散光が対物レンズ１で集束される有限系の光
学系を用いているが、受発光モジュールＭ1およびＭ2の
光源２からの発散光がコリメートレンズにより平行光束
とされ、この平行光束が対物レンズで集束される無限系
の光学系を備えたものであってもよい。また、異なる種
類のディスクはＤＶＤとＣＤに限られず、他のディスク
であってもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明では、異なる受発光
モジュールからの光を異なる記録媒体に対応させて使用
できるため、光を有効利用できる。また対物レンズおよ
びサーボ機構は共用しているため、ピックアップとして
の構造が簡単であり、低コストにて製造できる。また各
受発光モジュールにおいて、３ビーム方式のトラッキン
グエラー検出が可能であるため、高精度なトラッキング
サーボを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学式ピックアップの構成図、

【図２】本発明の光学式ピックアップの構成図、

【図３】受発光モジュールの構成の一例を示す構成図、

【図４】従来のピックアップの構成を示す側面図、

【符号の説明】

Ｄ ディスク Ｍ1 ＤＶＤ用の受発光モジュール Ｍ2 ＣＤ用の受発光モジュール Ｓ サーボ機構 １ 対物レンズ ２ 光源 ３ 光束分離手段としての回析格子 ４ 分光手段 ６ 受光器 １０ 分光手段 １１ 絞り手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体に対向する対物レンズと、それ
   ぞれ光源および受光器を備えた複数の受発光モジュール
   と、各受発光モジュールからの光を前記対物レンズを介
   して記録媒体に与え且つ記録媒体からの戻り光を各受発
   光モジュールに与える分光手段とを有し、いずれかの受
   発光モジュールと分光手段との間には、光源からの光束
   径を絞ってこの光束に対する前記対物レンズの実質的な
   開口数を低下させるための絞り手段が設けられているこ
   とを特徴とする光学式ピックアップ。
2. 【請求項２】 複数の受発光モジュールの光源は互いに
   発光波長が相違しており、対物レンズの開口数は、発光
   波長の短い発光源の前記波長を基準として記録媒体に所
   定径の照射スポットを形成できるように設定され、且つ
   発光波長の長い光源を有する受発光モジュールと分光手
   段との間に前記絞り手段が設けられている請求項１記載
   の光学式ピックアップ。
3. 【請求項３】 絞り手段が光路に設けられている受発光
   モジュールの光源から対物レンズまでの光路長が、他の
   受発光モジュールの光源から対物レンズまでの光路長よ
   りも短く設定されている請求項１または２記載の光学式
   ピックアップ。
4. 【請求項４】 全ての受発光モジュールには、光源から
   の光を３ビームに分離する光束分離手段と、記録媒体か
   らの戻り光の３ビームのそれぞれを受光検知可能な受光
   器とが設けられている請求項１ないし３のいずれかに記
   載の光学式ピックアップ。