JPH0922535A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数種類の光情報記録媒体に対して情報の読
取・書込等を適正に行うとともに、トラッキングサーボ
等の光ビームによる制御を良好に行うことことを可能と
する。 【構成】 光源１０から発せられた光ビームを、ビーム
分割手段１２によって各光情報記録媒体１５に対応して
分割し、各光情報記録媒体１５に適合した複数種類の光
ビームＡ，Ｂ1，Ｂ2，Ｃ1，Ｃ2を記録ピット列上に照射
するとともに、光情報記録媒体１５の切替に応じて光検
出器２１のサブ受光部２１Ｂ1，２１Ｂ2，２１Ｃ1，２
１Ｃ2を適宜に切り替えて用いることによって、いずれ
の光情報記録媒体１５に対しても適正な出力を得るよう
に構成したもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数種類の光情報
記録媒体に対応する光学系を備えた光ピックアップ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般の光ピックアップ装置では、光源か
ら発光されたレーザー光が対物レンズにより微小に絞り
込まれてディスク状の光情報記録媒体に光スポットが照
射され、情報の読取及び書込が行われるようになってい
る。このような光ピックアップ装置において、複数種類
の光情報記録媒体に対応することができる光学系を備え
た装置が近年開発されている。

【０００３】すなわちこの光ピックアップ装置は、ディ
スクの厚さを異ならせたり、情報記録ピットのトラック
ピッチ及びピット幅又はマーク等を相互に異ならせるこ
とによって記録密度を変えた複数種類の情報記録媒体
を、同一の光ピックアップ装置に装荷して読取・書込を
可能としたものであって、上記各光情報記録媒体におけ
る情報記録ピットの大きさ及び密度に対応して照射スポ
ットの径を調整可能とし、これにより情報の読取・書込
を適正に行うように構成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところがこのような従
来の光ピックアップ装置において、単に照射スポットの
径を調整しただけでは、トラッキングサーボ等の光ビー
ムによる制御を行う場合に以下のような問題を生じる。

【０００５】例えば図１５（ａ），（ｂ）に示されてい
るような互いに異なる記録密度を有する２つの光情報記
録媒体に対して、所謂３ビーム法によりトラックエラー
検出を行う場合を考えてみる。まず各光情報記録媒体の
情報記録ピット１のトラックピッチＴは、それぞれＴ1
（図１５（ａ））及びＴ2（図１５（ｂ））になされて
いるとともに、トラック直交方向のピット幅Ｄは、それ
ぞれＤ1（図１５（ａ））及びＤ2（図１５（ｂ））にな
されているとする。そして３ビーム法では、図に示され
ているように情報記録ピット１に対して中央のメインビ
ーム２を挟んで両側に±１次の回折光からなるサブビー
ム３，４が照射され、上記サブビーム３，４の反射光の
光量検知がそれぞれ別個に行なわれて、それらの差動出
力がトラッキング検出信号として取り出される。

【０００６】この場合において、上記３つの照射ビーム
スポット２，３，４の径は、各光情報記録媒体ごとに様
々な方式によって異ならされることとなるが、単にスポ
ット径を変えたのみではスポット位置が記録密度に対応
しなくなり、双方ともに良好なトラッキング検出信号を
得ることはできない。トラッキングエラー検出信号の例
が図１６に示されている。本図は、メインビーム２とサ
ブビーム３，４とがトラック方向にシフトして複数のト
ラックを横切る際に観測されるトラッキングエラー検出
信号である。さて各ビームのスポット位置を、図１５
（ｂ）に示されたような高密度記録媒体に対して図１６
（ｂ）のような良好なトラッキング検出信号を得るよう
に設定した場合において、そのものを図１５（ａ）のよ
うな低密度記録媒体に対して用いるとスポット位置が不
適切となり、トラッキング検出信号は図１６（ａ）のよ
うに小さくなってしまう。

【０００７】これは図１７（ａ），（ｂ）に示されてい
るように、サブビーム３，４に基づく出力が１８０度ず
れた逆位相となるようにスポット位置が設定されている
場合、すなわち図１５（ｂ）の場合には、図１７（ｃ）
に示されているような大きな差動出力が得られるが、図
１８（ａ），（ｂ）に示されているようにサブビーム
３，４に基づく出力が逆位相にならないスポット位置と
なっている場合、すなわち図１５（ａ）の場合には、図
１８（ｃ）に示されているように差動出力は小さくなっ
てしまうことに起因するものである。

【０００８】そこで本発明は、複数種類の情光報記録媒
体に対して情報の読取及び書込を適正に行うとともに、
トラッキングサーボ等の制御動作を良好に行うことがで
きるようにした光ピックアップ装置を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、光源から発せられた光ビームを光情報記録媒
体に光スポットとして照射する対物レンズを有し、複数
種類の光情報記録媒体に対応する光学系を備えた光ピッ
クアップ装置であって、上記光源からの光ビームを、前
記複数種類の光情報記録媒体に対応するように設定され
た複数本のビームに分割するビーム分割手段を、前記光
源と対物レンズとの間に配置するとともに、上記光情報
記録媒体からの反射光を受光する光検出器に、前記複数
種類のビームの反射光をそれぞれ受光する複数の受光部
を設け、光情報記録媒体の切替に応じて光検出器の受光
部を切り替えて用いる構成を有している。

【００１０】このような本発明にかかる手段によれば、
光源から発せられた光ビームが、ビーム分割手段によっ
て各光情報記録媒体に対応して分割され、各光情報記録
媒体に適合した複数種類のサブビームが記録ピット列上
に照射されるとともに、光情報記録媒体の切替に応じて
光検出器のサブ受光部が適宜に切り替えて用いられるた
め、いずれの光情報記録媒体に対しても適正な差動出力
が得られるようになっている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。まず図１（ａ）に示されてい
る実施形態における３ビーム法を用いた光ピックアップ
装置においては、光源としての半導体レーザー１０から
の出射光は、ビーム分割手段としての回折格子１１で複
数の光ビームに分割された後、ハーフミラー１２で反射
されて無限共役光学系を構成するコリメータレンズ１３
を通して平行光になされ、対物レンズ１４によって光情
報記録媒体としての光ディスク１５上にスポット照射さ
れるように構成されている。

【００１２】上記ビーム分割手段としての回折格子１１
におけるビーム分割を説明すると、図３に示されている
ように、上記回折格子１１で、例えば５つの光ビーム、
すなわち０次光である１つのメインビームＡと、±１次
光である２つの第１サブビームＢ1，Ｂ2と、±２次光で
ある２つの第２サブビームＣ1，Ｃ2とに分割されてお
り、光ディスク１５上の情報記録ピットに対して、中央
のメインビームＡを挟んでトラック方向両側に、第１サ
ブビームＢ1，Ｂ2及び第２サブビームＣ1，Ｃ2がスポッ
ト状に照射されている。このうち第１サブビームＢ1，
Ｂ2は、２種類の光ディスクのうちの一方の光ディスク
に対するトラッキングエラー検出用として照射されてい
るものであり、また第２サブビームＣ1，Ｃ2は、他方の
光ディスクに対するトラッキングエラー検出用として照
射される。上記回折格子１１における格子構造について
は後述する。なおこの図３においては、コリメータレン
ズ１３と対物レンズ１４とを簡略化して１つのレンズと
して示している。

【００１３】そして上記各分割ビームは、光ディスク１
５の情報記録ピットによる変調を受けて反射し、その反
射戻り光Ａ′，Ｂ1′，Ｂ2′，Ｃ1′，Ｃ2′が、再び対
物レンズ１４及びコリメータレンズ１３を通して、光検
出器２１に設けられた各受光素子２１Ａ，２１Ｂ1，２
１Ｂ2，２１Ｃ1，２１Ｃ2にそれぞれ受けられ、各々別
々に光量検出されて所定の検出信号が得られるように構
成されている。そしてこれら各ビームから得られた検出
信号は、差動出力を採られてトラッキング検出信号とさ
れる。

【００１４】このとき図１に示された上記対物レンズ１
４は、２種類の光ディスクのうちの一方側の記録情報ピ
ットに適合したレンズ特性を有するものであって、図２
（ａ）にも示されているようにレンズアクチュエータの
回転ホルダー２１に保持されている。この対物レンズ１
４が適合するディスク上の記録ピットは、例えば図５
（ａ）のように比較的大きなトラックピッチを有してお
り、このディスクに対して第２サブビームＣ1，Ｃ2が適
切な位置に設定されている。

【００１５】上記回転ホルダー２１は、光軸方向に延在
するように配置された主軸２２に対して回転可能かつ摺
動可能に装着されており、当該回転ホルダー２１に取り
付けられたトラッキングコイル２１ａ及びフォーカシン
グコイル２１ｂによってトラッキングサーボ及びフォー
カシングサーボが行なわれるように構成されている。こ
のサーボ機構は、従来と同じであるので説明を省略す
る。

【００１６】また上記回転ホルダー２１には、上述した
対物レンズ１４とは別個の対物レンズ２４が軸対称位置
に装荷されている。この対物レンズ２４が適合するディ
スク上の記録ピットは、例えば図５（ｂ）のように比較
的小さなトラックピッチを有しており、このディスクに
対して第１サブビームＢ1，Ｂ2が適切な位置に設定され
ている。そして図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示されてい
るように回転ホルダー２１が主軸２２の回りに１８０度
回転することによって上述した対物レンズ１４と２４と
の切換が行なわれるようになっている。これら別個の対
物レンズ１４，２４は、前述したように２種類の光ディ
スクのうちのいずれかの記録情報ピットに適合したレン
ズ特性を有するものである。

【００１７】さらに、上述した５つの各ビームの反射戻
り光Ａ′，Ｂ1′，Ｂ2′，Ｃ1′，Ｃ2′をそれぞれ受け
る前記光検出器２１における５体の受光素子２１Ａ，２
１Ｂ1，２１Ｂ2，２１Ｃ1，２１Ｃ2は、図４に示されて
いるように一列状に並設されている。即ち受光素子２１
Ａは、前記メインビームＡの反射戻り光Ａ′を受けるよ
うに中央に配置されたメイン受光部を構成しているとと
もに、この受光素子２１Ａの両側に隣接して配置された
一対の受光素子２１Ｂ1，２１Ｂ2は、前記第１サブビー
ムＢ1，Ｂ2の反射戻り光Ｂ1′，Ｂ2′を受ける第１サブ
受光部を構成し、さらにこれら両受光素子２１Ｂ1，２
１Ｂ2の両側に隣接して配置された一対の受光素子２１
Ｃ1，２１Ｃ2は、前記第２サブビームＣ1，Ｃ2の反射戻
り光Ｃ1′，Ｃ2′を受ける第２サブ受光部を構成してい
る。

【００１８】一方、前記ビーム分割手段としての回折格
子１１の例が図６に示めされている。当該回折格子１１
は、周期Ｌのパターンを連続して有しているとともに、
さらに一つの周期内に所定のパターンが構成されてい
る。そして周期Ｌのパターンによって±１次光が得られ
るとともに、一つの周期内にさらに形成された所定パタ
ーンの格子構造によって±２次光が得られるように構成
されている。

【００１９】すなわち上記回折格子１１によるビームス
ポットは、当該回折格子１１のパターン周期Ｌに基づい
て無条件に発生する成分Ａ（ｘ）（図１２（ａ）参照）
と、一つの周期内の格子構造によって決まる成分Ｂ
（ｘ）（図１２（ｂ）参照）と、の積Ｃ（ｘ）（図１２
（ｃ）参照）によって決定される。これはフラウンホー
ファーの回折式から導出される一般的な関係である。回
折格子１１のパターン周期に基づいて無条件に発生する
成分Ａ（ｘ）は、周期Ｌに反比例した位置に回折光が現
れる成分であって、回折光の大きさは一様である。また
一周期内の格子構造によって決まる成分Ｂ（ｘ）は、開
口内に一周期内の構造がただ一つだけ存在する場合のフ
ラウンホーファーの回折像として計算される。

【００２０】例えば、図７に示されているような周期Ｌ
の単純パターンを有する一般の回折格子においては、一
周期内の格子構造によって決まる成分Ｂ（ｘ）が図８の
ように発生し、この成分Ｂ（ｘ）と、全体の周期Ｌから
無条件に発生する成分Ａ（ｘ）との積Ｃ（ｘ）によって
図９のようなビームスポット分布が得られることとな
る。本図から明らかなように、この場合には±１次の回
折ビームは得られるが±２次の回折ビームは僅かにしか
得られない。

【００２１】これに対して図６に示されている本実施形
態にかかる回折格子１１では、一周期内の格子構造が、
図１０に示されているような成分Ｂ（ｘ）を得る形状に
形成されている。この本実施形態にかかる回折格子１１
による成分Ｂ（ｘ）は、±２次の回折ビームの位置で大
きな成分を有しており、従って当該回折格子１１による
ビームスポットは図１１に示したような分布となって±
２次の回折ビームが良好に得られる。

【００２２】このような回折格子１１で得られた５つの
分割ビームの光ディスク１５からの各反射戻り光Ａ′，
Ｂ1′，Ｂ2′，Ｃ1′，Ｃ2′は、上述した５つの光検出
器２１の各受光素子２１Ａ，２１Ｂ1，２１Ｂ2，２１Ｃ
1，２１Ｃ2のそれぞれに受けられるように構成されてお
り、これらの各受光素子２１Ａ，２１Ｂ1，２１Ｂ2，２
１Ｃ1，２１Ｃ2は、図１３に示されているような回路に
よって、光ディスク１５の切替に応じて切り替えて用い
られるように構成されている。

【００２３】すなわち図１３に示されているように、上
記各受光素子２１Ａ，２１Ｂ1，２１Ｂ2，２１Ｃ1，２
１Ｃ2のうちのメイン受光部を構成する受光素子２１Ａ
からの出力信号は、フォーカシング信号及び情報読取信
号（データ信号）として用いられているとともに、この
受光素子２１Ａの両外側の第１サブ受光部を構成する受
光素子２１Ｂ1，２１Ｂ2からの出力信号及び第２サブ受
光部を構成する受光素子２１Ｃ1，２１Ｃ2からの出力信
号は、減算器３１，３２をそれぞれ通して差信号が採ら
れ、これらの両差信号のうちいずれかがスイッチング回
路３３によって選択的に出力され、トラッキング信号と
して用いられるように構成されている。

【００２４】上記スイッチング回路３３には、光ディス
ク１５の切替により同期して発せられるメディア切替信
号が印加され、２種類の光ディスクのうちの一方側が用
いられる場合には、第１サブ受光部を構成する受光素子
２１Ｂ1，２１Ｂ2によるトラッキング信号が採用される
とともに、２種類の光ディスクのうちの他方側が用いら
れる場合には、第２サブ受光部を構成する受光素子２１
Ｃ1，２１Ｃ2によるトラッキング信号が採用されるよう
になっている。

【００２５】より具体的には、まず図５（ａ）に示され
たディスクに対して対物レンズ１４が用いられた場合に
は、ディスク上の第２サブビームＣ1，Ｃ2の反射戻り光
Ｃ1′，Ｃ2′を受ける受光素子２１Ｃ1，２１Ｃ2から出
力信号が減算器３２を通して差信号とされ、その差信号
がスイッチング回路３３により選択されてトラッキング
信号として用いられる。一方、図５（ｂ）のディスクに
対して対物レンズ２４が用いられた場合においては、デ
ィスク上の第１サブビームＢ1，Ｂ2の反射戻り光Ｂ
1′，Ｂ2′を受ける受光素子２１Ｂ1，２１Ｂ2から出力
信号が減算器３１を通して差信号とされ、その差信号が
スイッチング回路３３により選択されてトラッキング信
号として用いられる。

【００２６】このように構成された実施形態装置におい
ては、光源１０から発せられた光ビームが、ビーム分割
手段１２によって各光ディスク１５に対応して５つに分
割され、各光ディスク１５に適合した５つの光ビーム
Ａ，Ｂ1，Ｂ2，Ｃ1，Ｃ2が、光ディスク１５の記録ピッ
ト列上に照射される。そして光ディスク１５の切替に応
じて光検出器２１のサブ受光部が適宜に切り替えて用い
られ、いずれの光ディスク１５に対しても適正な差動出
力が得られるようになっている。

【００２７】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変形可能であるというのはいうまでもない。例
えば、３種類以上の光情報記録媒体を用いる光ビックア
ッブ装置に対しても本発明は同様に適用することができ
る。

【００２８】またビーム分割手段としての回折格子は、
図１４に示されているような分割型の回折格子３１を採
用することも可能である。この回折格子３１は、光軸線
上で媒体のトラックと直交する方向の線により分割され
ており、その分割線の両側の回折パターン３１ａ及び３
１ｂを異ならせたものである。

【００２９】さらにビーム分割手段としては、例えば特
願平５−３２０３２２号の図６に記載されたようなホロ
グラム素子を採用することができる。このホログラム素
子は、光軸線上で媒体のトラックと直交する方向の線に
より分割されており、少なくとも一方にトラック方向に
回折機能を有し、上記分割線の両側の回折条件を異なら
せた格子間隔及び格子方向の回折格子を有している。回
折格子またはホログラムは、透過率が異なる領域を使っ
て格子パターンを形成する振幅格子型または屈折率が異
なる領域を使って格子パターンを形成する位相格子型の
いずれでも良い。

【００３０】さらにまたビーム分割手段としては、一般
の単純パターンの回折格子（図６参照）を用い、その回
折格子から得られる僅かな±２次の回折ビーム（図８参
照）を増幅して用いることも可能である。また回折光と
しては、±３次以上の高次回折ビームを採用することも
できる。

【００３１】本発明は、３ビーム法以外のトラッキング
サーボさらにはトラッキングサーボ以外の複数ビームを
用いる光ピックアップ装置に対しても同様に適用するこ
とができる。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように本発明は、光源から発
せられた光ビームを、ビーム分割手段によって各光情報
記録媒体に対応して分割し、各光情報記録媒体に適合し
た複数種類の光ビームを記録ピット列上に照射するとと
もに、光情報記録媒体の切替に応じて光検出器の受光部
を適宜に切り替えて用いることによって、いずれの光情
報記録媒体に対しても適正な出力を得るように構成した
ものであるから、複数種類の光情報記録媒体に対して情
報の読取・書込等を適正に行うことができるとともに、
トラッキングサーボ等の光ビームによる制御を良好に行
うことができ、光ピックアップ装置の信頼を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における光ピックアップ装
置の構成を表した側面説明図である。

【図２】図１に示した光ピックアップ装置の構成を表し
た平面説明図である。

【図３】光源からの光ビームの分割状態を表した側面説
明図である。

【図４】光検出器の配列状態を表した部分拡大正面説明
図である。

【図５】２種類の光情報記録媒体に本発明にかかる光ピ
ックアップ装置で光スポットを照射した状態を表した部
分拡大平面説明図である。

【図６】本発明の一実施形態における回折格子の一例を
表した部分拡大正面説明図である。

【図７】一般の回折格子の例を表した部分拡大正面説明
図である。

【図８】図７に表した回折格子の一周期パターンによる
ビームスポット分布を表した線図である。

【図９】図７に表した回折格子によるビームスポット分
布を表した線図である。

【図１０】図６に表した回折格子の一周期パターンによ
るビームスポット分布を表した線図である。

【図１１】図６に表した回折格子によるビームスポット
分布を表した線図である。

【図１２】回折格子により発生する成分を表したもので
あって、（ａ）は回折格子のパターン周期に基づいて無
条件に発生する成分Ａ（ｘ）を表した線図、（ｂ）は一
つの周期内の格子構造によって決まる成分Ｂ（ｘ）を表
した線図、（ｃ）は両者の積Ｃ（ｘ）を表した線図であ
る。

【図１３】信号検出回路の一実施形態を表したブロック
図である。

【図１４】回折格子の他の実施形態を表した正面説明図
である。

【図１５】２種類の光情報記録媒体に一般の光ピックア
ップ装置で光スポットを照射した状態を表した部分拡大
平面説明図である。

【図１６】一般の光ピックアップ装置によるトラッキン
グエラー検出出力を表した線図である。

【図１７】２つのサブビームに基づく出力が１８０度ず
れた逆位相となるようにスポット位置が設定されている
場合における各サブビーム出力とトラックエラー出力と
の関係を表した線図である。

【図１８】２つのサブビームに基づく出力が逆位相にな
らないスポット位置となっている場合における各サブビ
ーム出力とトラックエラー出力との関係を表した線図で
ある。

【符号の説明】

１１ 回折格子 １２ 回折格子（ビーム分割手段） １４，２４ 対物レンズ １５ 光ディスク（光情報記録媒体）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から発せられた光ビームを光情報記
   録媒体に光スポットとして照射する対物レンズを有し、
   複数種類の光情報記録媒体に対応する光学系を備えた光
   ピックアップ装置であって、 上記光源からの光ビームを、前記複数種類の光情報記録
   媒体に対応するように設定された複数本のビームに分割
   するビーム分割手段を、前記光源と対物レンズとの間に
   配置するとともに、 上記光情報記録媒体からの反射光を受光する光検出器
   に、前記複数種類のビームの反射光をそれぞれ受光する
   複数の受光部を設け、 光情報記録媒体の切替に応じて光検出器の受光部を切り
   替えて用いるように構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】 ビーム分割手段は、回折格子又はホログ
   ラム素子からなることを特徴とする光ピックアップ装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の対物レンズを、２種類の
   光情報記録媒体に対応して２体設けるとともに、 ビーム分割手段により分割される複数本のビームが、情
   報の読取・書込用の１本のメインビームと、２種類の光
   情報記録媒体に対応したトラッキングエラー検出用の４
   本のサブビームとからなり、 光検出器の受光部は、上記メインビームを受光する１体
   のメイン受光部と、４体のサブビームのそれぞれを受光
   する４体のサブ受光部と、を有し、 各光情報記録媒体に対応した対物レンズの切替操作に同
   期して、上記４体のサブ受光部のうちの２つ毎の切替を
   行うように構成したことを特徴とする光ピックアップ装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１記載のビーム分割手段は、光源
   からの光ビームを、０次回折光と、この０次回折光の両
   側に発生される±１次回折光と、に分割する構成を有し
   ていることを特徴とする光ピックアップ装置。