JPH0973658A

JPH0973658A - 光ディスク装置及びその設計方法

Info

Publication number: JPH0973658A
Application number: JP7254701A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Komori; 孝之小守
Original assignee: Nippon Columbia Co Ltd
Current assignee: Nippon Columbia Co Ltd
Priority date: 1995-09-06
Filing date: 1995-09-06
Publication date: 1997-03-18

Abstract

(57)【要約】【課題】一つの装置で、標準密度の光ディスクと高密度
の光ディスクを、それぞれ最適なスポット径で記録、再
生可能とする。【解決手段】光ピックアップに光ビームの波長が略等し
く光ビームの有効径の異なるレーザ光源を少なくとも２
つ内蔵し、高密度の光ディスクに対しては光ビームの有
効径の大きいレーザ光源を発光させ、標準密度の光ディ
スクに対しては光ビームの有効径の小さいレーザ光源を
発光させて、情報記録面上に形成されるビームスポット
径がそれぞれの光ディスクに適した大きさになるように
光源を切り換えて記録密度の異なる光ディスクの記録ま
たは再生を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ビームを用いて
情報記録媒体に情報の記録、または記録媒体から情報の
再生を行なうシステムに係り、特に、レーザ光（レーザ
ビーム）を用いて光ディスクに情報の記録、または記録
媒体から情報の再生を行う光ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクの情報の記録、再生は、レー
ザ光を絞り、情報記録面に微小ビームスポットを形成し
て行われる。ビームスポットの大きさは、標準的なＣＤ
(Compact Disc）やＶＤ（Video Disc）で直径約１．５
μｍである。ビームスポット径は、レンズなどの収差の
ない場合、使用するレンズの開口数（以下、ＮＡとい
う）とレーザ光の波長とにより決まり、波長／ＮＡに比
例した大きさとなる。

【０００３】すなわち、対物レンズのＮＡを大きくする
か、レーザの波長を短くすることにより、小さなビーム
スポット径が得られるようになる。標準ＣＤでは、対物
レンズのＮＡが０．４５、レーザの波長が７８０ｎｍと
いうのが一般的であるが、光ディスクの記録密度を高く
するために、例えば、対物レンズのＮＡを０．６とし、
レーザの波長を６７０ｎｍ程度とする場合がある。この
場合のビームスポット径は約０．９μｍとなり、高密度
の光ディスクに対応できるようになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のとおり、高いＮ
Ａの対物レンズと波長の短いレーザを用いることによ
り、ビームスポット径を小さくでき、高密度光ディスク
の記録再生が可能となる。この場合、高密度光ディスク
の記録再生装置で標準密度の光ディスクを再生できるこ
とが望ましい。

【０００５】一般にＣＤなど、標準密度の光ディスクを
使用する場合でも、ビームスポット径が小さい方が、正
確に情報の記録、再生が可能に思われるが、実際には光
ディスクは位相ピット記録のため、例えば、標準の４倍
もの記録密度の光ディスクに対応した小さな径のビーム
スポットで標準密度の光ディスクを再生すると、ビーム
スポット径が小さすぎて、再生波形が歪んだり、適正な
トラッキング制御ができない。

【０００６】具体的には、標準密度のＣＤを１．２μｍ
程度のスポット径を有する光ビームで読み取った時に
は、短いピットの読み取り能力が向上するが、０．９μ
ｍ程度のスポット径で読み取った時には、読み取りがで
きなくなってしまう。したがって、光ディスクの記録密
度の比率が略２倍を越える場合、同一のスポット径の光
ビームで読み取りができなくなる。

【０００７】これを解決するには、ビームスポット径を
標準の密度の光ディスクに適した大きさに拡大する機能
を付加すれば良い。前述のように、ビームスポット径
は、収差のない場合には、対物レンズのＮＡとレーザの
波長とにより決まるので、このいずれかを可変すること
が考えられる。

【０００８】このうち、対物レンズのＮＡの可変につい
ては、光学系にしぼりを入れて対物レンズに入射する光
ビームの径を小さくして有効ＮＡを減少させる方法や、
電界により屈折率が変化する光学材料で対物レンズを作
り、加える電圧によって焦点距離を変化させ、ＮＡを可
変させる方法がある。また、波長の可変については、一
つの半導体レーザでその波長を可変するのは現在のとこ
ろ困難である。

【０００９】その中で、比較的安価で光路系の設計や調
整の簡単な対物レンズのＮＡを可変する方法を考える。
そのひとつは、対物レンズに入射するレーザ光束に可動
するしぼりを入れて、しぼりの径によってＮＡを可変す
る方法であり、他の方法としてはＮＡの異なる対物レン
ズを複数使用する方法である。

【００１０】しかし、いずれの方法も可変するための機
構が必要であり、これらの機構に高い精度と安定度が要
求される欠点があった。本発明は、このような従来技術
の問題点に鑑みてなされたものであり、レーザを用いて
光ディスクの記録または再生をする光ディスク装置にお
いて、簡単な構成で、標準密度の光ディスクと高密度の
光ディスクを、それぞれ最適なビームスポット径の光ビ
ームで記録、再生可能とすることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に記載の光ディスク装置によれ
ば、光ディスク装置において、光ピックアップに光ビー
ムの波長が略等しく光ビームの有効径の異なるレーザ光
源を少なくとも２つ内蔵し、高密度の光ディスクに対し
ては光ビームの有効径の大きいレーザ光源を発光させ、
標準密度の光ディスクに対しては光ビームの有効径の小
さいレーザ光源を発光させて、情報記録面上に形成され
るビームスポット径がそれぞれの光ディスクに適した大
きさになるように光源を切り換えて記録密度の異なる光
ディスクの記録または再生を行うことを特徴としてい
る。

【００１２】また、請求項２に記載の光ディスク装置に
よれば、第１の半導体レーザと、第１の半導体レーザの
出射ビームを入射する第１のコリメータレンズと、第１
のコリメータレンズの出射光をビームスプリッタを経て
対物レンズで集光し高密度光ディスク用のビームスポッ
トを形成する第１の光路系と、第２の半導体レーザと、
第２の半導体レーザの出射ビームを入射する第２のコリ
メータレンズと、第２のコリメータレンズの出射光を前
記ビームスプリッタを経て前記対物レンズで集光し標準
密度の光ディスク用のビームスポットを形成する第２の
光路系を具備し、前記第１の半導体レーザと前記第２の
半導体レーザの出力を切り換える切り換え手段を設けた
ことを特徴としている。

【００１３】また、請求項３に記載の光ディスク装置に
よれば、第１の半導体レーザと、第１の半導体レーザの
出射ビームを入射する第１のコリメータレンズと、第１
のコリメータレンズの出射光を通過する第１の無偏光ビ
ームスプリッタと、第１の無偏光ビームスプリッタの出
力光を通過する第２の無偏光ビームスプリッタと、第２
の無偏光ビームスプリッタの出力光を集光する対物レン
ズと、集光したビームスポットを光ディスクに反射させ
反射戻り光を前記第２の無偏光ビームスプリッタで反射
させ集光レンズを経てフォトセンサで電気信号に変換す
る第１の光路系と、第２の半導体レーザと、第２の半導
体レーザの出射ビームを入射する第２のコリメータレン
ズと、第２のコリメータレンズの出射光を前記第１のビ
ームスプリッタで反射させ前記第１の光路系を共用する
第２の光路系を有し、前記第１の半導体レーザと前記第
２の半導体レーザの出力を切り換える切り換え手段を設
けたことを特徴としている。

【００１４】そして、略等しい波長を有する第１のコリ
メータレンズを通過した光ビームと第２のコリメータレ
ンズを通過した光ビームは、前記第１のコリメータレン
ズを通過した光ビームの直径と前記第２のコリメータレ
ンズを通過した光ビームの直径の比率が、第２のコリメ
ータレンズを通過した光ビームによって情報の記録再生
をする標準密度光ディスク用のビームスポットの直径と
第１のコリメータレンズを通過した光ビームによって情
報の記録再生をする高密度光ディスク用のビームスポッ
トの直径の比率と略等しくしたことを特徴としている。

【００１５】また、請求項５に記載の光ディスク装置の
設計方法によれば、記録密度の異なる光ディスクを同一
の光ディスク装置で記録再生するための光ディスク装置
の設計方法であって、光ディスク装置は、光ピックアッ
プに光ビームの波長が略等しく光ビームの有効径の異な
るレーザ光源を少なくとも２つ内蔵し、内蔵したレーザ
光源の有効径の大きい光ビームの直径と有効径の小さい
光ビームの直径の比率は、記録密度の低い光ディスクの
記録再生に適したビームスポットの直径と記録密度の高
い光ディスクの記録再生に適したビームスポットの直径
との比率と略等しくしたことを特徴としたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】まず、本発明が適用される光ディ
スク装置の構成例を図３および図４により説明する。図
３は、再生専用の光ディスクシステムの基本構成を示
す。現存の光ディスクシステムには、ＶＤ、ＣＤ、ＭＤ
（Mini Disc)等、種々のものがあるが、その基本構成は
共通であり、本発明は、レーザビームを記録媒体の情報
記録面上に集光させる型のものであれば、いずれのもの
にも適用することができる。

【００１７】図３において、光ディスク３１をスピンド
ルモータ３２で回転させ、ピックアップ（ＰＵ）３４に
より光ディスク３１から信号を読み取る。この信号は、
サーボ信号と高周波（ＨＦ）信号の成分を含んでいる。
ＨＦ信号は、信号処理部３６により復調およびエラー訂
正を行なった後、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換器３
７によりアナログ信号に変換され、音声情報、画像情報
等として出力される。

【００１８】また、コントロール部３９は、ＨＦ信号か
ら光ディスク３１の回転を制御するクロックを生成しス
ピンドルサーボ回路３３に出力し、スピンドルサーボ回
路３３によりスピンドルモータ３２に回転サーボをかけ
る。サーボ信号はフォーカスサーボ・トラッキングサー
ボ・スライドサーボ回路３５に入力され、このサーボ信
号を基にフォーカスサーボ、トラッキングサーボ、スラ
イドサーボをかける。信号処理部３６、フォーカスサー
ボ・トラッキングサーボ・スライドサーボ回路３５、ス
ピンドルサーボ回路３３は、コントロール部３９により
制御される。

【００１９】再生専用機において、上記種々の光ディス
クに応じて、サーボ定数、信号処理方法等の変更は必要
となるが、上記基本構成は共通である。

【００２０】次に、図４に記録再生用の光ディスクシス
テムの一例として光磁気ディスク記録再生機の基本構成
を示す。記録再生のうち再生に関しては、上記再生専用
機と構成・処理方法等は変わりない。記録に関しては、
一般にＭＤでは磁界変調記録であり、ＭＯ（光磁気ディ
スク）では光変調記録が行なわれている。磁界変調記録
は、レーザパワーを一定にして光ディスク３１に照射
し、磁界変調部４１で光ディスク３１に磁界を与える。

【００２１】入力信号は、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）
変換器４４によりデジタル信号に変換し、信号処理部４
３で処理後、その信号にもとづいてドライバ４２により
磁界の方向を反転制御することにより、光ディスク３１
に信号を記録する方法である。また、光変調記録は、磁
界変調部で磁界の方向を一定にして光ディスクに与え、
入力信号をアナログデジタル変換し信号処理部で処理
後、その信号によりレーザパワーの照射強度の強弱を制
御し、光ディスクに信号を記録する方法である。

【００２２】記録方法はこのように異なるが、同じ種類
の光ディスクで記録密度の異なる光ディスクを記録する
場合、サーボ定数等の変更は必要となることがあって
も、上記した基本的な装置構成に変わりはない。

【００２３】高密度光ディスクを用いることにより再生
時間を長くした場合、これらの再生専用機および記録再
生機での光ディスクの回転数が低くなるため、サーボ系
は低回転でも安定に動作するように設計しなければなら
ない。しかし、スピンドルモータの回転に関しては、Ｃ
Ｄ，ＶＤ，ＭＤの再生の場合は再生信号から回転速度を
検出する方式であり、ＭＤの記録の場合はサーボ信号か
ら回転速度を検出する方式である。そのため、光ディス
クの密度によりスピンドルモータ系のサーボ定数等の変
更は必要となることがあるが、回路の基本的な構成は換
えなくても動作する。

【００２４】なお、図示しないが、本発明は記録専用機
にも適用することができる。

【００２５】光ディスクに集光させたレーザ光のスポッ
ト径は、レーザの波長（λ）と対物レンズの開口数（Ｎ
Ａ）で決定され、λ／ＮＡに比例した大きさになる。し
たがって、対物レンズの開口数（ＮＡ）が大きくなると
レーザ光のスポット径は小さくなり、対物レンズの開口
数（ＮＡ）が小さくなるとレーザ光のスポット径は大き
くなる。一般に対物レンズの開口数（ＮＡ）は、対物レ
ンズの有効径いっぱいにレーザ光が入射した状態で規定
されているが、レーザ光の径が対物レンズの有効径より
小さい場合には、実効的に開口数（ＮＡ）が小さくなっ
たのと等価になる。

【００２６】例えば、有効径４ｍｍ、開口数（ＮＡ）
０．６の対物レンズに、直径２ｍｍのレーザ光を入射し
た場合、実効的に開口数（ＮＡ）が０．３になり、その
結果、光ディスクに集光させたレーザ光のスポット径は
２倍の大きさになる。本発明は上述の原理を利用したも
ので、ピックアップの中にレーザ光の径の異なる２つの
レーザ光源を内蔵し、一方のレーザ光源のレーザ光の径
を対物レンズの有効径いっぱいにレーザ光が入射できる
大きさに設定し、他方のレーザ光源のレーザ光の径を対
物レンズの有効径より必要なだけ小さく設定して、光デ
ィスクに集光させるレーザ光のスポット径を、高密度記
録光ディスク用と標準密度記録光ディスク用に切換るこ
とができるようにしたものである。

【００２７】図１および図２に、本発明の実施例におけ
る光ピックアップ（ＰＵ）３４の光路系の概略構成図を
示す。図１は、高密度光ディスク１１にレーザ光を集光
させている様子を示す。記録密度切換スイッチ２５を高
密度の光ディスク用に設定すると、記録密度切換回路２
６が高密度の光ディスク用の第１の半導体レーザ１３を
発光するように第１の半導体レーザ制御回路１２を作動
させる。

【００２８】そして、第１の半導体レーザ制御回路１２
によって制御された第１の半導体レーザ１３から出射し
た光ビームは、大口径コリメータレンズ１４の有口径い
っぱいに光ビームが入射する。そして、大口径コリメー
タレンズ１４によって平行光になった光ビームは、無偏
光ビームスプリッタ１５及び無偏光ビームスプリッタ１
６を通過して対物レンズ１７で集光され、高密度光ディ
スク１１にレーザ光を集光させている。そして、高密
度光ディスク１１からの反射光は、対物レンズ１７を通
過して無偏光ビームスプリッタ１６で反射し、９０度光
路を変えて集光レンズ１８に入射して集光され、フォト
センサ１９に照射して電気信号に変換される。

【００２９】ここで、第１の半導体レーザ１３の波長
（λ）を６７０ｎｍ、対物レンズ１７の有口径が４ｍｍ
で対物レンズ１７の開口数（ＮＡ）０．６の場合、高密
度光ディスク１１に集光したレーザ光のスポット径は約
０．９μｍとなり、標準密度の光ディスク（例えばＣ
Ｄ）の略４倍程度の高密度光ディスクの記録再生が可能
となる。

【００３０】図２は、標準密度の光ディスク２１にレー
ザ光を集光させている様子を示す。記録密度切換スイッ
チ２５を標準密度の光ディスク用に設定すると、記録密
度切換回路２６が標準密度の光ディスク用の第２の半導
体レーザ２３を発光するように第２の半導体レーザ制御
回路２２を作動させる。そして、第２の半導体レーザ制
御回路２２によって制御された第２の半導体レーザ２３
から出射した光ビームは、小口径コリメータレンズ２４
に光ビームが入射する。

【００３１】そして、小口径コリメータレンズ２４によ
って平行光になった光ビームは、無偏光ビームスプリッ
タ１５及び無偏光ビームスプリッタ１６を通過して対物
レンズ１７で集光され、標準密度光ディスク２１にレー
ザ光を集光させている。そして、標準密度光ディスク
２１からの反射光は、対物レンズ１７を通過して無偏光
ビームスプリッタ１６で反射し、９０度光路を変えて集
光レンズ１８に入射して集光され、フォトセンサ１９に
照射して電気信号に変換される。

【００３２】ここで、第２の半導体レーザ２３の波長
（λ）を第１の半導体レーザ１３の波長（λ）と同じ６
７０ｎｍとし、小口径コリメータレンズ２４から平行ビ
ームになって出射した光ビームの直径を２．５ｍｍとし
た場合、標準密度光ディスク２１に集光したレーザ光の
スポット径は約１．５μｍとなり、標準密度の光ディス
ク、例えばＣＤの再生が可能となる。

【００３３】なお、対物レンズ１７を通過する光ビーム
の有効直径は、トラッキング制御によって光ビームが移
動しても対物レンズ１７の有効直径内を通過するように
設定されている。

【００３４】このように本発明によれば、半導体レーザ
から出射した有効径の異なるそれぞれの光ビームを高密
度記録光ディスクと標準記録密度光ディスクで切り換え
るようにし、半導体レーザの波長を略等しくしているの
で光路系の設計を簡素化することができ、光路系を共用
することができる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、特殊な部品を使用する
ことなく、また、光路系への可動部分の構成を設けるこ
となく、一つの装置で標準密度の光ディスクと高密度光
ディスクの記録や再生を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるピックアップの光路系
の高密度の光ディスク用の光路を示す概略構成図。

【図２】本発明の実施例におけるピックアップの光路系
の標準密度の光ディスク用の光路を示す概略構成図。

【図３】本発明が適用される再生専用の光ディスクシス
テムの構成を示すブロック図。

【図４】本発明が適用される記録再生用の光ディスクシ
ステムの構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１１高密度光ディスク１２第１の半導体レーザ制御回路１３第１の半導体レーザ１４大口径コリメータレンズ１５無偏光ビームスプリッタ１６無偏光ビームスプリッタ１７対物レンズ１８集光レンズ１９フォトセンサ２１標準密度光ディスク２２第２の半導体レーザ制御回路２３第２の半導体レーザ２４小口径コリメータレンズ２５記録密度切換スイッチ２６記録密度切換回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ディスク装置において、光ピックアッ
プに光ビームの波長が略等しく光ビームの有効径の異な
るレーザ光源を少なくとも２つ内蔵し、高密度の光ディ
スクに対しては光ビームの有効径の大きいレーザ光源を
発光させ、標準密度の光ディスクに対しては光ビームの
有効径の小さいレーザ光源を発光させて、情報記録面上
に形成されるビームスポット径がそれぞれの光ディスク
に適した大きさになるように光源を切り換えて記録密度
の異なる光ディスクの記録または再生を行うことを特徴
とした光ディスク装置。
【請求項２】第１の半導体レーザと、該第１の半導体
レーザの出射ビームを入射する第１のコリメータレンズ
と、該第１のコリメータレンズの出射光をビームスプリ
ッタを経て対物レンズで集光し高密度光ディスク用のビ
ームスポットを形成する第１の光路系と、第２の半導体
レーザと、該第２の半導体レーザの出射ビームを入射す
る第２のコリメータレンズと、該第２のコリメータレン
ズの出射光を前記ビームスプリッタを経て前記対物レン
ズで集光し標準密度の光ディスク用のビームスポットを
形成する第２の光路系を具備し、前記第１の半導体レー
ザと前記第２の半導体レーザの出力を切り換える切り換
え手段を設けたことを特徴とした光ディスク装置。
【請求項３】第１の半導体レーザと、該第１の半導体
レーザの出射ビームを入射する第１のコリメータレンズ
と、該第１のコリメータレンズの出射光を通過する第１
の無偏光ビームスプリッタと、該第１の無偏光ビームス
プリッタの出力光を通過する第２の無偏光ビームスプリ
ッタと、該第２の無偏光ビームスプリッタの出力光を集
光する対物レンズと、集光したビームスポットを光ディ
スクに反射させ反射戻り光を前記第２の無偏光ビームス
プリッタで反射させ集光レンズを経てフォトセンサで電
気信号に変換する第１の光路系と、第２の半導体レーザ
と、該第２の半導体レーザの出射ビームを入射する第２
のコリメータレンズと、該第２のコリメータレンズの出
射光を前記第１のビームスプリッタで反射させ前記第１
の光路系を共用する第２の光路系を有し、前記第１の半
導体レーザと前記第２の半導体レーザの出力を切り換え
る切り換え手段を設けたことを特徴とした光ディスク装
置。
【請求項４】略等しい波長を有する第１のコリメータ
レンズを通過した光ビームと第２のコリメータレンズを
通過した光ビームがあって、前記第１のコリメータレン
ズを通過した光ビームの直径と前記第２のコリメータレ
ンズを通過した光ビームの直径の比率は、第２のコリメ
ータレンズを通過した光ビームによって情報の記録再生
をする標準密度光ディスク用のビームスポットの直径と
第１のコリメータレンズを通過した光ビームによって情
報の記録再生をする高密度光ディスク用のビームスポッ
トの直径の比率と略等しくしたことを特徴とした請求項
１〜請求項３のいずれか記載の光ディスク装置。
【請求項５】記録密度の異なる光ディスクを同一の光
ディスク装置で記録再生するための光ディスク装置の設
計方法であって、光ディスク装置は、光ピックアップに
光ビームの波長が略等しく光ビームの有効径の異なるレ
ーザ光源を少なくとも２つ内蔵し、内蔵したレーザ光源
の有効径の大きい光ビームの直径と有効径の小さい光ビ
ームの直径の比率は、記録密度の低い光ディスクの記録
再生に適したビームスポットの直径と記録密度の高い光
ディスクの記録再生に適したビームスポットの直径との
比率と略等しくしたことを特徴とする光ディスク装置の
設計方法。