JPH0991732A

JPH0991732A - 光学ピックアップ装置

Info

Publication number: JPH0991732A
Application number: JP24165095A
Authority: JP
Inventors: Junichi Suzuki; 潤一鈴木; Kimihiro Saito; 公博斉藤; Michiko Naka; 道子中; Junichi Ishibashi; 淳一石橋
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-09-20
Filing date: 1995-09-20
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】光学記録媒体のスキューにより生じる収差を
簡単な構成で補正し、信頼性が高く、小型、低コストの
光学ピックアップ装置を提供する。【解決手段】光源のレーザダイオード１１からのレー
ザ光が、ビームスプリッタ１３などを介し、補正レンズ
１６を介して対物レンズ１４に供給される。光ディスク
１０のラジアルスキューをスキューセンサ２１で検出
し、スキュー補正制御回路２２、アンプ２３を介して２
軸アクチュエータのトラッキングコイル２５に供給す
る。検出されたラジアルスキュー量に応じて対物レンズ
１４をラジアル方向に移動させ、この移動された対物レ
ンズ１４と補正レンズ１６とにより、光ディスク１０の
スキューにより生じる収差を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録面側の光学的
透明層の厚みの異なる光ディスク等の光学記録媒体に記
録された信号を読み取るための光学ピックアップ装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク等の光学記録媒体に対して情
報の記録再生を行うために、光学ピックアップ装置が用
いられる。

【０００３】図１１は、このような光学ピックアップ装
置の一例を示している。この図１１に示す光学ピックア
ップ装置は、光源となるレーザダイオード１０１と、光
学記録媒体の記録面の表面からの反射光を分岐してフォ
トディテクタ１０２に導くビームスプリッタ１０３と、
光学記録媒体、例えば光ディスク１０の記録面に微小ス
ポットを形成するために光ディスク１０と対向して配置
される集光レンズあるいは対物レンズ１０４と、媒体記
録面上の情報ピット等からの反射光の変化を電気信号に
変換する光電気変換素子であるフォトディテクタ１０２
と、収束光と平行光との変換を行うコリメータレンズ１
０５とを少なくとも有して成っている。この他、必要に
応じてグレーティング１０７、１／４λ板１０８、マル
チレンズ１０９等が設けられる。

【０００４】図１２は、同様な光学ピックアップ装置を
示す図であり、レーザダイオード１１１、フォトディテ
クタ１１２、ビームスプリッタ１１３、対物レンズ１１
４、コリメータレンズ１１５、グレーティング１１７を
有して構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記光ディ
スク１０が図１２に示すように角度θだけ傾いた場合、
この傾きによって生じるコマ収差のため、本来の読み取
り性能を発揮できず、極端な場合には情報が読み出せな
い。これは、上記コマ収差のために、ディスク上に結像
したビームスポットが変形し、ディスクから情報を読み
取る特性としてのＯＴＦ（Optical Transfer Function
: 光学的伝達関数）が劣化することが原因である。こ
こで、上記傾き角度θとコマ収差ｗ₃₁との関係は、ｗ₃₁ ＝ａθ ・・・（１）により表され、図２は、対物レンズ１１４の開口数ＮＡ
＝０．６、レーザ光の波長λ＝６３５ｎｍの場合に相当
する。なお、（１）式のａは比例定数である。

【０００６】このようなディスクのスキューにより生じ
る悪影響を回避するために、光学ピックアップ装置全体
をディスクのスキューに対応させて機械的に傾けるよう
な機構が提案されているが、構造が複雑で、コストが嵩
み、重量も増加し、大型化するという欠点がある。

【０００７】本発明は上述したような実情に鑑みてなさ
れたものであり、簡単な構成で、いわゆるディスクスキ
ュー等の記録媒体の傾きにより生じるコマ収差を補正し
て有効な情報の読み取りを可能とするような光学ピック
アップ装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、光学記録媒体の記録面上に光学的透明
層を介して微小スポットを形成するための対物レンズ
と、上記対物レンズの球面収差の補正を行うための収差
補正手段とを有し、上記光学記録媒体のスキューに応じ
て上記対物レンズ又は上記収差補正手段の少なくとも一
方を光軸に垂直に相対移動させることを特徴としてい
る。

【０００９】ここで、上記対物レンズは上記光学記録媒
体の光学的透明層の厚みに対して所定の収差を持つよう
に設計され、上記収差補正手段は上記所定の収差と同量
で逆極性の収差を発生させることが好ましい。また、上
記光学記録媒体のスキューを検出するスキュー検出手段
と、上記スキュー検出手段からのスキューに応じて上記
対物レンズ又は上記収差補正手段の少なくとも一方を光
軸に垂直に相対移動させるアクチュエータとをさらに有
することが好ましい。

【００１０】上記光学記録媒体に光ディスクを用いる場
合には、ディスクのラジアルスキューを検出してこのラ
ジアルスキュー量に応じて２軸アクチュエータのトラッ
キングコイルに駆動電流を供給することにより上記収差
補正手段となる補正レンズをラジアル方向に移動させ
て、ラジアルスキューによる収差の補正を行わせること
が好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しながら説明する。

【００１２】図１は、本発明の実施の形態が適用される
構成の一例を概略的に示すブロック図である。

【００１３】図１に示す光学ピックアップ装置は、光源
となるレーザダイオード１１と、光学記録媒体の記録面
の表面からの反射光を分岐してフォトディテクタ１２に
導くビームスプリッタ１３と、光学記録媒体の記録面に
微小スポットを形成するために光学記録媒体に対向して
配置される集光レンズあるいは対物レンズ１４と、媒体
記録面上の情報ピット等からの反射光の変化を電気信号
に変換する光電気変換素子であるフォトディテクタ１２
と、収束光と平行光との変換を行うコリメータレンズ１
５と、媒体の傾きにより生じるコマ収差を補正するため
の補正レンズ１６とを少なくとも有して成っている。光
学記録媒体としては、光ディスク１０を想定している。

【００１４】ここで、対物レンズ１４は、通常の場合、
光ディスク１０の光学的透明層の厚みＴに対して収差が
極小になるように最適化されるものであるが、この図１
の例においては、上記厚みＴよりもΔＴだけ小さい厚み
（Ｔ−ΔＴ）に対応させて対物レンズ１４を最適化し、
上記厚みＴに対しては一定量の球面収差Ｗ₄₀が生じるよ
うにしている。これを図２の（Ａ）に示す。この図２の
（Ａ）の実線ａが図１の対物レンズ１４の光学特性を示
し、破線ｂは上記厚みＴに対応させて最適化されたレン
ズの光学特性を示している。

【００１５】これに対して補正レンズ１６には、この図
２の（Ａ）の実線ａに示すような球面収差Ｗ₄₀と同量で
逆極性の図２の（Ｂ）に示すような球面収差ｗ₄₀を持た
せている。すなわち、Ｗ₄₀ ＝ −ｗ₄₀ ・・・（２）である。これによって、対物レンズ１４と補正レンズ１
６とを組み合わせた全収差を、図２の（Ｃ）に示すよう
に、上記ディスク厚み、詳細にはディスクの光学的透明
層の厚みＴに対して最適となるようにしている。

【００１６】次に、図１の光学ピックアップ装置におい
て、対物レンズ１４と補正レンズ１６との少なくとも一
方を光軸に対して垂直方向に相対的にΔｘだけずらすこ
とにより、対物レンズ１４の球面収差Ｗ₄₀と補正レンズ
１６の球面収差ｗ₄₀の上記ずれ量Δｘに応じた全収差Ｗ
は、Ｗ＝ＡΔｘ＋ＢΔｘ²＋ＣΔｘ³ ・・・（３）ただし、Ａ、Ｂ、Ｃは定数と表される。この（３）式において、第１項は３次のコ
マ収差を、第２項は焦点外れと非点収差を、第３項は高
次収差をそれぞれ示す。この（３）式の上記ずれ量Δｘ
が対物レンズ瞳径に比べてそれほど大きくない場合に
は、第１項のコマ収差が支配的となる。図３には対物レ
ンズ１４を光軸と直角の矢印Ｘ方向にΔｘだけずらした
例を示しており、図４にはこのときの対物レンズ１４と
補正レンズ１６とによる全収差を示している。

【００１７】ここで、ディスク径方向のいわゆるラジア
ルスキューを補正する場合には、対物レンズ１４をディ
スク径方向であるラジアル方向に移動させればよい。ま
た、ディスクのトラックに沿った方向の傾きであるタン
ジェンシャルスキューを補正する場合には、対物レンズ
１４をトラック方向であるタンジェンシャル方向に移動
させればよい。

【００１８】上記（３）式の全収差Ｗを、対物レンズ横
ずらし量あるいは上記ずれ量Δｘとの関係の下に示した
ものが図５の（Ａ）であり、これに対して図５の（Ｂ）
は、上記ディスクスキュー角度θとコマ収差ｗ₃₁との関
係を示している。ここで、図５の（Ｂ）に示すディスク
スキュー角度θによって生じるコマ収差ｗ₃₁と、図５の
（Ａ）に示す対物レンズ横ずらし量（ずれ量）Δｘによ
って生じる上記（３）式の第１項のコマ収差とが、互い
に極性が逆で同量となるように、すなわちａθ ＝ＡΔｘ・・・（４）を満たすように、定数Ａとずれ量Δｘとを適当に選ん
で、ディスクのスキューによって生じるコマ収差を対物
レンズの横ずらしにより相殺し、ディスクのスキューに
よって生じる読み取り特性あるいは記録特性の劣化を補
正できる。

【００１９】図６は、対物レンズ１４の開口数ＮＡ＝
０．５２とし、光ディスク１０の光学的透明層の厚みＴ
＝１．２ｍｍのとき、これより薄い厚み（Ｔ−ΔＴ）＝
０．８ｍｍに対応して対物レンズ１４の収差が極小とな
るように最適化してレンズ設計し、これによって球面収
差を約０．２１２λrms だけ発生させ、これと同等で逆
極性の球面収差を補正レンズ１６により発生させたとき
の具体例を示している。すなわち、図６の（Ａ）が上記
条件のときの対物レンズ視野移動量、すなわち上記ずれ
量Δｘに対する対物レンズ１４と補正レンズ１６との全
収差を表し、図６の（Ｂ）はディスク傾きである上記ス
キュー角度θに対するコマ収差を表している。この場
合、ディスクの傾きより発生した図６の（Ｂ）のコマ収
差を相殺するように、対物レンズ１４を図６の（Ａ）の
関係に応じて移動させればよい。

【００２０】なお、以上の説明においては、対物レンズ
１４を光軸に直交する方向に移動させているが、補正レ
ンズ１６を移動させてもよく、対物レンズ１４と補正レ
ンズ１６の双方を互いに逆向きに移動させてもよい。

【００２１】次に、光ディスク１０のラジアルスキュー
を補正するための具体例について、図７を参照しながら
説明する。

【００２２】すなわち、光ディスク１０の径方向あるい
はトラック幅方向の傾きであるラジアルスキューを補正
する場合には、対物レンズ１４をディスク径方向である
ラジアル方向に移動させる。これは、対物レンズ１４を
フォーカス方向（すなわち光軸方向）及びトラッキング
方向（すなわちトラック幅方向、ディスク径方向、ラジ
アル方向）に駆動するいわゆる２軸アクチュエータによ
り、対物レンズ１４をトラッキング方向に上記Δｘだけ
移動させることで実現できる。図７では、トラッキング
コイル２５及びフォーカスコイル３３が、上記２軸アク
チュエータの駆動コイルに相当する。

【００２３】図７において、光ディスク１０に対向して
配置されたスキューセンサ２１は、光ディスク１０のラ
ジアル方向の傾き、すなわちラジアルスキュー角度θを
検出する。検出されたスキュー角度θは、スキュー補正
制御回路２２に送られて、 ΔＶ＝ｋΔｘ＝ｋ（ａ／Ａ）θ ・・・（５）の式に基づいて駆動制御電圧ΔＶが生成され、アンプ２
３を介して上記２軸アクチュエータのトラッキングコイ
ル２５に供給される。このトラッキングコイル２５に
は、フォトディテクタ１２からのトラッキングエラー信
号が、位相補償回路２６、アンプ２７、２８を介して供
給されており、トラッキングコイル２５は、このトラッ
キングエラー信号及び上記スキュー補正信号に応じた駆
動電流により対物レンズ１４をトラッキング方向に移動
させる。

【００２４】なお、アンプ２７からの出力の一部は、ア
ンプ２９を介して、光学ピックアップをディスク径方向
に送る送りモータ（図示せず）に送られている。また、
フォトディテクタ１２からのフォーカスエラー信号は、
位相補償回路３１及びアンプ３２を介して上記２軸アク
チュエータのフォーカスコイル３３に送られて、対物レ
ンズ１４を光軸方向あるいはフォーカス方向に移動す
る。

【００２５】図７の他の構成は、上述した図１の光学ピ
ックアップ装置と同様であるため、同じ部分に同一の指
示符号を付して説明を省略する。

【００２６】この図７の構成を有する光学ピックアップ
装置によれば、既存の２軸アクチュエータのトラッキン
グコイル２５を利用して対物レンズ１４を移動させるこ
とができるため、従来のスキューサーボに必要とされた
複雑な機構を用いることなく、簡単な構成でスキューに
より生じる収差の補正が行え、低コスト化や小型化が容
易に実現できる。また、構成が簡単なため、信頼性が向
上する。

【００２７】次に、図８は、上記補正レンズとコリメー
タレンズとを一体化した補正レンズ４６を用いる場合の
例を示し、この補正レンズ４６に、対物レンズ４４によ
る上記収差と同量で逆極性の収差を持たせている。他の
構成としては図１と同様に、レーザダイオード４１、フ
ォトディテクタ４２、ビームスプリッタ４３を有して成
っており、さらにレーザダイオード４１とビームスプリ
ッタ４３との間にグレーティング４７を配している。

【００２８】この図８に示す構成によっても、上記図１
に示した光学ピックアップ装置と同様な効果が得られる
が、さらに、コリメータレンズと補正レンズとを一体に
したことにより、光学部品点数が１個少なくなり、その
分のコストダウンや組立工数の削減が図れる。

【００２９】次に、図９は、図８の光学ピックアップを
用いたラジアルスキューサーボ系の構成例を示すもので
あり、スキューセンサ５１からの出力で対物レンズ４４
の移動方向を決め、ＲＦ信号の最適値に移動量を制御し
ている。

【００３０】すなわち、この図９において、光ディスク
１０のラジアル方向の傾きを検出するスキューセンサ５
１からの出力を極性判別回路５２に送って、正負の極性
を判別している。この極性判別回路５２の出力を乗算器
５３に送って後述するジッタ信号と乗算し、アンプ５４
を介して２軸アクチュエータのトラッキングコイル５５
に送っている。このトラッキングコイル５５には、フォ
トディテクタ４２からのトラッキングエラー信号も、位
相補償回路５６、アンプ５７、５８を介して供給されて
いる。また、フォトディテクタ４２から取り出されたジ
ッタ出力が減算器６５に送られて基準ジッタから減算さ
れて、上記乗算器５３に送られている。さらに、フォト
ディテクタ４２からのフォーカスエラー信号が、位相補
償回路６１を介しアンプ６２を介して、上記２軸アクチ
ュエータのフォーカスコイル６３に送られている。他の
構成は図８と同様であるため、同じ部分に同一の指示符
号を付して説明を省略する。なお、この図９の光学ピッ
クアップ系に上記図１の構成を用いるようにしてもよ
い。

【００３１】次に、図１０は、上記図８の光学ピックア
ップのコリメータレンズを一体化した補正レンズ４６に
相当する補正レンズ４９を、レーザダイオード４１とビ
ームスプリッタ４３との間に配設した例を示している。

【００３２】すなわち、この図１０において、補正レン
ズ４９は、対物レンズ４４の収差を補正するための補正
レンズと上記コリメータレンズとを一体化したものであ
り、この補正レンズ４９を、レーザダイオード４１と光
を分離するためのビームスプリッタ４３との間、具体的
にはグレーティング４７とビームスプリッタ４３との間
に挿入している。他の構成は図８と同様であるため、同
じ部分に同一の指示符号を付して説明を省略する。

【００３３】なお、本発明は、上述した実施の形態の例
のみに限定されるものではなく、例えば、記録情報を読
み取るための光学ピックアップ装置について説明した
が、記録再生用光学ピックアップ装置や、記録用光学ピ
ックアップ装置などにも容易に適用可能である。また、
ラジアルスキューに限定されず、タンジェンシャルスキ
ューの補正に本発明を適用することもでき、またスキュ
ー検出は、光学的なスキューセンサを用いる以外にも、
フォトディテクタからのＲＦ信号を用いてスキュー検出
を行う等、種々のスキュー検出を行わせることができ
る。検出されたスキューに応じて対物レンズを移動させ
る以外に、補正レンズを対物レンズに対して移動させた
り、対物レンズ及び補正レンズの双方を相対的に移動さ
せてもよい。さらに、光ディスク以外にも種々の光学記
録媒体のスキュー補正に本発明を適用することができ
る。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、対物レンズの球面収差
の補正を行うための収差補正手段を有し、光学記録媒体
のスキューに応じて対物レンズ又は収差補正手段の少な
くとも一方を光軸に垂直に相対移動させることにより、
光学記録媒体のスキューにより生じる収差を補正でき
る。これは、従来のスキューサーボに必要とされた複雑
な機構が不要となり、低コストで小型の光学ピックアッ
プ装置を提供できることになる。また、構成が簡単なた
め、信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光学ピックアップ装置の実施の形
態の一例の概略構成を示す図である。

【図２】レンズの像高に対する収差の例を示す図であ
る。

【図３】光学ピックアップ装置の対物レンズを横ずらし
したときの一例の概略構成を示す図である。

【図４】対物レンズと補正レンズの全収差の例を示す図
である。

【図５】対物レンズの横ずらしにより生じる収差及びデ
ィスクのスキュー角度により生じる収差の例を示す図で
ある。

【図６】対物レンズの横ずらしにより生じる収差及びデ
ィスクのスキュー角度により生じる収差の具体例を示す
図である。

【図７】本発明に係る光学ピックアップ装置の実施の形
態のサーボ系を含む構成の一例を示す図である。

【図８】本発明に係る光学ピックアップ装置の他の実施
の形態の概略構成を示す図である。

【図９】本発明に係る光学ピックアップ装置の他の実施
の形態のサーボ系を含む構成の一例を示す図である。

【図１０】本発明に係る光学ピックアップ装置のさらに
他の実施の形態の例の概略構成を示す図である。

【図１１】従来の光学ピックアップ装置の一例の概略構
成を示す図である。

【図１２】従来の光学ピックアップ装置の他の例の概略
構成を示す図である。

【図１３】ディスクスキュー角度に対するコマ収差の例
を示す図である。

【符号の説明】

１０光ディスク１１レーザダイオード１２フォトディテクタ１３ビームスプリッタ１４、４４対物レンズ１５コリメータレンズ１６、４６、４９収差補正レンズ２１、５１スキューセンサ２２スキュー補正制御回路２５、５５トラッキングコイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石橋淳一東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光を光学記録媒体の光学的透
明層を介して記録面に照射し、その反射光を受光手段で
受光する光学ピックアップ装置において、上記光学記録媒体の上記記録面上に上記光学的透明層を
介して微小スポットを形成するための対物レンズと、上記対物レンズの球面収差の補正を行うための収差補正
手段とを有し、上記光学記録媒体のスキューに応じて上記対物レンズ又
は上記収差補正手段の少なくとも一方を光軸に垂直に相
対移動させることを特徴とする光学ピックアップ装置。
【請求項２】上記対物レンズは上記光学記録媒体の光
学的透明層の厚みに対して所定の収差を持つように設計
され、上記収差補正手段には上記所定の収差と同量で逆
極性の収差を発生させる補正レンズを用いることを特徴
とする請求項１記載の光学ピックアップ装置。
【請求項３】上記光学記録媒体のスキューを検出する
スキュー検出手段と、上記スキュー検出手段からのスキューに応じて上記対物
レンズ又は上記収差補正手段の少なくとも一方を光軸に
垂直に相対移動させるアクチュエータとをさらに有する
ことを特徴とする請求項１記載の光学ピックアップ装
置。
【請求項４】上記光学記録媒体として光ディスクを用
い、上記スキュー検出手段により光ディスクのラジアルスキ
ューを検出し、上記アクチュエータとして２軸デバイスのトラッキング
コイルの電磁駆動手段を用いることを特徴とする請求項
３記載の光学ピックアップ装置。