JPH10124913A - 光学ピックアップ及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光源からの光ビームの発散角の影響を排除す
ることができる光学ピックアップ及びこれを利用した光
ディスク装置を提供すること。 【解決手段】 光ビームを出射する光源２１と、前記光
源から出射された光ビームを絞り込むアパーチャ２６ａ
と、前記アパーチャで絞り込まれた光ビームを光ディス
クの信号記録面上に集束させる光集束手段２６とを備え
た光学ピックアップにて、前記アパーチャを、前記光集
束手段の光軸を中心とする楕円形に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ミニディスク
（ＭＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、コンパクトディス
ク（ＣＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ等（以下、「光ディスク」と
いう）の信号を記録及び／又は再生するための光学ピッ
クアップ及びその光学ピックアップを備えた光ディスク
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は、従来の光ディスク用の光学ピッ
クアップの光学系の一例を示す平面図である。この光学
ピックアップ１の光学系は、半導体レーザ素子２から出
射された光ビ−ムの光路中に順次に配設されたグレーテ
ィング３、ビームスプリッタ４、コリメータレンズ５、
プリズムミラー６及び対物レンズ７と、ビームスプリッ
タ４で反射された光ディスクからの戻り光ビ−ムの分離
光路中に順次に配設されたウォラストンプリズム４ａ、
マルチレンズ４ｂ及びフォトディテクタ８とから構成さ
れている。

【０００３】このような構成の光学ピックアップ１の光
学系では、半導体レーザ素子２からの光ビームは、グレ
ーティング３、ビームスプリッタ４を順次透過し、コリ
メータレンズ５によって平行光ビームに変換される。そ
して、平行光ビームは、プリズムミラー６によって光デ
ィスクの方向に光路を折曲げられ、対物レンズ７により
光ディスクの信号記録面に照射される。そして、この信
号記録面で反射された戻り光ビームは、フォトディテク
タ８の受光面で受光され、記録信号が検出されるように
なっている。

【０００４】そして、半導体レーザ素子２からの光ビー
ムが、光ディスクの信号記録面の正しい位置にスポット
を形成して正確な記録信号の再生を可能とするために、
対物レンズ７を所定のサーボ信号に基づいて微動させる
ようにしている。この対物レンズ７のサーボとしては、
光ディスクの記録トラックに対して、径方向に沿って対
物レンズ７を微動させるトラッキングサーボと、光軸に
沿って光ディスクの信号記録面に接近、離間させる方向
に対物レンズ７を微動させるフォーカシングサーボとが
行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の光ピ
ックアップ１においては、半導体レーザ素子２からの光
ビームは、安定した状態で光ディスクの信号記録面に照
射されるように、対物レンズ７の近傍にてアパーチャ７
ａによって絞り込まれるようになっている。このアパー
チャ７ａは、一般に、対物レンズ７を支持するレンズホ
ルダ（図示せず）に設けられた真円形の孔によって構成
されている。これにより、半導体レーザ素子２から対物
レンズ７に入射する光ビームは、このアパーチャ７ａの
径ｄ０によって絞り込まれて一様な光ビームとなる。従
って、安定した光ビームが、光ディスクの信号記録面に
集束されることになる。

【０００６】しかしながら、半導体レーザ素子２からの
光ビームは、偏光であって、その偏光方向（パラレル方
向、即ち図８にて符号Ａで示す方向）と、これに垂直な
方向（パーペンディキュラ方向、即ち図８にて符号Ｂで
示す方向）とで、光の強度分布が異なる。即ち、パラレ
ル方向の光強度分布は、図９にて曲線Ａで示すようにな
り、またパーペンディキュラー方向の光強度分布は、図
９にて曲線Ｂで示すようになる。

【０００７】このため、同じアパーチャ径ｄ０では、曲
線Ａは曲線Ｂに対して比較的変化が大きく、いわゆるＦ
ｉｌｌ条件が悪くなり、読取性能が低下してしまうこと
になる。特に、ウォーブル信号が記録されている光磁気
ディスクの場合には、いずれか一方の方向の光強度分布
が、光磁気信号の読取に大きく影響することになると共
に、他方の方向の光強度分布が、ウォーブル信号の読取
に大きく影響することになる。

【０００８】これに対して、アパーチャ径ｄ０を小さく
する方法も考えられるが、この場合は半導体レーザ素子
２のレーザパワーのカップリング効率が低下してしま
い、レーザ定格出力が十分ではなくなり、あるいは効率
が低下しすぎて、消費電流が多くなってしまう等の問題
があった。

【０００９】この発明は、以上の点に鑑み、光源からの
光ビームの発散角の影響を排除することができる光学ピ
ックアップ及びこれを利用した光ディスク装置を提供す
ることを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、この発明に
よれば、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射
された光ビームを絞り込むアパーチャと、前記アパーチ
ャで絞り込まれた光ビームを光ディスクの信号記録面上
に集束させる光集束手段とを備えた光学ピックアップに
おいて、前記アパーチャを、前記光集束手段の光軸を中
心とする楕円形に形成することにより達成される。

【００１１】上記構成によれば、光源からの光ビームを
絞り込むアパーチャが楕円形に形成されているので、ア
パーチャの長径方向と短径方向とで絞り込み量が異なる
ことになる。これにより、短径方向に関して、光ビーム
がより多く絞り込まれることになり、光ビームの発散角
の小さい方向をアパーチャの短径方向に合わせておく
と、発散角の小さい方向の光強度分布がアパーチャ径に
よって絞り込まれることにより、比較的一様な分布とな
る。従って、光ビームの発散角の小さい方向及びこれに
垂直な発散角の大きい方向に関して、光強度分布の差が
低減されることになり、読取性能がより均等化される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を添付図を参照しながら詳細に説明する。尚、以下に述
べる実施形態は、この発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発
明の範囲は、以下の説明において特にこの発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの形態に限られるもので
はない。

【００１３】図１は、この発明の光ディスク装置の実施
形態を示すブロック構成図である。この光ディスク装置
１０は、光ディスク１１を回転駆動する駆動手段として
のスピンドルモータ１２、回転する光ディスク１１の信
号記録面に対して光ビームを照射して信号を記録し、こ
の信号記録面からの戻り光ビームにより記録信号を再生
する光学ピックアップ２０及びこれらを制御する制御部
１３を備えている。

【００１４】ここで、制御部１３は、光ディスクドライ
ブコントローラ１４、信号復調器１５、誤り訂正回路１
６、インターフェイス１７、ヘッドアクセス制御部１８
及びサーボ回路１９を備えている。光ディスクドライブ
コントローラ１４は、スピンドルモータ１２を所定の回
転数で駆動制御する。信号復調器１５は、光学ピックア
ップ２０からの記録信号を復調して誤り訂正回路１６に
送出する。誤り訂正回路１６は、信号復調器１５からの
記録信号を誤り訂正し、インターフェイス１７を介して
外部コンピュータ等に送出する。これにより、外部コン
ピュータ等は、光ディスク１１に記録された信号を再生
信号として受け取ることができるようになっている。

【００１５】ヘッドアクセス制御部１８は、光学ピック
アップ２０を例えば光ディスク１１上の所定の記録トラ
ックまでトラックジャンプ等により移動させる。サーボ
回路１９は、この移動された所定位置において、光学ピ
ックアップ２０の２軸アクチュエータに保持されている
対物レンズをフォーカシング方向及びトラッキング方向
に移動させる。

【００１６】図２及び図３は、この発明の光学ピックア
ップの実施形態を示す平面図及び背面から見た平面図で
ある。この光学ピックアップ２０は、光源としての半導
体レーザ素子２１から出射される光ビームの光路中に順
次に配設された非点収差補正手段としての非点収差補正
板２２ａ、光分割手段としてのグレーティング２２ｂ、
光分離手段としてのビームスプリッタ２３、平行光変換
手段としてのコリメータレンズ２４、光路折曲げ手段と
してのプリズムミラー２５及び光集束手段としての対物
レンズ２６並びにビームスプリッタ２３で反射された光
ディスク１１からの戻り光ビ−ムの分離光路中に順次に
配設された光分割手段としてのウォラストンプリズム２
７、光集束手段としてのマルチレンズ２８及び光検出手
段としてのフォトディテクタ２９を有する光学系と、対
物レンズ２６を保持して２軸方向に移動させるための２
軸アクチュエータ３０とを、光学ピックアップ２０に設
けられたガイド２０ａに沿って光ディスク１１の半径方
向に移動可能に支持された図４に示すような光学ベ−ス
２０ｂ内に固定保持している。

【００１７】図５は、光学系の一例を示す平面図であ
る。半導体レーザ素子２１は、半導体の再結合発光を利
用した発光素子であり、所定のレーザ光を出射する。非
点収差補正板２２ａは、光軸に対して所定角度だけ傾い
て配設された平行平板であり、半導体レーザ素子２１か
ら出射される光ビームの非点収差を補正する。

【００１８】グレーティング２２ｂは、入射光を回折さ
せる回折格子であり、半導体レーザ素子２１から非点収
差補正板２２ａを介して入射した光ビームを、０次回折
光から成る主ビーム及び±１次回折光から成るサイドビ
ームの少なくとも３本の光ビームに分割する。従って、
少なくとも３本の光ビームを分割生成できれば、ホログ
ラム素子等の他の分割素子を用いても良い。

【００１９】ビームスプリッタ２３は、その偏光分離膜
２３ａが光軸に対して４５度傾斜した状態で配設された
偏光ビームスプリッタであり、グレーティング２２ｂか
らの光ビームと光ディスク１１の信号記録面からの戻り
光ビームを偏光分離する。即ち、半導体レーザ素子２１
からの光ビームの一部は、ビームスプリッタ２３の偏光
分離膜２３ａを透過し、戻り光ビームの一部は、ビーム
スプリッタ２３の偏光分離膜２３ａで反射される。

【００２０】コリメータレンズ２４は、凸レンズであ
り、ビームスプリッタ２３からの光ビームを平行光ビー
ムに変換する。プリズムミラー２５は、三角柱状のミラ
ーであり、コリメータレンズ２４からの平行光ビームを
鉛直方向に９０度反射させると共に、光ディスク１１か
らの戻り光ビームを水平方向に９０度反射させる。

【００２１】対物レンズ２６は、凸レンズであり、コリ
メータレンズ２５からの平行光ビームを回転駆動してい
る光ディスク１１の信号記録面の所望のトラック上に集
束させる。ここで、対物レンズ２６は、軸摺回動型の２
軸アクチュエータ３０により、２軸方向、即ちフォーカ
シング方向及びトラッキング方向に移動可能に支持され
ている。

【００２２】ウォラストンプリズム２７は、四角柱状の
プリズムであり、光ディスク１１からの戻り光ビームに
基づいて偏光分離を行なうことにより、複数の光ビーム
を出射する。マルチレンズ２８は、シリンドリカルレン
ズ及び凹レンズであり、戻り光ビームに対してフォーカ
スエラー信号の検出のために非点収差を付与して光路長
を調整する。フォトディテクタ２９は、光検出器であ
り、ビームスプリッタ２３を透過した戻り光ビームを受
光する。

【００２３】図６は、２軸アクチュエータ３０の一例を
示す平面図である。この２軸アクチュエータ３０は、光
学ピックアップ２０の光学ベース２０ｂにＸＹ方向に移
動調整可能に取り付けられたＸＹベース３１と、可動部
保持体３２によりＸＹベース３１に対して光軸方向に移
動可能に、かつ揺動軸の周りに揺動可能に支持されたレ
ンズホルダ３３と、レンズホルダ３３に対して光軸が揺
動軸に平行に保持された対物レンズ２６と、後述する対
物レンズ２６の駆動手段とを備えている。

【００２４】可動部保持体３２は、全体が例えばゴム様
のポリエステルエラストマ等の樹脂から構成されてお
り、可動部側３２ａがレンズホルダ３３に取り付けられ
ていると共に、固定部側３２ｂがＸＹベース３１に対し
て固定されている。さらに、可動部保持体３２は、可動
部側３２ａが、図示矢印Ｆｃｓに示す垂直方向（フォー
カシング方向）に移動可能なように、縦断面がほぼ平行
四辺形状のリンクを構成しており、さらに図示矢印Ｔｒ
ｋに示す水平方向（トラッキング方向）に移動可能なよ
うに、垂直に延びる一対のヒンジ３２ｃ、３２ｄを備え
ている。

【００２５】対物レンズの駆動手段は、レンズホルダ３
３に設けられたフォーカス用コイル３４及びトラッキン
グ用コイル３５と、ＸＹベース３１に固定配置されたヨ
ーク３６及びそれに取り付けられたマグネット３７とか
ら構成されている。そして、これらフォーカス用コイル
３４及びトラッキング用コイル３５にそれぞれ通電する
ことにより、各コイル３４、３５に発生する磁束が、ヨ
ーク３６及びマグネット３７による磁束と相互に作用し
て、レンズホルダ３３及び対物レンズ２６を、フォーカ
ス方向及びトラッキング方向に駆動制御するようになっ
ている。

【００２６】以上の構成は、従来の光ディスク装置及び
光学ピックアップと同様の構成であるが、この実施形態
による光学ピックアップ２０を組み込んだ光ディスク装
置１０においては、図２、図５及び図６に示すように、
対物レンズ２６は楕円形のアパーチャ２６ａを備えてい
る。このアパーチャ２６ａは、図示の場合、例えばレン
ズホルダ３３の対物レンズ支持部分に楕円形の孔を設け
ることにより構成されている。これにより、アパーチャ
２６ａは、２軸アクチュエータ３０による対物レンズ２
６の２軸方向の移動に伴って、一体に移動するようにな
っている。そして、アパーチャ２６ａは、半導体レーザ
素子２１からの光ビームに関して、その発散角の小さい
方向に短径ｄ１を有し、これに垂直な発散角の大きい方
向に長径ｄ２を有するように配設されている。

【００２７】この実施形態による光学ピックアップ２０
を組み込んだ光ディスク装置１０は、以上のように構成
されており、次のように動作する。先づ、スピンドルモ
ータ１２が回転して、光ディスク１１が回転駆動する。
そして、光学ピックアップ２０が、ガイド２０ａに沿っ
て光ディスク１１の半径方向に移動して、対物レンズ２
６の光軸を光ディスク１１の所望のトラック位置まで移
動させる。

【００２８】この状態にて、半導体レーザ素子２１から
の光ビームは、グレーティング２２ｂにより３本の光ビ
ームに分割された後、ビームスプリッタ２３を透過し、
コリメータレンズ２４により平行光ビームに変換され
る。そして、プリズムミラー２５で光ディスク１１に向
かって反射され、アパーチャ２６ａにより絞り込まれ、
対物レンズ２６を介して光ディスク１１の信号記録面に
集束される。

【００２９】光ディスク１１からの戻り光ビームは、再
び対物レンズ２６、プリズムミラー２５及びコリメータ
レンズ２４を介してビームスプリッタ２３に入射する。
そして、ビームスプリッタ２３の偏光分離膜２３ａで反
射され、ウォラストンプリズム２７及びマルチレンズ２
８を介してフォトディテクタ２９に集束される。そし
て、フォトディテクタ２９の検出信号に基づいて、光デ
ィスク１１の記録信号が再生される。

【００３０】その際、信号復調器１５は、フォトディテ
クタ２９からの検出信号によりトラッキングエラー信号
を検出すると共に、非点収差法によりフォーカシングエ
ラー信号を検出する。そして、サーボ回路１９は、光デ
ィスクドライブコントローラ１４を介して、フォーカス
用コイル３４及びトラッキング用コイル３５への駆動電
流をサーボ制御する。即ち、フォーカス用コイル３５に
発生する磁界が、マグネット３７及びコイル３６による
磁界と作用することにより、レンズホルダ３３がフォー
カシング方向に移動調整されてフォーカシングが行なわ
れる。また、トラッキング用コイル３５に発生する磁界
が、マグネット３７及びヨーク３６による磁界と作用す
ることにより、レンズホルダ３３がトラッキング方向に
移動調整されてトラッキングが行なわれる。

【００３１】ここで、半導体レーザ素子２１からの光ビ
ームは、楕円形のアパーチャ２６ａにより絞り込まれる
ようになっている。即ち、光ビームの発散角の小さい方
向Ａに関しては、光ビームはアパーチャ２６ａの短径ｄ
１により絞り込まれ、また発散角の大きい方向Ｂに関し
ては、光ビームはアパーチャ２６ａの長径ｄ２によって
絞り込まれることになる。

【００３２】これにより、図７に示すように、発散角の
小さい方向Ａでは、アパーチャ２６ａの短径ｄ１によっ
て光強度分布曲線Ａの両側付近の強度の弱い部分がカッ
トされることになるので、従来に比較して全体としてよ
り一様な光強度分布となる。従って、方向Ａ、Ｂに関し
て、共に比較的一様な光強度分布が得られることになる
ので、比較的良好な読取性能が得られることになると共
に、半導体レーザ素子２１の出力カップリング効率も従
来に比較して良好となる。

【００３３】以上より、例えば記録時に高出力が必要で
ある光磁気ディスク用光ディスク装置や、定格出力が低
い短波長レーザ光源を使用した光ディスク装置、さらに
低消費電力が必要とされるポータブル型光ディスク装置
等において、有用な光学ピックアップが得られることに
なる。

【００３４】尚、上記実施形態による光ディスク装置１
０及び光学ピックアップ２０においては、２軸アクチュ
エータ３０として、可動部保持体３２を備えた構成のも
のが示されているが、これに限らず、サスペンションバ
ネ式あるいは軸摺回動式の２軸アクチュエータであって
も良い。また、光磁気ディスク再生用の偏光光学ピック
アップの構成が示されているが、これに限らず、コンパ
クトディスク（ＣＤ）やＣＤ−ＲＯＭのための無偏光光
学ピックアップ及び光ディスク装置に対しても本発明を
適用することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
光ビームの発散角の小さい方向及びこれに垂直な発散角
の大きい方向に関して、光強度分布の差が低減されるこ
とになり、読取性能がより均等化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の光ディスク装置の実施形態を示すブ
ロック構成図。

【図２】この発明の光学ピックアップの実施形態を示す
平面図。

【図３】図２の光学ピックアップの実施形態を示す背面
から見た平面図。

【図４】図２の光学ピックアップにおける光学ベースの
斜視図。

【図５】図２の光学ピックアップにおける光学系を示す
平面図。

【図６】図２の光学ピックアップにおける２軸アクチュ
エータの平面図。

【図７】図２の光学ピックアップにおける光強度分布を
示すグラフ。

【図８】従来の光学ピックアップの一例における光学系
を示す平面図。

【図９】図８の光学ピックアップにおける光強度分布を
示すグラフ。

【符号の簡単な説明】

１０・・・光ディスク装置、１１・・・光ディスク、１
２・・・スピンドルモータ、１３・・・制御部、１４・
・・光ディスクトライブコントローラ、１５・・・信号
復調器、１６・・・誤り訂正回路、１７・・・インター
フェイス、１８・・・ヘッドアクセス制御部、２０・・
・光学ピックアップ、２０ａ・・・ガイド、２０ｂ・・
・光学ベース、２１・・・半導体レーザ素子、２２ａ・
・・非点収差補正板、２２ｂ・・・グレーティング、２
３・・・ビームスプリッタ、２４・・・コリメータレン
ズ、２５・・・プリズムミラー、２６・・・対物レン
ズ、２６ａ・・・アパーチャ、２７・・・ウォラストン
プリズム、２８・・・マルチレンズ、２９・・・フォト
ディテクタ、３０・・・２軸アクチュエータ、３１・・
・ＸＹベース、３２・・・可動部保持体、３３・・・レ
ンズホルダ、３４・・・フォーカス用コイル、３５・・
・トラッキング用コイル、３６・・・ヨーク、３７・・
・マグネット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 工宗 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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを出射する光源と、 前記光源から出射された光ビームを絞り込むアパーチャ
   と、 前記アパーチャで絞り込まれた光ビームを光ディスクの
   信号記録面上に集束させる光集束手段とを備えた光学ピ
   ックアップにおいて、 前記アパーチャが、前記光集束手段の光軸を中心とする
   楕円形に形成されていることを特徴とする光学ピックア
   ップ。
2. 【請求項２】 前記アパーチャの長径が、前記光源から
   の光ビームの発散角が小さい方向に配設されている請求
   項１に記載の光学ピックアップ。
3. 【請求項３】 光源から出射された光ビームを、アパー
   チャにより絞り込み、光集束手段を介して光ディスクの
   信号記録面上に集束し、信号を記録及び／又は再生する
   光ディスク装置において、 前記アパーチャが、前記光集束手段の光軸を中心とする
   楕円形に形成されていることを特徴とする光ディスク装
   置。