JPH10134394A - 光学ピックアップ装置及びその調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２つの光源から出力される光ビームを１つの
光検出器で受光するようにし、光学ピックアップ装置の
小型化及び低コスト化を図ること。 【解決手段】 第１の光ビームを出力する第１の光源
と、第２の光ビームを出力する第２の光源と、前記第１
の光ビーム及び第２の光ビームを同じ光検出器に導く光
学系を有する光学ピックアップ装置の光学系の調整方法
であって、前記第１の光源と光検出器との位置関係を設
定した後に、該第１の光源と光検出器との位置関係を保
持した状態で、上記第２の光源と光検出器との位置関係
を設定することを特徴とする光学ピックアップ装置の調
整方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光学ピックアップ装
置に係り、特に、複数の光源を有する光学ピックアップ
装置及びその調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光記録媒体の応用範囲の広範化に
伴い、記録密度、基板（保護層）の厚み、基板（保護
層）の材質、記録再生方式、ディスクサイズ等が異なる
多種の光記録媒体が、提供されている。

【０００３】そして、これらの記録密度が異なる光記録
媒体を取り扱う光学ピックアップ装置に於いては、光記
録媒体の記録密度に応じて光ビームのスポット（集光ス
ポット）の径（以下、スポット径という。）を変化させ
る必要がある。

【０００４】ここで、上記記録密度は、記録マーク長と
トラックピッチによって規定されるが、最短記録マーク
長が０．８μｍ程度の低密度記録媒体の場合には、スポ
ットの径を１．４μｍ程度の大きさに、最短記録マーク
長が０．４μｍ程度の高密度記録媒体の場合には、スポ
ットの径を０．９μｍ程度の大きさにする必要がある。

【０００５】又、スポット径Ｄは、次式で与えられる。

【０００６】Ｄ＝ｋ・λ／ＮＡ ここで、ｋは光束の強度分布や収差等によって決まる比
例定数であり、λは光ビームの波長である。尚、比例定
数は、通常は、 ｋ≒０．８２ としている。

【０００７】又、ＮＡはレンズの開口数であり、次式で
与えられる。

【０００８】ＮＡ＝ｎ×ｓｉｎθ この式で、ｎは屈折率であり、θは図９（レンズ６１の
開口数を説明するための説明図）に示したように射出瞳
径に張る角度である。

【０００９】これらの式からもわかるように、スポット
径Ｄを小さくするためには、光ビームの波長λを短くす
ることや、レンズの開口数（ＮＡ）、つまりθを大きく
することが必要となる。

【００１０】又、レンズの開口数（ＮＡ）を大きくした
ときにコマ収差が大きくなるのを抑えるため、一般的に
記録媒体（光ディスク）の基板（保護層）の厚さを薄く
する。この様に、基板（保護層）の厚さを変えた場合に
は、基板（保護層）で発生する球面収差も変化するた
め、基板（保護層）の厚さ毎に異なる収差補正を施さな
ければならない。

【００１１】このような記録密度や基板（保護層）の厚
さが異なる記録媒体を記録再生するために、波長の異な
る光ビームを出力する複数の光源を設けた光学ピックア
ップ装置が幾つか提案されている。

【００１２】例えば、特開平６ー２５９８０４号公報に
示されている光学ピックアップ装置は、ＣＤ用半導体レ
ーザと薄型ディスク用半導体レーザという２光源を有
し、それぞれの光源に対応して、ＣＤ用光検出器、薄型
ディスク用光検出器が設けられている。

【００１３】この光学ピックアップ装置では、ＣＤ用半
導体レーザから出力された光ビームは光ディスクで反射
され、その後、ＣＤ用光検出器で受光される。又、薄型
ディスク用半導体レーザから出力された光ビームは光デ
ィスクで反射され、その後、薄型ディスク用光検出器で
受光される。つまり、この光学ピックアップ装置では、
光ディスクの基板の種類に応じて、光源と光検出器が２
組設けられていた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように光源毎に受光素子（光検出器）を設けた場合、光
学ピックアップ装置が大型化し、組立調整にかかる時間
も長くなり、又、部品点数の増加により製品コストも高
くなる。

【００１５】そこで、本発明は、２つの光源から出力さ
れる光ビームを１つの光検出器で受光するようにし、装
置の小型化及び低コスト化を図った光学ピックアップ装
置及びその調整方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の光学ピッ
クアップ装置の調整方法は、第１の光ビームを出力する
第１の光源と、第２の光ビームを出力する第２の光源
と、前記第１の光ビーム及び第２の光ビームを同じ光検
出器に導く光学系を有する光学ピックアップ装置の光学
系の調整方法であって、前記第１の光源と光検出器との
位置関係を設定した後に、該第１の光源と光検出器との
位置関係を保持した状態で、上記第２の光源と光検出器
との位置関係を設定することを特徴とするものである。

【００１７】請求項２記載の光学ピックアップ装置の調
整方法は、請求項１記載の光学ピックアップ装置の調整
方法に於いて、上記第２の光源を、該第２の光源が出力
する第２の光ビームの光軸に垂直な面内でのみ位置調整
し、前記光検出器と第２の光源との、第２の光ビームの
光軸方向の位置調整は、光学レンズを第２の光ビームの
光軸方向で位置調整することにより行うことを特徴とす
るものである。

【００１８】請求項３記載の光学ピックアップ装置の調
整方法は、請求項１記載の光学ピックアップ装置の調整
方法に於いて、上記第２の光源を、該第２の光源が出力
する第２の光ビームの光軸方向でのみ位置調整し、前記
光検出器と第２の光源との、第２の光ビームの光軸に垂
直な面内での位置調整は、光学レンズを第２の光ビーム
の光軸に垂直な面内で位置調整することにより行うこと
を特徴とするものである。

【００１９】請求項４記載の光学ピックアップ装置は、
請求項１乃至３記載のいずれかの光学ピックアップ装置
の調整方法を用いて光学系を調整したものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】

［光学ピックアップ装置の構成について］本発明にかか
る光学ピックアップ装置の構成を図面を参照して説明す
る。

【００２１】図１は、本発明にかかる光学ピックアップ
装置の光学系を示したものである。この光学ピックアッ
プ装置は、２つの光源を有し、レーザダイオード１は波
長６５０ｎｍの光ビームを出力し、レーザダイオード６
は波長７８０ｎｍの光ビームを出力する。又、これらの
光源から出力された光ビームは、いずれも光検出器１３
で受光される。

【００２２】上記光源から出力された光ビームが受光素
子１３に達するまでを、レーザダイオード１を点灯させ
た場合と、レーザダイオード６を点灯させた場合とに分
けて説明する。

【００２３】まず、レーザダイオード１を点灯させた場
合、出力された光ビームは、コリメータレンズ２で発散
光から平行光にされ、偏光ビームスプリッタ３に入射す
る。この偏光ビームスプリッタ３の透過特性は、図２
（ａ）に示したように設定され、レーザダイオード１か
ら出力された光ビームは、偏光ビームスプリッタ３にＰ
波として入射するように設定されているため、偏光ビー
ムスプリッタ３に入射した光ビームのうち約５０％が反
射（図２（ａ）ｐ１）され、この反射された光ビームが
対物レンズ４に入射する。対物レンズ４に入射した光ビ
ームは、平行光から収束光にされ、光記録媒体５の記録
面にスポットを形成する。

【００２４】この光ビームは、光記録媒体５の記録面で
反射され対物レンズ１に入射する。対物レンズ１に入射
した光ビームは、発散光から平行光にされ、偏光ビーム
スプリッタ３にＰ波として入射する。偏光ビームスプリ
ッタ３に入射した光ビームのうち約５０％が透過（図２
（ａ）ｐ１）し、この透過した光ビームが、偏光ビーム
スプリッタ９にＰ波として入射する。この偏光ビームス
プリッタ９の透過特性は、図２（ｂ）に示したように設
定されているため、偏光ビームスプリッタ９に入射した
光ビームは約１００％が透過（図２（ｂ）ｐ３）し、集
光レンズ１０に入射する。集光レンズ１０に入射した光
ビームは平行光から収束光にされアナモフィックレンズ
１１に入射する。アナモフィックレンズ１１に入射した
光ビームは、フォーカシングのための非点収差が与えら
れ、凹レンズ１２を介して光検出器１３の受光面に入射
する。

【００２５】ここで光検出器１３の受光面には、受光素
子２１、２２、２３が設けられており、受光素子２２
は、ａ、ｂ、ｃ、ｄに４分割されている。レーザダイオ
ード１を点灯させた場合には、上記光ビームは、受光素
子２２上に集光する（図３（ｂ））。又、フォーカシン
グ方法として非点収差法、トラッキング方法としてプッ
シュプル法を用いている。

【００２６】従って、受光素子２２のａ、ｂ、ｃ、ｄで
変換された信号出力（ａ、ｂ、ｃ、ｄで変換された信号
出力を、Ａ（ａ）、Ａ（ｂ）、Ａ（ｃ）、Ａ（ｄ）とす
る）を下記のように演算することにより、フォーカシン
グエラー信号ＦＥ及びトラッキングエラー信号ＴＥが求
められる。

【００２７】ＦＥ＝（Ａ（ａ）＋Ａ（ｄ））ー（Ａ
（ｂ）＋Ａ（ｃ）） ＴＥ＝（Ａ（ａ）＋Ａ（ｂ））ー（Ａ（ｃ）＋Ａ
（ｄ）） 次に、レーザダイオード６を点灯させた場合、出力され
た光ビームは、回折格子７で３ビームに分離され、コリ
メータレンズ８に入射する。コリメータレンズ８に入射
した光ビームは、発散光から平行光にされ、偏光ビーム
スプリッタ９に入射する。レーザダイオード６から出力
された光ビームは、偏光ビームスプリッタ９にＳ波とし
て入射するように設定されているため、偏光ビームスプ
リッタ９に入射した光ビームのうち約５０％が反射（図
２（ｂ）ｐ４）され、この反射された光ビームが偏光ビ
ームスプリッタ３にＳ波として入射する。偏光ビームス
プリッタ３に入射した光ビームは約１００％が透過（図
２（ａ）ｐ２）し、対物レンズ４に入射する。

【００２８】対物レンズ４に入射した光ビームは、平行
光から収束光にされ、光記録媒体５の記録面にスポット
を形成する。

【００２９】この光ビームは、光記録媒体５の記録面で
反射され対物レンズ１に入射する。対物レンズ１に入射
した光ビームは、発散光から平行光にされ、偏光ビーム
スプリッタ３にＳ波として入射する。偏光ビームスプリ
ッタ３に入射した光ビームのうち約１００％が透過（図
２（ａ）ｐ２）し、この透過した光ビームが、偏光ビー
ムスプリッタ９にＳ波として入射する。偏光ビームスプ
リッタ９に入射した光ビームは約５０％が透過（図２
（ｂ）ｐ４）し、集光レンズ１０に入射する。集光レン
ズ１０に入射した光ビームは平行光から収束光にされア
ナモフィックレンズ１１に入射する。アナモフィックレ
ンズ１１に入射した光ビームは、フォーカシングのため
の非点収差が与えられ、凹レンズ１２を介して光検出器
１３の受光面に入射する。

【００３０】ここでレーザダイオード６を点灯させた場
合には、上記光ビームは、光検出器１３の受光素子２
１、２２、２３上に集光する（図３（ｃ））。又、フォ
ーカシング方法として非点収差法、トラッキング方法と
して３ビーム法を用いている。

【００３１】従って、受光素子２１、２３で変換された
信号出力（受光素子２１、２３で変換された信号出力
を、Ａ（１）、Ａ（３）とする）及び受光素子２２の
ａ、ｂ、ｃ、ｄで変換された信号出力（ａ、ｂ、ｃ、ｄ
で変換された信号出力を、Ａ（ａ）、Ａ（ｂ）、Ａ
（ｃ）、Ａ（ｄ）とする）を下記のように演算すること
により、フォーカシングエラー信号ＦＥ及びトラッキン
グエラー信号ＴＥが求められる。

【００３２】ＦＥ＝（Ａ（ａ）＋Ａ（ｄ））ー（Ａ
（ｂ）＋Ａ（ｃ）） ＴＥ＝Ａ（１）ーＡ（３） ［光学系の調整方法について］以上のように、図１に示
したレーザダイオード１を点灯させた場合とレーザダイ
オード６を点灯させた場合に、共に適正なフォーカシン
グエラー信号ＦＥ及びトラッキングエラー信号ＴＥを得
るためには、レーザダイオード１、レーザダイオード６
及び光検出器１３を適切な位置に配置する必要がある。
次に、本発明にかかる光学ピックアップ装置の光学系の
調整方法について図１を参照して説明する。

【００３３】本発明の光学ピックアップ装置では、次の
ようにしてレーザダイオード１、レーザダイオード６及
び光検出器１３の位置を設定している。

【００３４】まず、レーザダイオード１を点灯させた状
態で、凹レンズ１２をレーザダイオード１が出力する光
ビームの光軸方向（Ｚ軸方向）で位置調整し、光検出器
１３を光ビームの光軸に垂直な面内（Ｘ、Ｙ軸方向）で
位置調整し、光ビームを光検出器１３上の適切な位置に
集光させる。ここで、凹レンズ１２による位置調整を行
わずに、又は、凹レンズ１２を用いずに（凹レンズ１２
を削除する）、光検出器１３をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向で位置
調整してもよいが、凹レンズ１２により位置調整を行え
ば、より容易にレーザダイオード１と光検出器１３の位
置関係を調整することができる。又、集光レンズ１１を
位置調整することにより、レーザダイオード１と光検出
器１３の位置関係を調整してもよい。

【００３５】次に、レーザダイオード６を点灯させた状
態で、レーザダイオード６を位置調整（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方
向）し、回折格子７をレーザダイオード６が出力する光
ビームの光軸方向を軸として回転調整することにより、
光ビームを光検出器１３上の適切な位置に集光させる。
ここで、コリメータレンズ８をレーザダイオード６が出
力する光ビームの光軸方向（Ｘ軸方向）で位置調整し、
レーザダイオード６を光ビームの光軸に垂直な面内
（Ｙ、Ｚ軸方向）で位置調整してもよい。

【００３６】尚、上記の場合、レーザダイオード６を使
用する場合に、トラッキング方法として３ビーム法を用
いているため、回折格子７をレーザダイオード６が出力
する光ビームの光軸方向を軸として回転調整したが、ト
ラッキング方法としてプッシュプル法を用いれば、回折
格子７が不要となり、その回転調整も不要となる。

【００３７】又、上記でレーザダイオード１と光検出器
１３の位置関係を調整するときに、光検出器１３を動か
さずに、レーザダイオード１やコリメータレンズ２を動
かすことにより位置調整してもよい。

【００３８】又、上記でレーザダイオード６と光検出器
１３の位置関係を調整するときに、コリメータレンズ８
をレーザダイオード６が出力する光ビームの光軸に垂直
な面内（Ｙ、Ｚ軸方向）で位置調整し、レーザダイオー
ド６を光ビームの光軸方向（Ｘ軸方向）で位置調整して
もよい。

【００３９】［光検出器について］又、光検出器１３の
受光素子の感度は、図４に示したように波長依存性を有
するため、異なる波長の光ビームを出力する光源で、同
一の受光素子を共用する場合には、感度に差異が生じる
が、その差異は電気回路で調整することができる。

【００４０】又、図５に示したように、同一の受光素子
を異なる波長の光ビームを出力する光源で共用せずに、
レーザダイオード１用に受光素子２４を設け、レーザダ
イオード６用に受光素子２５、２６、２７を別々に設け
てもよい。

【００４１】［有限系で構成した光学ピックアップ装置
について］本発明は、図６に示したような有限系の光学
ピックアップ装置の場合にも同様に適用することができ
る。この光学ピックアップ装置は、波長６５０ｎｍの光
ビームを出力するレーザダイオード３１と、波長７８０
ｎｍの光ビームを出力するレーザダイオード３５を有
し、これらの光源から出力された光ビームは光検出器３
８で受光される。

【００４２】又、この光学ピックアップ装置は、有限系
で構成されているため、コリメータレンズが削除されて
いる。更に、この光学ピックアップ装置では、いずれの
光源の場合も、フォーカシング方法として非点収差法、
トラッキング方法としてプッシュプル法を用いているの
で、回折格子が用いられていない。光検出器３８につい
ても、２つの光源で同一の受光素子を共用すれば、４分
割された１つの受光素子を設けるだけでよい。

【００４３】又、この光学ピックアップ装置では、片面
をアナモフィックレンズ、その反対側の面を凹レンズに
した複合レンズ３７を用いることにより、光学系の簡素
化を図っている。

【００４４】又、偏光ビームスプリッタ３２の透過特性
は図２（ａ）、偏光ビームスプリッタ３６の透過特性は
図２（ｂ）に示したように設定されている。従って、光
学系に於ける効率は、図１に示した無限系の光学ピック
アップ装置の場合とほぼ同じになる。

【００４５】尚、この光学ピックアップ装置の場合も、
図１に示した無限系の光学ピックアップ装置の場合とほ
ぼ同様の方法で光学系の調整することができる。

【００４６】つまり、レーザダイオード３１を点灯させ
た状態で、複合レンズ３７を光軸方向（Ｚ軸方向）で位
置調整し、光検出器３８を光軸に垂直な面内（Ｘ、Ｙ軸
方向）で位置調整し、光ビームを光検出器３８上の適切
な位置に集光させる。ここで、複合レンズ３７による位
置調整を行わずに、光検出器３８をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向で
位置調整してもよい。

【００４７】次に、レーザダイオード３５を点灯させた
状態で、レーザダイオード３５を位置調整（Ｘ、Ｙ、Ｚ
軸方向）し、光ビームを光検出器１３上の適切な位置に
集光させる。

【００４８】［光学系に於ける効率を改善した光学ピッ
クアップ装置について］図７は、図１に示した無限系の
光学ピックアップ装置とほぼ同様の光学ピックアップで
あるが、偏光ビームスプリッタ４３と対物レンズ４５の
間に１／４波長板４４が挿入されている。この１／４波
長板４４は、レーザダイオード４１から出力される波長
６５０ｎｍの光ビーム（直線偏光）が透過するときに円
偏光になるように設定されているため、レーザダイオー
ド４７から出力される波長７８０ｎｍの光ビーム（直線
偏光）が透過した場合には楕円偏光になる。

【００４９】又、偏光ビームスプリッタ４３の透過特性
は図８（ａ）、偏光ビームスプリッタ４９の透過特性は
図８（ｂ）に示したように設定されている。

【００５０】又、いずれの光源の場合も、フォーカシン
グ方法として非点収差法、トラッキング方法としてプッ
シュプル法を用いているので、回折格子が用いられてい
ない。

【００５１】この光学ピックアップ装置では、レーザダ
イオード４１から出力された光ビームは、偏光ビームス
プリッタ４３にＳ波として入射し約１００％（図８
（ａ）ｐ１）の光ビームが、対物レンズ４５側に反射さ
れる。この光ビームは、光記録媒体４６の記録面で反射
され再び偏光ビームスプリッタ４３に入射するが、１／
４波長板４４を２度透過しているため偏光面が９０゜回
転し、Ｐ波として入射する。従って、この光ビームは、
約１００％（図８（ａ）ｐ２）が偏光ビームスプリッタ
４３を透過し、偏光ビームスプリッタ４９にＰ波として
入射する。偏光ビームスプリッタ４９にＰ波として入射
した光ビームは、約１００％（図８（ｂ）ｐ４）が透過
する。

【００５２】一方、レーザダイオード４７から出力され
た光ビームは、偏光ビームスプリッタ４９にＳ波として
入射し約１００％（図８（ｂ）ｐ５）の光ビームが反射
され、偏光ビームスプリッタ４３にＳ波として入射す
る。偏光ビームスプリッタ４３にＳ波として入射した光
ビームは、約１００％（図８（ａ）ｐ３）が透過する。
この光ビームは、光記録媒体４６の記録面で反射され再
び偏光ビームスプリッタ４３に入射するが、波長６５０
ｎｍで最適化された１／４波長板４４を２度透過してい
るため偏光方向が約９０゜回転した楕円偏光（Ｐ偏光に
近い楕円偏光）で入射する。この光ビームは、約１００
％（図８（ａ）ｐ３）が偏光ビームスプリッタ４３を透
過し、偏光ビームスプリッタ４９にＰ偏光に近い楕円偏
光で入射する。偏光ビームスプリッタ４９にＰ偏光に近
い楕円偏光で入射した光ビームは、わずかなＳ偏光は反
射されるが１００％（図８（ｂ）ｐ６）近くの光ビーム
が透過する。

【００５３】上述のように１／４波長板４４を挿入する
ことにより、偏光ビームスプリッタ４３及び偏光ビーム
スプリッタ４９に於ける損失を大幅に低減させることが
できる。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、上記のように２つの光
源から出力される光ビームを１つの光検出器で受光する
ようにしたので、光学ピックアップ装置の小型化及び低
コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学ピックアップ装置（無限系）の構
成を示した説明図である。

【図２】本発明の光学ピックアップ装置に用いた偏光ビ
ームスプリッタの透過特性を示したグラフである。

【図３】光検出器に形成された受光素子の構成を示した
図面である。

【図４】受光素子の感度を示したグラフである。

【図５】光検出器に形成された受光素子の構成を示した
図面である。

【図６】本発明の光学ピックアップ装置（有限系）の構
成を示した説明図である。

【図７】本発明の光学ピックアップ装置（無限系）の構
成を示した説明図である（１／４波長板を用いた場
合）。

【図８】本発明の光学ピックアップ装置に用いた偏光ビ
ームスプリッタの透過特性を示したグラフである（１／
４波長板を用いた場合）。

【図９】レンズの開口数を説明するための説明図であ
る。

【符号の説明】

１、６、３１、３５、４１、４７ レーザーダイオー
ド ２、８、４２、４８ コリメータレンズ ３、９、３２、３６、４２、４８ 偏光ビームスプリッ
タ ４、３３、４５ 対物レンズ ５、３４、４６ 記録媒体 ７ 回折格子 １０、５０ 集光レンズ １１、５１ アナモフィックレンズ １２、５２ 凹レンズ １３、３８、５３ 光検出器 ３７ 複合レンズ ２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７ 受光素子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の光ビームを出力する第１の光源
   と、第２の光ビームを出力する第２の光源と、前記第１
   の光ビーム及び第２の光ビームを同じ光検出器に導く光
   学系を有する光学ピックアップ装置の光学系の調整方法
   であって、前記第１の光源と光検出器との位置関係を設
   定した後に、該第１の光源と光検出器との位置関係を保
   持した状態で、上記第２の光源と光検出器との位置関係
   を設定することを特徴とする光学ピックアップ装置の調
   整方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光学ピックアップ装置の
   調整方法に於いて、上記第２の光源を、該第２の光源が
   出力する第２の光ビームの光軸に垂直な面内でのみ位置
   調整し、前記光検出器と第２の光源との、第２の光ビー
   ムの光軸方向の位置調整は、光学レンズを第２の光ビー
   ムの光軸方向で位置調整することにより行うことを特徴
   とする光学ピックアップ装置の調整方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の光学ピックアップ装置の
   調整方法に於いて、上記第２の光源を、該第２の光源が
   出力する第２の光ビームの光軸方向でのみ位置調整し、
   前記光検出器と第２の光源との、第２の光ビームの光軸
   に垂直な面内での位置調整は、光学レンズを第２の光ビ
   ームの光軸に垂直な面内で位置調整することにより行う
   ことを特徴とする光学ピックアップ装置の調整方法。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３記載のいずれかの光学ピ
   ックアップ装置の調整方法を用いて光学系を調整した光
   学ピックアップ装置。