JPH10269607A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

光ピックアップ装置

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JPH10269607A
JPH10269607A JP9066952A JP6695297A JPH10269607A JP H10269607 A JPH10269607 A JP H10269607A JP 9066952 A JP9066952 A JP 9066952A JP 6695297 A JP6695297 A JP 6695297A JP H10269607 A JPH10269607 A JP H10269607A
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聡 杉浦
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昭弘 橘
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成でそれぞれ独立した複数の光ビー
ムの照射及び戻り光の受光を良好に行うことのできる光
ピックアップまたは光ヘッドを提供する。 【解決手段】 この光ピックアップ装置は、少なくとも
2つの独立した光ビームを供給するビーム発射系11,
12と、このビーム発射系からの光ビームを記録媒体へ
向けて集光させる共通の集光光学系20と、ビーム発射
系からの光ビームの一方を反射させて集光光学系へ導
き、かつ記録媒体からの戻り光を略無収差のまま透過さ
せる第1の光学素子21と、第1の光学素子を透過した
戻り光に非点収差を与えつつ当該戻り光を透過させる第
2の光学素子22と、第2の光学素子を透過した戻り光
を受光する受光系30とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ピックアップ装
置または光ヘッド装置に関する。
【0002】
【従来の技術】光学式情報記録媒体には、LD(Laser
Disc),CD(Compact Disc),DVD(Digital Vide
o Disc)と称される如き種々の光ディスクが知られてい
る。このような光ディスクでは、その基板厚さなど、個
々に異なる仕様で規格化されている。また、DVD仕様
に含まれる多層構造の光ディスクでは、各記録層毎に実
効上の光ディスクの厚みが異なる。さらに、異なる光デ
ィスクにおいては、それぞれ読取用対物レンズの最適な
開口数(NA)も異なっている。
【0003】例えば、CDとDVDのどちらからも記録
情報を読み取ることのできるコンパチブルプレーヤが求
められるが、CDを読み取る場合の光学系と、DVDを
読み取る場合の光学系とでは、次のような違いがある。 (1) 開口数NAの違い:DVDの場合0.6に対し
てCDの場合は0.45である。
【0004】(2) 光ディスク表面から記録(反射)
面までの基板の厚みの違い:DVDの場合0.6mmに
対してCDの場合は1.2mmである。 (3) 最適読取光の波長の違い:DVDの場合650
nmに対してCDの場合は780nmである。従って、
CD/DVDコンパチブルプレーヤの光ピックアップを
実現するためには、これらの相違を吸収する必要があ
る。
【0005】かかるコンパチブルプレーヤの実現に際
し、2つの焦点を有する対物レンズを光ピックアップに
適用すると都合が良いと考える場合が多い。すなわち、
1つの焦点を有する対物レンズでは、一方の光ディスク
に対して最適な開口数は他方の光ディスクには不適とな
り、不適な光ディスクに対しては、球面収差などの収差
が発生するからである。
【0006】2焦点ピックアップを、ホログラムレンズ
を用いて実現した例が既に公知となっている(特開平7
−98431号公報)。この2焦点ピックアップは、図
1に示されるように、対物レンズ1とホログラムレンズ
2とからなる複合対物レンズを形成している。ホログラ
ムレンズ2には、CD用の開口数に相当する領域にわた
って複数の同心円の回折溝3が形成されている。この回
折溝3によって光源からの光ビームを回折して、この0
次回折光と1次回折光に分割して対物レンズ1への入射
角度を異ならしめることによって、各光ディスクに応じ
記録面上で焦点を結ばせる。この際、回折溝3の形成さ
れていない領域からは光ビームがそのまま透過し0次回
折光とともに対物レンズ1で集光されるから、該透過光
及び0次回折光と1次回折光とで開口数が変わることに
なる。図1(a)に示すように、回折溝3によって回折
された1次回折光は開口数の小さいCD4の読取用とし
て利用され、図1(b)に示すように開口数の大きくな
る透過光及び0次回折光はDVD5の読取用として利用
される。
【0007】この構成は、基本的に、単一の光源にて読
取スポットを形成するものであり、通常は、DVDに最
適な波長650nmの読取光を発射する光源を使用する
ようにしている。しかしながら、CDに属するCD−R
(CD Recordable ,或いはR−CD:Recordable CD )
と呼ばれる記録再生可能な記録媒体に対しての読取に最
適な光は波長780nmである。つまり、波長650n
mの光は、CD−Rに記録された情報を読み取るには不
適である。従って、このCD−Rの如きディスクについ
ても良好に情報の記録/再生を行うことのできるコンパ
チブルプレーヤを実現するためには、単一波長の光源に
よる構成を改め、各ディスクに適合した複数波長の光源
によって光ピックアップまたはヘッドを構成するのが無
難と言える。ところが、複数光源によって、かかる光学
系を安易に構成すると、光ピックアップまたはヘッド全
体の構成が複雑になり、大型になる傾向がある、という
問題がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】よって本発明は、上述
した点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、簡単な構成でそれぞれ独立した複数の光ビーム
の照射及び戻り光の受光を良好に行うことのできる光ピ
ックアップまたは光ヘッドを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明による光ピックア
ップ装置は、少なくとも2つの独立した光ビームを供給
するビーム発射手段と、前記ビーム発射手段からの光ビ
ームを記録媒体へ向けて集光させる共通の集光光学系
と、前記ビーム発射手段からの光ビームの一方を反射さ
せて前記集光光学系へ導き、かつ前記記録媒体からの戻
り光を略無収差のまま透過させる第1の光学素子と、前
記第1の光学素子を透過した戻り光に非点収差を与えつ
つ当該戻り光を透過させる第2の光学素子と、前記第2
の光学素子を透過した戻り光を受光する受光手段と、を
有することを特徴としている。
【0010】前記第2の光学素子は、前記ビーム発射手
段からの光ビームの他方を反射させて前記第1の光学素
子へ導き、前記第1の光学素子は、前記第2の光学素子
からの光ビームを略無収差のまま透過させて前記集光光
学系へ導くようにすることができる。また、前記読み取
りまたは記録対象面から、前記集光光学系,前記第1の
光学素子,前記第2の光学素子,前記受光手段の順に配
列するようにしても良い。さらに、前記第1及び第2の
光学素子は、前記ビーム発射手段からの光ビームの各々
につき前記受光手段の受光強度が略最大となるように光
学特性が定めることが好ましい。前記第1の光学素子と
しては、楔形ビームスプリッタを採用することができ
る。前記第2の光学素子としては、平行平板状ビームス
プリッタを採用することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ詳細に説明する。図2は、本発明による一
実施例の光ヘッド装置の概略構成を示している。図2に
おいて、光ヘッド装置またはピックアップ装置には、D
VDの読み取りに適する例えば波長650nmの光ビー
ムを発射する第1のレーザーダイオード(LD1)11
と、CDの読み取り及びCD−Rの読み取りに適する例
えば波長780nmの光ビームを発射する第2のレーザ
ダイオード(LD2)12とが設置される。一方、読み
取り及び記録の対象のディスク表面(記録面)の法線に
沿って、該表面から対物レンズ20,楔形ビームスプリ
ッタまたは楔形プリズム21,及び平行平板状ビームス
プリッタ22が順に配置される。対物レンズ20は、デ
ィスク記録面に正対している一方、楔形ビームスプリッ
タ21及び平行平板状ビームスプリッタ22の主面は、
ともに、かかる法線に対して傾斜している。DVD及び
CD用レーザーダイオード11,12並びに楔形及び平
行平板状ビームスプリッタ21,22は、当該レーザー
ダイオード11の発射光が楔形ビームスプリッタ21の
ディスク側表面に所定の角度で入射しこの入射光が当該
ビームスプリッタ21で反射して対物レンズ20を介し
ディスク記録面へと導かれるとともに、当該レーザーダ
イオード12の発射光が平行平板状ビームスプリッタ2
2のディスク側表面に所定の角度で入射しこの入射光が
当該ビームスプリッタ22で反射して楔形ビームスプリ
ッタ21及び対物レンズ20を介しディスク記録面へと
導かれるよう位置づけられる。
【0012】対物レンズ20によって集光された光ビー
ムは、ディスク記録面において光学変調を受けつつ反射
し、戻り光として対物レンズ20に達する。対物レンズ
20を経た戻り光は、再びディスクへの入射光と同様の
光路にて楔形ビームスプリッタ21に導かれる。楔形ビ
ームスプリッタ21は、かかる戻り光を今度は透過させ
て平行平板状ビームスプリッタ22に導く。平行平板状
ビームスプリッタ22も、楔形ビームスプリッタ21か
らの戻り光を透過させ、受光素子または光電変換素子3
0へと導く。
【0013】ここで、本実施例の主たる特徴の1つは、
楔形ビームスプリッタ21において無収差の透過光を得
る一方で、平行平板状ビームスプリッタ22においては
非点収差の生じ得る透過光を得る点である。詳述する
と、楔形ビームスプリッタ21は、収差を発生すること
なく収束光を透過するようにその形状が定められている
とともに、光スポットのディスク記録面に対するフォー
カスエラーを得るための非点隔差を戻り光に付与する手
段として、本質的に、収束光に対し非点収差を発生させ
て透過することのできる平行平板状ビームスプリッタ2
2を採用している点である。
【0014】第1レーザーダイオード11から発射され
た光ビームは、楔形ビームスプリッタ21において反射
し無収差のまま対物レンズ20及びディスク記録面へと
導かれるとともに、そのディスクからの戻り光も、楔形
ビームスプリッタ21によって収差を殆ど発生すること
なく平行平板状ビームスプリッタ22へ透過することが
できる。そして平行平板状ビームスプリッタ22に入射
した戻り光が、初めてここでフォーカスエラー検出用の
非点隔差を付与されるのである。これにより、受光素子
30は、かかる収差量に応じた状態の戻り光を受光し、
もってフォーカスエラーを得るための受光出力を得るこ
とができる。
【0015】第2レーザーダイオード12から発射され
た光ビームも同様である。この光ビームは、平行平板状
ビームスプリッタ22において反射し無収差のまま楔形
ビームスプリッタ21に入射するが、この際その入射光
も楔形ビームスプリッタ21をやはり無収差のまま透過
する。よって第2レーザーダイオード12からの光ビー
ムも無収差のまま対物レンズ20及びディスク記録面へ
と導かれる。そして、この場合のディスクからの戻り光
も、楔形ビームスプリッタ21によって収差を殆ど発生
することなく平行平板状ビームスプリッタ22へ透過す
ることができ、該平行平板状ビームスプリッタによる非
点隔差をもって受光素子30へ入射させることができ
る。
【0016】次に、このようにディスクからの戻り光を
無収差のまま平行平板状プリズム22へ透過させ第2レ
ーザーダイオード12からの光ビームを無収差のまま対
物レンズ20へ透過させる楔形ビームスプリッタ21の
詳細につき説明する。図3は、かかる楔形ビームスプリ
ッタ21の形状及び光学特性を定めるパラメータを当該
形状のモデルとともに示している。楔形ビームスプリッ
タ21は、基本的に、屈折率n,厚さd,光軸直交面に
対する光源側表面の傾き角θ1,光軸直交面に対する対
物レンズ側表面の傾き角θ2,光源からの光ビームの放
射する角度θ0,及び光源から光ビームが入射する光軸
上の表面位置までの距離Lによって定められる。
【0017】図4は、これらパラメータに基づいて楔形
ビームスプリッタの形状を決定する手法を表すフローチ
ャートを示している。先ず、上記パラメータのうち、θ
0,θ1,n,d,及びLの初期値をそれぞれ設定し
(ステップS1)、θ2に初期値を設定する(ステップ
S2)。これらの初期値は、実際に採用されるピックア
ップ光学系に基づくものである。θ2の初期値は、θ1
と同じ値とすると扱い易い。楔形ビームスプリッタが平
行平板である状態を基準にして以降のパラメータ変更を
なすのが考え易いからである。
【0018】次に、値設定されたパラメータに基づいて
得られる評価面(図3参照)における光ビームの収差量
abrを求め(ステップS3)、一旦、これをabrm
inの値としてそのときのθ2の値に対応づけて保持し
ておく(ステップS4)。ステップS4の後には、θ2
の値の変更が終了したか否かを判別する(ステップS
5)。このステップは、後段ステップS6においてθ2
の値を予め定められる範囲(例えばθ2の初期値に対し
±90゜の範囲)にわたって全て変更したか否かを判断
するものであり、まだ変更の余地がある場合はステップ
S6に移行して所定の変更幅だけθ2の値を変更する。
【0019】ステップS6によりθ2の値が変更される
と、この新たなθ2に基づいてステップS3同様に収差
量abrを求める(ステップS7)。こうして収差量a
brが新たに求まると、これと先のabrminの値と
を比較し(ステップS8)、abr<abrminであ
ればステップS4に移行し、求めたabrをabrmi
nとしてそのときのθ2に対応づけて保持し、再度ステ
ップS5以降の処理を繰り返す。θ2を変更する度にa
brminの値よりも小なるabrの値が得られれば、
ステップS4ないしS8の処理が繰り返され、その度に
abrmin(θ2)が更新されることとなる。
【0020】ステップS8において、abr≧abrm
inが判別されると、すなわち新たに求めたabrの値
が保持しておいたabrの値以上である場合は、abr
minを更新せず、ステップS5に移行して次に変更さ
れるθ2につきabrの評価処理が行われる。ステップ
S5においてθ2の変更が全て完了したことが判別され
ると、最終的に得たabrminの値がゼロすなわち無
収差を呈しているものとみなせるか(換言すれば、ab
rminの値が無視できるか)否かを判断し(ステップ
S9)、そうであれば、当該abrminに対応するθ
2の値と、今回設定されていたθ0,θ1,n,d,及
びLの値を楔形ビームスプリッタの形状及び光学特性の
パラメータとして決定し(ステップS10)、処理を終
了する。
【0021】これに対し、ステップS9においてabr
minの値がゼロとみなせないことを判断した場合は、
ステップS1に移行し、θ0,θ1,n,d,及びLの
うちのいずれか少なくとも1つの値を変更して再度ステ
ップS2以降の処理を行う。このようなフローで行われ
るステップS1において、値変更の対象となるパラメー
タに優先順位をつけることができる。例えば、楔プリズ
ムすなわち楔形ビームスプリッタ21自体のパラメータ
であるθ1,d,nの値を優先させて変更するように
し、これらθ1,d,nの値を変更しステップS9に移
行しても最適なabrminの値が得られないと判断し
た場合に初めて、θ0やLの値を変更するようにするこ
とができる。
【0022】かくして図4に示される如き手法によっ
て、入射光を無収差のまま透過させる楔形ビームスプリ
ッタの仕様を決定することができる。再び図2に戻り、
楔形ビームスプリッタ21の両側主面A,Bと、平行平
板状ビームスプリッタ22の両側主面C,Dの光学特性
は、次のようにして最適化することができる。かかる最
適化は、基本的に、第1及び第2のレーザービームによ
るディスクからの戻り光が受光素子30上で最大の強度
を呈するようになされる。
【0023】先ず、計算の前提条件として、面Aの光反
射率をRAとし(従って光透過率は1−RA)、面Cの
反射率をRCとし(従って光透過率は1−RC)、面B
及びDの反射率を0(従って光透過率は1)とするとと
もに、ディスク側の光強度損失が無いものとする。DV
D用レーザーダイオード11の発射ビームの経路は、L
D1→面A(反射)→ディスク記録面(反射)→面A
(透過)→面B(透過)→面C(透過)→面D(透過)
→受光素子30であるので、受光素子30での光強度I
1は、
【0024】
【数1】 I1=RA×(1−RA)×(1−RC) …(1) である。また、CD用レーザーダイオード12の発射ビ
ームの経路は、LD2→面C(反射)→面B(透過)→
面A(透過)→ディスク記録面(反射)→面A(透過)
→面B(透過)→面C(透過)→面D(透過)→受光素
子30であるので、受光素子30での光強度I2は、
【0025】
【数2】 I2=RC×(1−RA)×(1−RA)×(1−RC) …(2) である。これら式(1)及び(2)に基づき、グラフ化
したのが図5である。図5において、(a)は、反射率
RAを横軸にとり、反射率RCを縦軸にとった場合の発
射ビーム強度1に対する受光強度I1の強度分布を示し
ている。この(a)のグラフによれば、最適推定ポイン
トp1、すなわちRA=0.5,RC=0のときにほぼ
I1は最大となることが分かる。また、同図(b)も、
同様に横軸と縦軸をとり、ここでは発射ビーム強度1に
対するI2の強度分布を示している。この(b)のグラ
フによれば、最適推定ポイントp2、すなわちRA=
0.5,RC=0のときにほぼI2が最大となることが
分かる。
【0026】従って、これらI1,I2の分布から、デ
ィスクからの戻り光が受光素子30において最大の強度
を呈するようにするためには、DVD用レーザーダイオ
ード11の発射ビームについては0.5の反射率を呈
し、CD用レーザーダイオード12の発射ビームについ
ては全透過するように、面Aの光学特性を定めるととも
に、DVD用レーザーダイオード11の発射ビームにつ
いては全透過し、CD用レーザーダイオード12の発射
ビームについては0.5の反射率を呈するように、面C
の光学特性を定めると良いことが分かる。この結果をま
とめたものが図5の(c)に示される表である。かかる
面A及びCの光反射(透過)特性は、光学薄膜の多層形
成などにより実現することができる。
【0027】本実施例においては、DVD用の他にCD
及びCD−R用の光源を設けているので、CD−Rに対
して適正に情報の書き込み及び読み取りもできる光ヘッ
ド装置及びこれを用いたCD/DVDのコンパチブルプ
レーヤを提供することができる。また、本実施例におい
ては、各光源に対応するビームスプリッタを楔形と平板
形とにすることのみで、各光路位置において必要な無収
差と収差付与となしているので、光学系の構成が簡素化
され、もって光ヘッドまたは光ピックアップの小型化に
寄与することができる。
【0028】本実施例の改変例としては、3光源以上使
った例が挙げられる。かかる改変例は、光源11と楔形
ビームスプリッタ21との組み合わせと同様なものを、
必要なだけ、やはり対物レンズ20と平行平板状ビーム
スプリッタ22との間に配するようにすることにより構
成することができる。この場合も、楔形ビームスプリッ
タが透過光の無収差を呈せしめつつディスクからの戻り
光を平行平板状ビームスプリッタ22へ導く点で同様で
あり、図2の構成と同様の作用効果を奏することができ
る。
【0029】なお、上記実施例においては、説明の簡略
化のために、CD用レーザーダイオード12の発射光を
直接、平行平板状ビームスプリッタ22に入射するよう
にした例を挙げたが、当該発射光は、図2に点線で示さ
れるように絞り板(開口絞り)23を介してビームスプ
リッタ22に入射するように構成するのが、より実際的
である。この絞り板23は、その中央部に所定の光束の
みを通過せしめるための例えば略円形の孔が開いてお
り、CD,CD−Rの読み取り時及び書き込み時にレー
ザーダイオード12の発射光のビーム径を絞り込むこと
により、対物レンズ20の見掛け上のNAを小さくし、
もってディスク記録面に照射されるビームスポットの径
を大ならしめるものである。これにより、ピットまたは
記録マークの基本的に大なるCD及びCD−R(並びに
その他のいわゆるCDファミリ)に最適な光照射状態を
つくることができるのである。一方、DVD用レーザー
ダイオード11の発射光については、通常、対物レンズ
20自体がその発射光に適したNAに設定されるので、
NAを変えることなく該発射光をディスクへと導くよう
にしている。なお、このような絞り板の他にも、先述し
たホログラムレンズを利用するなど、ディスクに適合す
るNAに変える手法は、種々考えられ、適宜選択するこ
とができる。
【0030】また、上記実施例においては、DVDとC
D,CD−Rとについて読み取り及び書き込みをなすた
めの光ヘッド装置につき説明したが、この種のディスク
に限定されることなく、本発明は適用可能である。例え
ばCD−Rを対象としないCD/DVDのコンパチブル
プレーヤにおける光ピックアップ装置にも適用可能であ
り、この場合本来CDの読み取りに最適な780nmの
光源を使用しているので、先述した従来例のようなDV
D用の650nmでCDを読み取るよりも有利な点があ
る。このように本発明は、少なくとも2光源を用いて読
み取りや書き込みを行う光ヘッドまたはピックアップ装
置であれば、色々な形態のディスクに対して適用するこ
とができるのである。
【0031】さらに、上記実施例においては、少数の光
学部材による構成を説明したが、この構成にさらに性能
を向上させるべく付加的光学部品を追加しても良いこと
は勿論である。また、これまでの説明では、第1の光学
素子として楔形ビームスプリッタを適用し、第2の光学
素子として平行平板状ビームスプリッタを適用した例を
挙げたが、基本的には第1の光学素子は、光源からの光
ビームの一方を反射させて対物レンズへ導きかつ戻り光
を略無収差のまま透過させるものであれば良く、また第
2の光学素子は、かかる第1の光学素子を透過した戻り
光に非点収差を与えつつ当該戻り光を透過させるもので
あれば良い。さらに、上記対物レンズに等価な手段とし
て、供給された光ビームをディスク記録媒体へ向けて集
光させる他の共通の集光光学系を採用しても良い。
【0032】この他にも、上記実施例においては種々の
手段を限定的に説明したが、当業者の設計可能な範囲に
て適宜改変することも可能である。
【0033】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
簡単な構成でそれぞれ独立した複数の光ビームの照射及
び戻り光の受光を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術による単一光源/2焦点レンズ系を用
いた光ピックアップ装置の構成を示す一部模式図であ
る。
【図2】本発明による一実施例の光ヘッド装置の主要構
成を示す概略模式図である。
【図3】図2の光ヘッド装置に適用される楔形ビームス
プリッタの形状を定めるパラメータを示す模式図であ
る。
【図4】図3に示されるパラメータに基づいて無収差の
透過光を得る楔形ビームスプリッタの形状を決定するた
めの手法を表すフローチャートである。
【図5】図2における各ビームスプリッタの表面におけ
る光学特性の選定態様を説明するための受光素子上の光
強度分布を示すグラフ及び最適値をまとめた図表であ
る。
【符号の説明】
11 DVD用レーザーダイオード 12 CD用レーザーダイオード 20 対物レンズ 21 楔形ビームスプリッタ 22 平行平板状ビームスプリッタ 23 絞り板 30 受光素子

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも2つの独立した光ビームを供
    給するビーム発射手段と、 前記ビーム発射手段からの光ビームを記録媒体へ向けて
    集光させる共通の集光光学系と、 前記ビーム発射手段からの光ビームの一方を反射させて
    前記集光光学系へ導き、かつ前記記録媒体からの戻り光
    を略無収差のまま透過させる第1の光学素子と、 前記第1の光学素子を透過した戻り光に非点収差を与え
    つつ当該戻り光を透過させる第2の光学素子と、 前記第2の光学素子を透過した戻り光を受光する受光手
    段と、を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
  2. 【請求項2】 前記第2の光学素子は、前記ビーム発射
    手段からの光ビームの他方を反射させて前記第1の光学
    素子へ導き、 前記第1の光学素子は、前記第2の光学素子からの光ビ
    ームを略無収差のまま透過させて前記集光光学系へ導
    く、ことを特徴とする請求項1記載の光ピックアップ装
    置。
  3. 【請求項3】 前記読み取りまたは記録対象面から、前
    記集光光学系,前記第1の光学素子,前記第2の光学素
    子,前記受光手段の順に配列されていることを特徴とす
    る請求項1または2記載の光ピックアップ装置。
  4. 【請求項4】 前記第1及び第2の光学素子は、前記ビ
    ーム発射手段からの光ビームの各々につき前記受光手段
    の受光強度が略最大となるように光学特性が定められて
    いることを特徴とする請求項1,2または3記載の光ピ
    ックアップ装置。
  5. 【請求項5】 前記第1の光学素子は、楔形ビームスプ
    リッタであることを特徴とする請求項1,2,3または
    4記載の光ピックアップ装置。
  6. 【請求項6】 前記第2の光学素子は、平行平板状ビー
    ムスプリッタであることを特徴とする請求項1,2,
    3,4または5記載の光ピックアップ装置。
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