JPH1031841A - 光ピックアップ - Google Patents

光ピックアップ

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JPH1031841A
JPH1031841A JP8189398A JP18939896A JPH1031841A JP H1031841 A JPH1031841 A JP H1031841A JP 8189398 A JP8189398 A JP 8189398A JP 18939896 A JP18939896 A JP 18939896A JP H1031841 A JPH1031841 A JP H1031841A
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宣秀 松林
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 異なる基板厚の記録媒体の双方について、発
生する収差を許容値内に抑えて情報の記録または再生を
常に確実にできると共に、簡単かつ安価にできる光ピッ
クアップを提供する。 【解決手段】 第1,第2の光源11,12 と、共通の対物
レンズ16とを有し、光源11により基板厚が薄い第1の記
録媒体17に情報の記録または再生を行い、光源12により
基板厚が厚い第2の記録媒体18に情報の記録または再生
を行う光ピックアップにおいて、記録媒体17に対して収
差が最適となるように、対物レンズ16を構成すると共
に、光源11を配置し、光源12を、記録媒体18に入射する
光束の開口数が、記録媒体17に入射する光束の開口数よ
りも相対的に小さくなり、かつ、記録媒体18の基板厚に
よる収差を補正するように、光源11の配置位置よりも相
対的に対物レンズ16に近い位置に配置する。

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、基板厚が異なる
記録媒体に情報を光学的に記録したり、あるいはこのよ
うな記録媒体に記録されている情報を光学的に再生する
のに用いる光ピックアップに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、光ディスクの容量を向上させるた
めに、従来の基板厚1.2mmのCDやMO等のディス
クに対して、基板厚が0.6mmのDVD等の新しい規
格のディスクが提案されている。このように基板厚を薄
くする理由は、対物レンズの開口数(NA)を大きくし
て記録密度を上げる場合に、面振れ等によるディスク基
板の傾きによる収差の発生を抑えることが主目的であ
る。
【0003】一方、光ディスクに対して、情報の記録再
生を精度良く行うためには、収差を最適化して、ディス
ク上でのスポットを回折限界まで絞り込む必要がある。
このようなことから、上記のように基板厚の異なる光デ
ィスクを、一つの装置に選択的に装填して情報の記録再
生を行うにあたっては、例えば、装置内に基板厚に応じ
た専用の光学ヘッドを設けるか、あるいは、基板厚に対
応する複数の対物レンズを設けて、それらを切り替えて
使用するようにすることが考えられる。しかしながら、
このようにすると、装置が大型になったり、機構が複雑
になり、また高価になるという問題がある。
【0004】このような問題を解決し得るものとして、
例えば、特開平6−259804号公報には、2つの光
源と共通の光学系とを用い、記録再生すべきディスクの
基板厚に対応する光源を選択的に駆動するようにするこ
とにより、異なる基板厚の双方のディスクに対して選択
的に記録再生を行えるようにした光ピックアップが開示
されている。また、特開平6−20298号公報には、
共通の光源および光学系を用いると共に、光学系の光路
中に機械的な可変アパーチャ手段を設けて、記録再生す
べきディスクの基板厚に応じて光ビームの口径を制御す
ることにより、異なる基板厚の双方のディスクに対して
選択的に記録再生を行えるようにした光ピックアップが
開示されている。
【0005】さらに、特開平6−124477号公報に
は、レーザ光源と対物レンズとの間の平行光路中に、リ
ング状電極を有する液晶フィルタおよび偏光ビームスプ
リッタを配置し、記録再生すべきディスクの基板厚に応
じて、液晶フィルタによりそのリング状電極部分を透過
するレーザ光の偏光状態を選択的に変化させて、その部
分の透過光を偏光ビームスプリッタで反射させることに
より、偏光ビームスプリッタを経て対物レンズに入射す
る光ビームの口径を制御して、異なる基板厚の双方のデ
ィスクに対して選択的に記録再生を行えるようにした光
ピックアップが開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記の特開平6−25
9804号公報に開示されている光ピックアップにおい
ては、薄型光ディスク用半導体レーザの位置に対して、
厚型光ディスク(CD)用半導体レーザを、それによる
CD光ディスク上での光スポットの集束度が再生に十分
となる位置に配置するようにしている。しかし、このよ
うにCD用半導体レーザを配置しても、実際には、基板
厚さ、像点位置等の影響で、その位置で収差量が最適と
はならない。かかる従来例では、この点について何ら考
慮されていないため、厚型のCD光ディスクの場合に
は、面振れ等により光ディスクに傾きが生じると、収差
が大きくなって、記録再生を確実に行うことができなく
なるという問題がある。
【0007】また、特開平6−20298号公報に開示
されている光ピックアップにおいては、機械的な可変ア
パーチャ手段を設けることから装置が大型になるという
問題があると共に、その可変アパーチャ手段をディスク
の種類に応じて制御するための制御機構も複雑になると
いう問題がある。さらに、特開平6−124477号公
報に開示されている光ピックアップにおいては、リング
状電極を有する液晶フィルタおよび偏光ビームスプリッ
タを用いることから、構成が複雑で、コスト高になると
いう問題がある。
【0008】この発明は、上述した従来の問題点に着目
してなされたもので、異なる基板厚の記録媒体の双方に
ついて、記録媒体が傾いた場合でも、発生する収差を許
容値内に抑えることができ、したがって情報の記録また
は再生を常に確実にできると共に、簡単かつ安価にでき
るよう適切に構成した光ピックアップを提供することを
目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、第1,第2の光源と、これら光源に対
して共通の対物レンズとを有し、前記第1の光源から出
射した光により前記集光レンズを経て基板厚が薄い第1
の記録媒体に情報の記録または再生を行い、前記第2の
光源から出射した光により前記集光レンズを経て基板厚
が厚い第2の記録媒体に情報の記録または再生を行う光
ピックアップにおいて、前記第1の記録媒体に対して収
差が最適となるように、前記対物レンズを構成すると共
に、前記第1の光源を配置し、前記第2の光源を、該第
2の光源から前記対物レンズを経て出射される光束の開
口数が、前記第1の光源から前記対物レンズを経て出射
される光束の開口数よりも相対的に小さくなり、かつ、
前記第2の記録媒体の基板厚による収差を補正するよう
に、前記第1の光源の配置位置よりも相対的に前記対物
レンズに近い位置に配置したことを特徴とするものであ
る。
【0010】前記光ピックアップは、さらに、前記第2
の光源から前記対物レンズを経て出射される光束の外周
部を遮光する絞りを有するのが、前記第2の光源から前
記対物レンズを経て出射される光束の開口数をより小さ
くする点で好ましい。
【0011】前記光ピックアップは、さらに、前記第
1,第2の光源と前記対物レンズとの間に配置した回折
光学素子と、前記第1,第2の記録媒体で反射され、前
記対物レンズを経て導かれる戻り光をそれぞれ受光する
第1,第2の受光素子とを有し、前記第1,第2の光源
は、それぞれ波長の異なる光を発生し、前記回折光学素
子は、前記第1,第2の光源から出射される波長の違い
により発生する収差、および前記第1,第2の記録媒体
の基板厚の違いにより発生する収差を補正すると共に、
前記第1,第2の記録媒体から前記対物レンズを経て導
かれる戻り光を往路と分離して、対応する前記第1,第
2の受光素子に導くよう構成するのが、より簡単な構成
で、前記第1,第2の記録媒体に対して情報の記録また
は再生をより確実に行う点で好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】この発明においては、基板厚が薄
い第1の記録媒体、例えば、基板厚が0.6mmのDV
Dと、基板厚が厚い第2の記録媒体、例えば、基板厚が
1.2mmのCDやMO等とにそれぞれ対応する独立し
た第1,第2の光源と、これら光源からの光を対応する
記録媒体に集光させる共通の対物レンズとを有する。こ
こで、対物レンズおよび第1の光源は、第1の記録媒体
に対して収差が最適となるように構成配置する。また、
第2の光源は、第2の記録媒体が第1の記録媒体と基板
厚が異なることにより発生する球面収差を補正するよう
に、第1の光源に対して光軸方向にずらして配置する。
【0013】すなわち、図1に示すように、対物レンズ
1は、基板厚が0.6mmの第1の記録媒体2に対して
収差が最適となるように構成し、第1の光源は、その発
光点Aの像点aが、第1の記録媒体2の記録面に形成さ
れるように配置する。また、第2の光源は、その発光点
Bの像点bが、像点aよりも対物レンズ1から遠い、基
板厚が1.2mmの第2の記録媒体3の記録面に形成さ
れるように、対物レンズ1の光軸方向において、その発
光点Bが発光点Aよりも対物レンズ1側に位置するよう
に配置する。
【0014】ここで、第1,第2の記録媒体2,3の基
板厚による光路差は、1.2−0.6=0.6(mm)
であるから、基板の屈折率を1.5とすると、空気換算
で0.6/1.5=0.4(mm)となる。したがっ
て、理論的には、この0.4mmに対物レンズ1の縦倍
率を掛けた分だけ、発光点Bを発光点Aよりも対物レン
ズ1側に位置させれば良いことになる。
【0015】しかし、一般的には、基板の厚みが厚くな
ると球面収差はオーバーになり、また、像点位置を遠ざ
けるとアンダーになる。このため、上記の理論的に計算
した値分だけ、発光点Bを発光点Aよりも対物レンズ1
側に配置した場合には、集束度の点では、従来の特開平
6−259804号公報に開示されている光ピックアッ
プにおけると同様に、再生に十分な大きさのスポットと
することはできても、収差については最適に抑えること
はできない。したがって、第2の記録媒体3が面振れ等
によって傾くと、記録再生を正確にできなくなる。
【0016】そこで、この発明では、上記の、基板の厚
みが厚くなると球面収差がオーバーになり、像点位置を
遠ざけるとアンダーになるという点に着目し、第2の記
録媒体3に対する光束の開口数(NA)が、第1の記録
媒体2に対するNAよりも相対的に小さくなり、かつ、
第2の記録媒体3の基板厚による収差が、像点位置によ
って補正されるように、第2の光源の発光点Bを、上記
の理論的計算値からずらして、第1の光源の発光点Aよ
りも対物レンズ1側に近づけて配置する。
【0017】このように構成すれば、第1の記録媒体2
に対しては、大きなNAとし、第2の記録媒体3に対し
ては、相対的に小さなNAとすることができるので、第
1,第2の記録媒体2,3における収差を実用レベルに
有効に抑えることができ、記録再生を確実に行うことが
可能となる。
【0018】さらに、図2に示すように、対物レンズ1
と第1,第2の記録媒体2,3との間に絞り4を配置
し、これにより発光点Bから対物レンズ1を経て出射さ
れる光束の外周部を遮光し、発光点Aから対物レンズ1
を経て出射される光束は遮光することなくそのまま透過
させるようにすれば、第2の記録媒体3に対するNAを
より小さくすることができ、収差の発生をより有効に抑
えることが可能となるので、記録再生をより確実に行う
ことができ、より信頼性の高い光ピックアップを実現す
ることが可能となる。
【0019】
【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
図3は、この発明の第1実施例を示すものである。この
実施例は、基板厚が0.6mmのDVD、および基板厚
が1.2mmのCDまたはMOに対して選択的に記録再
生を行うもので、DVD用の半導体レーザ11と、C
D,MO用の半導体レーザ12とを有する。半導体レー
ザ11,12は、半導体レーザ11の発光点が、半導体
レーザ12の発光点よりも光軸方向において後方に位置
するように、例えば、シリコンよりなるサブマウント1
3に形成した段差上に設ける。
【0020】半導体レーザ11から出射された光束は、
コリメータレンズ14を経てハーフミラー15に入射さ
せ、該ハーフミラー15を透過した光束を対物レンズ1
6を経てDVD17の記録面上に集光させるようにす
る。同様に、半導体レーザ12から出射された光束は、
コリメータレンズ14を経てハーフミラー15に入射さ
せ、該ハーフミラー15を透過した光束を対物レンズ1
6を経て、例えば、CD18の記録面上に集光させるよ
うにする。
【0021】この実施例では、DVD17に対して収差
が最適となるように、半導体レーザ11の発光点をコリ
メータレンズ14の物体側焦点位置に配置し、これによ
り半導体レーザ11からの光束をコリメータレンズ14
で平行光束に変換して、ハーフミラー15を経て対物レ
ンズ16に入射させるようにする。また、対物レンズ1
6は、NAが、例えば0.6のものを用いる。
【0022】また、半導体レーザ12は、CD18に対
する光束のNAが、DVD17に対するNAよりも相対
的に小さくなり、かつ、CD18の基板厚による収差
が、像点位置によって補正されるように、その発光点
を、上記の理論的計算値からずらして、半導体レーザ1
1の発光点よりも対物レンズ1側に近づけて配置する。
したがって、半導体レーザ12から出射した光束は、コ
リメータレンズ14で多少発散光束に変換されて、ハー
フミラー15を経て対物レンズ16に入射することにな
る。
【0023】さらに、この実施例では、CD18に対す
る光束のNAをより小さくして、収差の発生をより有効
に抑えるために、対物レンズ16とディスク面との間に
絞り19を配置し、これにより半導体レーザ12から出
射され、対物レンズ16で収束される光束の外周部を遮
光し、半導体レーザ11から出射され、対物レンズ16
で収束される光束については、遮光することなくそのま
ま透過させるようにする。この絞り19は、例えば、図
4に示すように、対物レンズ16を保持する鏡筒20に
一体に形成することができる。
【0024】ここで、CD18に対するNAは、絞り1
9の配置位置によって所望の値に設定することができ
る。例えば、図3の構成において、半導体レーザ11か
ら出射させる光の波長を640nm、半導体レーザ12
から出射させる光の波長を780nm、コリメータレン
ズ14の焦点距離を11.4mm、対物レンズ16のN
Aを0.6、焦点距離を3.78mmとすると、絞り1
9の配置位置、すなわち絞り19とディスク面との距離
をWD(作動距離)に応じて下表に示すNAを得ること
ができる。
【表1】
【0025】上表から明らかなように、CD18に対す
るNAは、絞り19を、図5に示すように、対物レンズ
16に接して配置した場合には、0.55となり、その
位置からディスク面に近づけて配置するに従って小さく
なる。したがって、ディスク面により近づけて配置すれ
ば、より小さいNAを得ることができるが、現実的に
は、WDをある程度確保する必要があるので、好ましく
は、対物レンズ16とディスク面とのほぼ中間に配置す
る。この場合には、NAをほぼ0.5程度に下げること
ができる。
【0026】図3において、DVD17で反射される戻
り光は、対物レンズ16を経てハーフミラー15に入射
させ、ここで反射される戻り光を集光レンズ21を経て
第1の受光素子22で受光して再生信号を検出するよう
にする。同様に、CD18で反射される戻り光は、対物
レンズ16を経てハーフミラー15に入射させ、ここで
反射される戻り光を集光レンズ21を経て第2の受光素
子23で受光して再生信号を検出するようにする。な
お、フォーカスエラー信号およびトラックエラー信号に
ついては、図示しないが、従来公知のシリンドリカルレ
ンズおよび4分割受光領域を有する受光素子を用いて、
非点収差法およびプッシュプル法によりそれぞれ検出す
るようにする。
【0027】図6は、この発明の第2実施例を示すもの
である。この実施例では、波長640nmの光を発生す
るDVD用の半導体レーザ31と、波長780nmの光
を発生するCD,MO用の半導体レーザ32とを、例え
ば、シリコンよりなるサブマウント33に形成した段差
上に設ける。サブマウント33には、半導体レーザ31
を設けた面上に、光軸と直交する方向に離間して2個の
受光素子34a,34bを形成すると共に、半導体レー
ザ32を設けた面上に、同様に、光軸と直交する方向に
離間して2個の受光素子35a,35bを設ける。
【0028】半導体レーザ31は、第1実施例と同様
に、DVD17に対して収差が最適となるように、その
発光点をコリメータレンズ36の物体側焦点位置に一致
させて配置し、この半導体レーザ31から出射される光
束をホログラム素子37に入射させ、該ホログラム素子
37を0次光で透過する光束をコリメータレンズ36で
平行光束に変換して、例えば、NAが0.6の対物レン
ズ38で収束し、その収束光を絞り39で絞ることなく
DVD40に照射して、その記録面に集光させるように
する。
【0029】また、半導体レーザ32は、その発光点を
コリメータレンズ36の物体側焦点位置よりも手前側に
配置し、この半導体レーザ32から出射される光束をホ
ログラム素子37に入射させ、該ホログラム素子37を
0次光で透過する光束をコリメータレンズ36で多少発
散光束に変換して対物レンズ38で収束し、その収束光
の外周部を絞り39で遮光してCD41に照射して、そ
の記録面に集光させるようにする。このようにして、第
1実施例と同様に、CD41に対するNAが、DVD4
0に対するNAよりも相対的により小さくし、かつ、C
D41の基板厚による収差を像点位置によって補正する
ようにする。
【0030】一方、DVD40で反射される戻り光は、
対物レンズ38およびコリメータレンズ36を経てホロ
グラム素子37に入射させる。同様に、CD41で反射
される戻り光は、対物レンズ38およびコリメータレン
ズ36を経てホログラム素子37に入射させる。
【0031】ホログラム素子37は、往路と復路とを分
離し、往路においては、半導体レーザ31,32から出
射される光の波長の違いにより発生する収差を補正し、
復路においては、波長の違いにより回折角を異ならせて
回折させると共に、各波長の±1次回折光に異なるレン
ズパワーを与えるように構成する。このホログラム素子
37で回折されるDVD40からの戻り光の±1次回折
光は、受光素子34a,35aでそれぞれ受光し、CD
41からの戻り光の±1次回折光は、受光素子34b,
35bでそれぞれ受光する。
【0032】受光素子34a,34b,35a,35b
は、例えば、図7に示すように、それぞれ3分割受光領
域を有するように構成し、受光素子34aと35a、お
よび受光素子34bと35bとが、それぞれ対応する回
折光の集光点の前後に位置するように配置する。
【0033】このようにすれば、受光素子34a,35
a、および受光素子34b,35b上に形成される戻り
光の±1次回折光のスポットは、対物レンズ38が対応
するディスクに対して合焦状態にあるときは、図7
(b)に示すように、等しい大きさとなり、ディスクが
面振れ等により対物レンズ38による像点の前方および
後方に変位した場合には、図7(a)および図7(c)
に示すように、大小関係が反転するので、公知のビーム
サイズ法によりフォーカスエラー信号を検出することが
できる。なお、再生信号については、対応する±1次回
折光を受光する受光素子の出力の和から、また、トラッ
クエラー信号は、対応する一対の受光素子の少なくとも
一方を更に2分割した6分割受光領域をもって構成する
ことにより、プッシュプル法により検出することができ
る。
【0034】この実施例においては、各ディスクからの
戻り光を、その波長の違いによってホログラム素子37
で異なる方向に回折させて、対応する一対の受光素子で
受光するようにしているので、第1実施例の場合と同様
に、各半導体レーザの光軸合わせを独立して行うことが
できる。
【0035】なお、この発明は、上述した実施例にのみ
限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能
である。例えば、上述した実施例では、DVD用の半導
体レーザを、その発光点をコリメータレンズの物体側焦
点位置に配置するようにしたが、DVDの記録再生時に
おける収差の発生を有効に抑制できれば、物体側焦点位
置から前後にずらして配置することもできる。同様に、
CD,MO用の半導体レーザについても、CD,MOに
対するNAが、DVDに対するNAよりも相対的に小さ
くなり、かつ、CD,MOの基板厚による収差が有効に
補正されれば、DVD用の半導体レーザよりも対物レン
ズ側で、任意の位置に配置することができる。
【0036】また、上述した実施例では、半導体レーザ
からの光をコリメータレンズを経て対物レンズに入射さ
せる無限光学系としたが、コリメータレンズを用いない
有限光学系とすることもできる。
【0037】
【発明の効果】この発明によれば、記録媒体の基板厚に
応じてNAを機械的に切り替える機構を用いることな
く、また、液晶フィルタと偏光ビームスプリッタとの組
み合わせを用いることなく、簡単かつ安価な構成で、共
通の光学系を用いて、異なる基板厚の記録媒体の双方に
ついて、収差を許容値内に抑えて情報の記録または再生
を常に確実に行うことができる。また、基板厚に応じた
光源を用いるので、記録媒体に最適な波長の光を用いる
ことができ、したがって用途に応じた種々の組み合わせ
が可能となる。
【0038】さらに、対物レンズと記録媒体との間に、
第2の光源から対物レンズを経て出射される光束の外周
部を遮光する絞りを設ければ、第2の光源から対物レン
ズを経て出射される光束の開口数をより小さくできるの
で、第2の記録媒体に対する収差の発生をより有効に抑
えることができる。
【0039】また、ホログラム素子を用いて、第1,第
2の光源から出射される波長の違いにより発生する収
差、および第1,第2の記録媒体の基板厚の違いにより
発生する収差を補正すると共に、往路と復路とを分離し
て、第1,第2の記録媒体からの戻り光を、対応する受
光素子に導くようにすれば、構成をより簡単にできると
共に、各記録媒体に対して情報の記録または再生をより
確実に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の原理を説明するための図である。
【図2】同じく、原理を説明するための図である。
【図3】この発明の第1実施例を示す図である。
【図4】図3の部分詳細図である。
【図5】図3に示す絞りの一配置例を示す図である。
【図6】この発明の第2実施例を示す図である。
【図7】図6に示す受光素子の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 対物レンズ 2 第1の記録媒体 3 第2の記録媒体 4 絞り 11,31 DVD用半導体レーザ 12,32 CD,MO用半導体レーザ 13,33 サブマウント 14,36 コリメータレンズ 15 ハーフミラー 16,38 対物レンズ 17,40 DVD 18,41 CD 19,39 絞り 20 鏡筒 21 集光レンズ 22,23,34a,34b,35a,35b 受光素
子 37 ホログラム素子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1,第2の光源と、これら光源に対し
    て共通の対物レンズとを有し、前記第1の光源から出射
    した光により前記集光レンズを経て基板厚が薄い第1の
    記録媒体に情報の記録または再生を行い、前記第2の光
    源から出射した光により前記集光レンズを経て基板厚が
    厚い第2の記録媒体に情報の記録または再生を行う光ピ
    ックアップにおいて、 前記第1の記録媒体に対して収差が最適となるように、
    前記対物レンズを構成すると共に、前記第1の光源を配
    置し、 前記第2の光源を、該第2の光源から前記対物レンズを
    経て出射される光束の開口数が、前記第1の光源から前
    記対物レンズを経て出射される光束の開口数よりも相対
    的に小さくなり、かつ、前記第2の記録媒体の基板厚に
    よる収差を補正するように、前記第1の光源の配置位置
    よりも相対的に前記対物レンズに近い位置に配置したこ
    とを特徴とする光ピックアップ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の光ピックアップにおい
    て、 前記第2の光源から前記対物レンズを経て出射される光
    束の外周部を遮光する絞りを有することを特徴とする光
    ピックアップ。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の光ピックアップ
    において、 前記第1,第2の光源と前記対物レンズとの間に配置し
    た回折光学素子と、 前記第1,第2の記録媒体で反射され、前記対物レンズ
    を経て導かれる戻り光をそれぞれ受光する第1,第2の
    受光素子とを有し、 前記第1,第2の光源は、それぞれ異なる波長の光を発
    生し、 前記回折光学素子は、前記第1,第2の光源から出射さ
    れる波長の違いにより発生する収差、および前記第1,
    第2の記録媒体の基板厚の違いにより発生する収差を補
    正すると共に、前記第1,第2の記録媒体から前記対物
    レンズを経て導かれる戻り光を往路と分離して、対応す
    る前記第1,第2の受光素子に導くよう構成したことを
    特徴とする光ピックアップ。
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