JPH1074332A

JPH1074332A - 光再生装置

Info

Publication number: JPH1074332A
Application number: JP8230828A
Authority: JP
Inventors: Seiji Kajiyama; 清治梶山; Yoichi Tsuchiya; 洋一土屋
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 1998-03-17

Abstract

(57)【要約】【課題】基板厚の異なる複数の光ディスクを簡単な構
成の光ピックアップで互換再生する。【解決手段】２枚のガラスの間にＴＮ型液晶を挿入し
たコリメータレンズを光ピックアップに適用し、基板厚
が０.６ｍｍの薄型光ディスクを再生する場合には、Ｔ
Ｎ型液晶に電圧を印加せずにコリメータレンズの屈折率
分布をレーザビームの透過方向に沿って１.５／１.５／
１.５とし、基板厚が１.２ｍｍの標準厚の光ディスクを
再生する場合には、ＴＮ型液晶に電圧を印加し、コリメ
ータレンズの屈折率分布をレーザビームの透過方向に沿
って１.５／１.６５／１.５とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板厚の異なる複
数種類の光ディスクまたは信号記録面を２以上有する多
層式ディスクの再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＤ−ＲＯＭのように半導体レーザを用
いて情報を読み出す約１．２ｍｍの厚さの光ディスクが
提供されている。この種の光ディスクではピックアップ
用対物レンズにフォーカスサーボ及びトラッキングサー
ボを行うことにより、信号記録面のピット列にレーザビ
ームを照射させ、信号を再生している。また、最近では
長時間の動画を記録するための高密度化が進んでいる。

【０００３】例えば、ＣＤ−ＲＯＭと同じ直径１２ｃｍ
の光ディスクに、片面で４.７Ｇｂｙｔｅの情報を記録
するＤＶＤ規格が提案されている。ＤＶＤのディスク厚
は約０．６ｍｍであり、これを両面貼り合わせることに
より、１枚で９.４Ｇｂｙｔｅの情報を記録できる。今
後、これらの光ディスクが併存することが考えられるた
め、これらの光ディスクを１つの装置で再生することが
必要となる。ＤＶＤとＣＤではディスク基板の厚みが異
なるため１つの光ピックアップで両者を再生できない。

【０００４】そこで、特開平５−３０３７６６号公報に
は、厚さ０．６ｍｍの薄型基板を有する高密度の光ディ
スクと、厚さ１．２ｍｍの標準厚の基板を有する標準密
度の光ディスクとを、１個の光ピックアップによって再
生できるようにする装置が提案されている。この技術は
短波長のレーザビームにて高密度のディスクを再生すべ
く設計された開口数０．６の対物レンズを用い、標準厚
で標準密度の光ディスクを再生する場合に、収差補正手
段にレーザビームの外周側を遮光して実効的な開口数を
減少させるアパーチャを付加したものを対物レンズの光
源側に介挿する装置である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平５−３
０３７６６号公報に開示された技術では、アパーチャを
選択的に介挿する必要があり、光ピックアップの構成、
制御が複雑になるとともに、アパーチャを機械的に介挿
するため磨耗等による信頼性の低下という問題もある。

【０００６】本発明は、かかる問題点を解決し、簡単な
構成の光ピックアップを用いて信頼性の高い光再生装置
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体レーザ
と、半導体レーザから発せられるレーザビームを信号記
録面に照射する対物レンズと、第１屈折率と第１屈折率
より大きい第２屈折率とを有する材料を２枚のガラスの
間に挿入したコリメータレンズとから成ることを特徴と
する。

【０００８】また、本発明は、２枚のガラスがレンズで
あることを特徴とする。また、本発明は、２枚のガラス
間が複数の領域に分割されていることを特徴とする。ま
た、本発明は、複数に分割された領域に用いられる複数
の材料の第２屈折率がレーザビームの透過方向に沿って
順次大きくなるように複数の材料が配列されていること
を特徴とする。

【０００９】また、本発明は、複数の材料が電圧を印加
することにより第１屈折率から第２屈折率へ変化するこ
とを特徴とする。また、本発明は、複数の材料は、有機
色素であることを特徴とする。また、本発明は、複数の
材料がＴＮ型液晶若しくはＳＴＮ型液晶であることを特
徴とする。

【００１０】また、本発明は、ＴＮ型液晶若しくは前記
ＳＴＮ型液晶の屈折率が第１屈折率に等しい場合に対物
レンズにより集光されるレーザビームが基板厚０.５５
〜０.６５ｍｍの光ディスクの信号記録面に照射され、
ＴＮ型液晶若しくはＳＴＮ型液晶の屈折率が第２屈折率
に等しい場合に対物レンズにより集光されるレーザビー
ムが基板厚１.１〜１.３ｍｍの光ディスクの信号記録面
に照射されることを特徴とする。

【００１１】また、本発明は、ＴＮ型液晶若しくはＳＴ
Ｎ型液晶の前記第２屈折率が１.６２〜１.６８の範囲で
あることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】図を参照しつつ本発明の実施の形
態について説明する。本発明が対象とする光ディスクは
ＤＶＤとＣＤであり、その規格値を図７に示す。ＣＤは
基板厚が１.２（許容誤差±０.１）ｍｍ、最短ピット長
が０.９０（許容誤差±０.１）μｍ、トラックピッチが
１.６（許容誤差±０.１）μｍ、反射率が７０％以上の
光ディスクである。また、ＤＶＤは基板厚が０.６（許
容誤差±０.０５）ｍｍ、最短ピット長が０.４０（許容
誤差±０.１）μｍ、トラックピッチが０.７４（許容誤
差±０.０１）μｍの光ディスクであり、信号記録面が
１つの片面ディスクの場合は反射率が７０％、信号記録
面が２つの両面ディスクの場合は２０〜４０％である。

【００１３】本発明においては、波長６３５（許容誤差
±１５）ｎｍのレーザビームを発する半導体レーザを光
源に用い、再生時のレーザパワーは３〜５ｍＷである。
また、本発明においては、レーザビームの波長は６３５
ｎｍに限らず、３５０〜７００ｎｍの範囲の波長であっ
てもよい。本発明の原理について図３、図４を参照しつ
つ説明する。通常、光ピックアップ中のコリメータレン
ズは、半導体レーザから発せられたレーザビームを平行
光にし、光ディスクの信号記録面に焦点を結ぶように設
計されている。図３を参照して、本発明においては、コ
リメータレンズとして２枚のガラス５ａ、５ａでＴＮ型
液晶５ｂを挟み込んだコリメータレンズ５を用い、対物
レンズとしては基板厚が０.６ｍｍの光ディスク用に設
計された開口数０.６（許容誤差±０.０５）の対物レン
ズ６を用いる。図３は説明を簡単にするため光ピックア
ップの構成要素としてコリメータレンズと対物レンズの
みを示している。基板厚が０.６ｍｍの光ディスクを再
生する場合、前記ＴＮ型液晶５ｂに電圧を印加しない。
その結果、前記２枚のガラス５ａ、５ａと前記ＴＮ型液
晶５ｂの屈折率は共に１.５となるため発光点Ａを発し
たレーザビームは、通常のコリメータレンズを用いた場
合と同様に前記コリメータレンズ５で平行光にされ、前
記対物レンズ６で集光され、基板厚の薄い光ディスクの
基板７を通って信号記録面７ａに照射される。

【００１４】図４を参照して、基板厚が１.２ｍｍの光
ディスクが再生される場合、前記ＴＮ型液晶５ｂに電圧
を印加する。その結果、前記ＴＮ型液晶の屈折率は１.
６５（許容誤差±０.０３）と大きくなるので、発光点
Ａを発したレーザビームは前記コリメータレンズ５で平
行光にされず、コリメータレンズ５を通過した後も拡散
光となる。従って、前記対物レンズ６で集光されたレー
ザビームは、平行光の場合より焦点距離が大きくなるの
で基板厚が１.２ｍｍの光ディスクの基板７７を通って
信号記録面７７ａに照射される。基板厚が厚くなると、
それに伴い収差が発生するが、前記コリメータレンズ５
を用いた場合には、屈折率が通常のガラスより大きいＴ
Ｎ型液晶５ｂ（電圧を印加している状態）を通過するの
で、レーザビームの周辺部の位相は中心部より進む。そ
の結果、基板厚の厚い光ディスクにレーザビームが照射
された場合にもレーザビームの中心部と周辺部とで発生
する収差は殆どなくなる。第１実施例図１、図２を参照して、基板厚が０.６ｍｍの光ディス
クであるＤＶＤ、基板厚が１.２ｍｍの光ディスクであ
るＣＤの再生について説明する。本発明にかかる光ピッ
クアップ１０は、波長６３５ｎｍのレーザビームを発す
る半導体レーザ１、回折格子９、ハーフミラー４、前記
コリメータレンズ５、対物レンズ６、光検出器８とで構
成される。

【００１５】図１を参照して、ＣＤが再生される場合、
前記コリメータレンズ５中のＴＮ型液晶５ｂに液晶駆動
回路１６から電圧が印加される。その結果、半導体レー
ザ１から発せられた波長６３５ｎｍのレーザビームは、
回折格子９を介してハーフミラー４で半分反射され、前
記コリメータレンズ５で平行光にされず、拡散光のまま
前記対物レンズ６で集光され、厚さ１.２ｍｍの基板７
７を通って信号記録面７７ａに照射される。該信号記録
面７７ａで反射されたレーザビームは、前記対物レンズ
６、前記コリメータレンズ５を介して戻り、前記ハーフ
ミラー４で半分が透過し、前記光検出器８に集光照射さ
れ、再生信号として検知される。この場合、前記信号記
録面７７ａに照射されるレーザビームのスポット径は
１.５（許容誤差±０.１）μｍである。また、前記コリ
メータレンズ５を通過した後のレーザビームは、周辺部
の方が中心部より位相が進んでいるので基板が厚くなる
ことにより発生する収差は減少し、収差の殆どないレー
ザビームが前記信号記録面７７ａに照射される。

【００１６】図２を参照して、ＤＶＤが再生される場
合、前記コリメータレンズ５中のＴＮ型液晶５ｂには電
圧が印加されない。その結果、半導体レーザ１から発せ
られた波長６３６ｎｍのレーザビームは、前記回折格子
９を介して前記ハーフミラー４で半分反射され、前記コ
リメータレンズ５で平行光にされ前記対物レンズ６で集
光され基板厚０.６ｍｍの基板７を通って信号記録面７
ａに照射される。その後の動作については図１の説明と
同様なので省略する。この場合、前記信号記録面７ａに
照射されるレーザビームのスポット径は０.９（許容誤
差±０.１）μｍである。

【００１７】また、前記ＴＮ型液晶への電圧印加は、図
５に示すコリメータレンズの構造において行う。即ち、
前記コリメータレンズ５中の前記ＴＮ型液晶５ｂは透明
電極付きの２枚のガラス５_bt、５_btで挟み込まれて形成
されている。従って、前記液晶駆動回路１６からの電圧
は前記ガラス５_bt、５_btに印加されることにより前記Ｔ
Ｎ型液晶５ｂの両端に電圧が印加されることになる。こ
の場合、印加される電圧は１.５〜３０Ｖの範囲であ
り、その周波数は２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの範囲である。

【００１８】また、上記ではコリメータレンズに用いる
液晶はＴＮ型液晶として説明したが、これに限るもので
はなく、ＳＴＮ型液晶であってもよい。更に、コリメー
タレンズに用いるものは液晶に限らず、コリメータレン
ズの屈折率分布を変えられるものであればよい。また、
前記コリメータレンズ５は、前記ハーフミラー４と前記
対物レンズとの間に限らず、前記半導体レーザ１と前記
対物レンズ６との間であれば、いずれの位置でもよい。

【００１９】上記説明したようにコリメータレンズ中に
ＴＮ型液晶を挿入し、ＴＮ型液晶へ印加する電圧のＯＮ
／ＯＦＦによりレンズの焦点距離を変化させ、基板厚の
異なる光ディスクを互換再生できる。次に、本発明に係
る光再生装置の再生動作について説明する。図６は基板
厚の異なる光ディスクを互換再生する再生装置のブロッ
ク図を示したものである。光ピックアップ１０中の対物
レンズ６はフォーカスサーボ機構及びトラッキングサー
ボ機構から成るサーボ機構１９により再生しようとして
いる信号がピット列として形成されているトラックにレ
ーザビームを集光するように制御されており、レーザビ
ームは前記対物レンズ６により集光され、光ディスクの
基板７（又は７７）を通って信号記録面７ａ（又は７７
ａ）に照射される。該信号記録面７ａ（又は７７ａ）で
反射されたレーザビームは光検出器８で検知され、再生
信号として検出される。前記光検出器８で検出された再
生信号はプリアンプ１７へ送られ、所定の増幅が行われ
た後、判別回路２１とＲＦ復調回路２５及びサーボ回路
１８に送られる。サーボ回路１８は送られてきたトラッ
キングエラー信号に基づき前記サーボ機構１９を制御す
る。また、判別回路２１は、送られてきた信号に基づい
て再生装置に装着された光ディスクの種類を識別し、識
別結果を指令回路２２に送る。該指令回路２２は、識別
した光ディスクに適合するように前記コリメータレンズ
５の屈折率分布を変えるために、送られてきた識別結果
に基づいて液晶駆動回路１６に指令を出す。また、前記
指令回路２２は、識別した光ディスクの再生に適合する
復調回路に切り替えるために、送られてきた識別結果に
基づいて特性切替回路２４にも指令を出す。前記液晶駆
動回路１６及び前記特性切替回路２４は、前記指令回路
２２からの指令に基づいて、それぞれ、コリメータレン
ズレンズ５の屈折率分布の切換とＲＦ復調回路２５の切
り替えを行う。第２実施例上記第１実施例では、光ピックアップに用いるコリメー
タレンズの屈折率を光の透過方向で１.５／１.６５／
１.５と変えることによりレンズの焦点距離を２つに制
御できる技術を開示し、この技術により基板の異なる光
ディスクであるＤＶＤとＣＤの互換再生について説明し
た。

【００２０】本第２実施例では、コリメータレンズの光
の透過方向での屈折率分布を２以上にした場合について
説明する。図８を参照して、コリメータレンズ５は２枚
のガラス５ａ、５ａの間に、電圧を印加した状態で屈折
率が互いに異なり、電圧を印加しない状態では屈折率が
ガラスと同じものを３つ挿入したレンズである。２枚の
ガラス５ａ、５ａの間に挿入するものの具体例として
は、第１挿入物５_b1、第２挿入物５_b2として有機色素、
第３挿入物５_b3としてＴＮ型液晶がある。この場合、前
記第１挿入物５_b1、前記第２挿入物５_b2、前記第３挿入物
５_b3へ電圧を印加した場合の屈折率は、それぞれ、１.
５５、１.６０、１.６５である。前記第１挿入物５_b1、
前記第２挿入物５_b2、前記第３挿入物５_b3へ電圧を印加
しない場合は、前記コリメータレンズ５５に入射したレ
ーザビームは、該コリメータレンズ５５で平行光にさ
れ、矢印３０の方向に進み対物レンズ６で集光されポイ
ントＢに焦点を結ぶ。また、前記第１挿入物５_b1と前記
第２挿入物５_b2とには電圧を印加せず、前記第３挿入物
５_b3にのみ電圧を印加した場合は、前記コリメータレン
ズ５５に入射したレーザビームは矢印３１の方向へ進み
対物レンズ６で集光されポイントＣに焦点を結ぶ。ま
た、更に前記第１挿入物５_b1にのみ電圧を印加せず、前
記第２挿入物５_b2と前記第３挿入物５_b3とに電圧を印加
した場合は、前記コリメータレンズ５５に入射したレー
ザビームは矢印３２の方向へ進み対物レンズ６で集光さ
れポイントＤに焦点を結ぶ。また、更に前記第１挿入物
５_b1、前記第２挿入物５_b2、前記第３挿入物５_b3に電圧を
印加した場合は、前記コリメータレンズ５５に入射した
レーザビームは矢印３３の方向へ進み対物レンズ６で集
光されポイントＥに焦点を結ぶ。

【００２１】上記説明したようにコリメータレンズの屈
折率を光の透過方向に１.５／１.５５／１.６０／１.６
５／１.５と分布を持たせることによりレーザビームの
焦点を４ポイント変えることができる。従って、前記コ
リメータレンズ５５を光ピックアップに適用し、屈折率
分布を制御することにより図９に示すような４つの信号
記録面７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅを有する光ディスク７７
７を片面から再生することが可能となる。この場合、４
つの信号記録面７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ相互間の間隔は
前記ポイントＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅ相互間の距離に等しくなる
ように設定する。また、４つの信号記録面７ｂ、７ｃ、
７ｄ、７ｅに用いる反射膜の反射率は信号読取面側から
の反射率が等しくなるように制御されている。

【００２２】屈折率分布を変えるだけで４つの焦点距離
を制御できるコリメータレンズを用いれば、光ディスク
を再生装置に装着後、１度フォーカス制御を行った後は
フォーカス制御を行わなくても各信号記録面から信号を
再生できることになる。従って、例えば、前記信号記録
面７ｃを再生中に信号記録面７ｄを再生したくなれば前
記コリメータレンズ５５中の前記第１挿入物５_b1、前記
第２挿入物５_b2、前記第３挿入物５_b3に印加する電圧を
前記第１挿入物５_b1:ＯＦＦ、前記第２挿入物５ _b2:ＯＦ
Ｆ、前記第３挿入物５_b3:ＯＮから前記第１挿入物５_b1:
ＯＦＦ、前記第２挿入物５_b2:ＯＮ、前記第３挿入物５
_b3:ＯＮに切り換えるだけでよい。前記第１挿入物５_b1、
前記第２挿入物５_b2、前記第３挿入物５_b3に印加する電
圧を制御することにより任意の信号記録面から信号を再
生できることになり、再生する信号記録面が変わる毎に
フォーカス制御を行う必要もないため、再生装置の回路
構成を簡単にすることができる。

【００２３】本発明は、上記図示したコリメータレンズ
５５に限らず、光の透過方向に複数の屈折率分布を持っ
たコリメータレンズを対象とするものである。従って、
焦点距離を任意に変えられる多焦点レンズの作成が可能
となり、複数の信号記録面から成る光ディスクの再生に
も対応できるものである。上記第１実施例では信号記録
面が単一で基板厚の異なる２つの光ディスクを互換再生
できることを、また、第２実施例では複数の信号記録面
から成る多層式光ディスクの片面再生が可能であること
を開示したが、第１実施例、第２実施例に示したＤＶ
Ｄ、ＣＤ及び多層式光ディスク相互間の互換再生ができ
ることはいうまでもない。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、光ピックアップ中のコ
リメータレンズの光の透過方向の屈折率分布を変えるだ
けで基板厚の異なる光ディスクであるＤＶＤとＣＤとの
互換再生をすることができる。また、本発明によれば、
光ピックアップ中のコリメータレンズにＴＮ型液晶を挿
入し、ＴＮ型液晶に印加する電圧をＯＮ／ＯＦＦするの
みでレンズの焦点距離を変えることができるので、構成
の簡単な光ピックアップを用いて基板厚が０.６ｍｍで
あるＤＶＤと基板厚が１.２ｍｍであるＣＤの互換再生
をすることができる。

【００２５】また、本発明によれば、光ピックアップ中
のコリメータレンズに挿入したＴＮ型液晶に印加する電
圧のＯＮ／ＯＦＦにより基板厚が０.６ｍｍのＤＶＤと
基板厚が１.２ｍｍのＣＤとを互換再生できるので、機
械的磨耗等により信頼性の低下はなく、長寿命の互換再
生光ピックアップを作成することができる。また、本発
明によれば、レンズの焦点距離を任意に変えられるの
で、２以上の信号記録面から成る多層式ディスクの任意
の信号記録面からの信号再生が可能となる。

【００２６】また、本発明によれば、多層式ディスクの
再生においては再生装置に装着後、１度フォーカス制御
を行えば、その後、フォーカス制御を行わなくても任意
の信号記録面から信号を再生できるので、再生装置の回
路構成を簡単にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例におけるＣＤの再生動作を説明する
ための光ピックアップを示す図である。

【図２】第１実施例におけるＤＶＤの再生動作を説明す
るための光ピックアップを示す図である。

【図３】本発明の原理を説明する図である。

【図４】本発明の原理を説明する図である。

【図５】本発明におけるコリメータレンズの構造を示す
図である。

【図６】基板厚の異なる光ディスクを互換再生する再生
装置のブロック図を示す図である。

【図７】ＤＶＤとＣＤの定格値を示す図表である。

【図８】第２実施例におけるレーザビームの経路を示す
図である。

【図９】多層式光ディスクの断面構造を示す図である。

【符号の説明】

１・・・半導体レーザ３・・・４・・・ハーフミラー５・・・コリメータレンズ５ａ・・・ガラス５ｂ・・・ＴＮ型液晶５ｂｔ・・・透明電極付きガラス６・・・対物レンズ７・・・基板７ａ・・・信号記録面８・・・光検出器９・・・回折格子１０・・・光ピックアップ１６・・・液晶駆動回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体レーザと、該半導体レーザから発せられるレーザビームを信号記録
面に照射する対物レンズと、第１屈折率と該第１屈折率より大きい第２屈折率とを有
する材料を２枚のガラスの間に挿入したコリメータレン
ズとから成ることを特徴とする光再生装置。
【請求項２】請求項１において、前記２枚のガラスがレンズであることを特徴とする光再
生装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記２枚のガラス間が複数の領域に分割されていること
を特徴とする光再生装置。
【請求項４】請求項３において、前記複数に分割された領域に用いられる複数の材料の第
２屈折率は、前記レーザビームの透過方向に沿って順次
大きくなるように前記複数の材料が配列されていること
を特徴とする光再生装置。
【請求項５】請求項４において、前記複数の材料は、電圧を印加することにより前記第１
屈折率から前記第２屈折率へ変化することを特徴とする
光再生装置。
【請求項６】請求項５において、前記複数の材料は、有機色素であることを特徴とする光
再生装置。
【請求項７】請求項５において、前記複数の材料は、ＴＮ型液晶若しくはＳＴＮ型液晶で
あることを特徴とする光再生装置。
【請求項８】請求項７において、前記ＴＮ型液晶若しくは前記ＳＴＮ型液晶の屈折率が前
記第１屈折率に等しい場合に前記対物レンズにより集光
されるレーザビームは、基板厚０.５５〜０.６５ｍｍの
光ディスクの信号記録面に照射され、前記ＴＮ型液晶若しくは前記ＳＴＮ型液晶の屈折率が前
記第２屈折率に等しい場合に前記対物レンズにより集光
されるレーザビームは、基板厚１.１〜１.３ｍｍの光デ
ィスクの信号記録面に照射されることを特徴とする光再
生装置。
【請求項９】請求項８において、前記ＴＮ型液晶若しくは前記ＳＴＮ型液晶の前記第２屈
折率は、１.６２〜１.６８の範囲であることを特徴とす
る光再生装置。