JPH11250490A - 複数の光ディスクを互換する対物レンズを具備した光ピックアップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＤＶＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ及びＬＤなどのよう
な多数の異なる仕様の光ディスクを互換する対物レンズ
を具備した光ピックアップを提供する。 【解決手段】 少なくとも一つ以上のレーザー光源３
１，３８と、レーザー光源３１，３８から出射された光
を複数の光記録媒体３６，４０のそれぞれの情報記録面
上に最適化された光スポットに集光させる機能を有する
対物レンズ３５、及び光スポットが集光された光記録媒
体３６，４０の情報記録面から反射されて対物レンズ３
５を通過した光を検出するための光検出器３７，４１を
含むように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は仕様の異なる光記録
媒体の情報記録面に光学的スポットを形成する機能を有
する対物レンズを具備した光ピックアップに係り、さら
に詳しくは、異なる仕様の光ディスクに互換する対物レ
ンズを具備した光ピックアップに関する。

【０００２】

【従来の技術】映像や音響またはデータなどの情報を高
密度で記録して再生するための記録媒体は、ディスク、
カードまたはテープで構成されているが、主にディスク
形態である。このようなディスクの構造は光が入射する
軸方向から一定の厚さのプラスチックまたはガラス媒質
があり、その上に情報記録面がある。最近、光ディスク
機器分野はレーザーディスク（ＬＤ）、コンパクトディ
スク（ＣＤ）からデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）ま
で製品の開発がなされつつある。

【０００３】現在までの高密度光ディスクシステムは、
記録密度を高めるために対物レンズの開口数（numerica
l aperture）を大きくして６３５ｎｍまたは６５０ｎｍ
の短波長光源を使用する。この短波長の光源を使用する
ことによってＤＶＤの記録及び再生だけでなく、ＤＶＤ
とは異なる厚さを有するＣＤの再生も可能に開発され
た。しかし、このシステムは、ＣＤの最近形態の記録可
能なコンパクトディスク（ＣＤ−Ｒ）の互換のためには
７８０ｎｍ波長の光を使用しなければならない。これ
は、ＣＤ−Ｒ記録媒体の記録特性による。それで、７８
０ｎｍ波長の光と６５０ｎｍ波長の光を一つの光ピック
アップで全部使用できるようにすることは、ＤＶＤとＣ
Ｄ−Ｒの互換のため極めて重要な技術として台頭され
た。ディスク仕様が変わるようになれば、ディスクの厚
さと波長の変化及び開口数の変化による光学収差が発生
する。従って、このような光学収差を除去しながらも異
なる仕様に互換する光ピックアップに対する研究が活発
になされつつある。このような研究の結果として、異な
る仕様に互換する光ピックアップが製作されている。Ｄ
ＶＤとＣＤ−Ｒに互換される既存の光ピックアップを図
１を参照して説明すれば次の通りである。

【０００４】図１は従来の対物レンズを使用する既存の
光ピックアップを示す図面である。図１の光ピックアッ
プは、ＤＶＤ再生時は６３５ｎｍ波長のレーザー光を使
用し、ＣＤ−Ｒの記録と再生時には７８０ｎｍ波長のレ
ーザー光を使用する。レーザーダイオードの光源１から
出射された６３５ｎｍ波長の光は視準レンズ（collimat
ing lens）２に入射される。この光線は実線で示した。
視準レンズ２は入射された光を平行光線にする。視準レ
ンズ２を通過した光は偏光光分割器（polarizingbeam s
plitter）３から反射された後干渉フィルター型プリズ
ム４に進行する。

【０００５】一方、レーザーダイオードの光源１１から
出射された７８０ｎｍ波長の光は、視準レンズ１２、光
分割器１３及び集光レンズ１４を通過した後プリズム４
に進行する。この光線は点線で示した。プリズム４は偏
光光分割器３により反射された６３５ｎｍ波長の光を全
透過させ、集光レンズ１４により集光された７８０ｎｍ
波長の光を全反射させる。その結果、光源１からの光は
視準レンズ２により平行な形態で波長板５に入射され
る。そして、光源１１からの光は発散する形態で波長板
５に入射される。波長板５を透過した光は薄膜型可変絞
り６を通過した後対物レンズ７に入射する。

【０００６】対物レンズ７は厚さが０．６ｍｍのＤＶＤ
８の情報記録面に焦点が合うように設計されたものであ
って、可変絞り６を通過した６３５ｎｍ波長の光をＤＶ
Ｄ８の情報記録面に焦点合わせする。その結果、ＤＶＤ
８の情報記録面から反射された光はその情報記録面に記
録された情報を収録することになる。この反射された光
は、偏光光分割器３を透過して光検出器１０により検出
される。

【０００７】また、対物レンズ７は可変絞り６を通過し
た７８０ｎｍ波長の光を厚さが１．２ｍｍのＣＤ−Ｒ９
の情報記録面に焦点合わせする。しかし、ＤＶＤ８の厚
さとＣＤ−Ｒ９の厚さが相異なることによる球面収差
（spherical aberration）が発生する。この球面収差
は、対物レンズ７に対してＣＤ−Ｒ９の情報記録面がＤ
ＶＤ８の情報記録面から光軸上から遠く離れていること
に起因する。図２と共に後述される可変絞り６の使用に
より、７８０ｎｍ波長の光はＣＤ−Ｒ９に最適化された
大きさの光スポットをＣＤ−Ｒ９の情報記録面に形成す
るようになる。そして、ＣＤ−Ｒ９から反射された７８
０ｎｍ波長の光は光分割器１３により反射されて光検出
器１５により検出される。

【０００８】図２に示した通り、図１の可変絞り６は対
物レンズ７の直径に対応する開口数（ＮＡ）０．６以下
の領域に入射する光を選択的に透過できる薄膜型構造を
持つ。即ち、可変絞り６は６３５ｎｍ波長と７８０ｎｍ
波長の光を全て透過させる第１領域と、６３５ｎｍ波長
の光を全透過し７８０ｎｍ波長の光を全反射する第２領
域とに区分される。第１領域は開口数０．４５以下の領
域であり、第２領域は第１領域の外側領域である。ま
た、第１領域は誘電体薄膜で形成される第２領域により
発生する光学収差（optical aberration）を除去するた
めに石英（ＳｉＯ₂）薄膜で形成される。このような可
変絞り６の使用により、開口数０．４５以下の第１領域
を通過する７８０ｎｍ波長の光はＣＤ−Ｒ９に適合した
光スポットをその情報記録面に形成するようになる。そ
の結果、図１の光ピックアップは光記録媒体をＤＶＤ８
からＣＤ−Ｒ９に変更する場合、最適化された光スポッ
トを以って互換が可能である。

【０００９】しかし、前述した図１の光ピックアップは
ＤＶＤとＣＤ−Ｒの互換時に発生する球面収差を除去す
るため、７８０ｎｍ波長の光に対して有限光学系を構成
した。これによって、光学系の構成が複雑なので光部品
の組立てが難しい問題点がある。のみならず、可変絞り
６の開口数０．４５以上の第２領域に形成される誘電体
薄膜により開口数０．４５以下の第１領域と開口数０．
４５以上の第２領域を通過する光の間に光学経路差（op
tical path difference）が発生するので、これを除去
するために第１領域は特別の光学薄膜（石英薄膜）の形
成を必要とした。それで、第１領域に石英薄膜を、第２
領域に多層薄膜を各々形成したが、その製造工程が複雑
であり、また、薄膜厚さの調節を“μｍ単位”の精度で
行なわなければならないので量産に不向きな問題があっ
た。また、記録と同時に再生するダイレクトオーバーラ
イト（Direct Overwrite）技術において使用する光の波
長を相違にし、単一レンズを使用する技法が知られてい
るが、仕様が相異なるディスクに記録して再生できなか
った。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述した問題点を解決
するための本発明の目的は、光源からディスクまでの光
路で視準レンズと対物レンズとを共有し、一つあるいは
複数の光源を使用して複数の光ディスクを互換する対物
レンズを具備した光ピックアップを提供するにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このような本発明の目的
を達成するための光ピックアップ装置は、少なくとも一
つ以上のレーザー光源と、レーザー光源から出射された
光を複数の光記録媒体のそれぞれの情報記録面上に最適
の光スポットに集光させる対物レンズ、及び光スポット
が集光された光記録媒体の情報記録面から反射されて対
物レンズを通過した光を検出するための光検出器を含
み、対物レンズは対物レンズの光学的軸を基準にして内
側領域、環レンズ領域及び外側領域の三つの領域を持
ち、内側領域は相対的に薄い厚さを有する第１光記録媒
体と相対的に厚い第２光記録媒体の両方に最適化された
非球面を具備し、環レンズ領域は第２光記録媒体に最適
化された非球面を具備し、外側領域は第１光記録媒体に
最適化された非球面を持つ。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明を具現した望ましい実施の形態を詳細に説明す
る。図３は本発明の一実施の形態にともなう対物レンズ
を具備した光ピックアップを示す図面である。図３の光
ピックアップはレーザー光源３１，３８、ホログラム型
光分割器３２，３９、光分割器３３、視準レンズ３４、
対物レンズ３５、及び光検出器３７，４１を具備する。
レーザー光源３１及び光検出器３７は一つのユニット３
０をなし、また、レーザー光源３８及び光検出器４１は
一つのユニット４２を成す。

【００１３】図３に示された光ピックアップの動作に対
して図６と図７及び図８を参照して光記録媒体ディスク
を薄いディスクのＤＶＤ３６と厚いディスクのＣＤ−Ｒ
４０に対し説明する。

【００１４】図３の光ピックアップにおいて、ＤＶＤ３
６に対する情報再生時にレーザー光源３１からの６５０
ｎｍ波長のレーザー光はホログラム型光分割器３２に入
射される。この光線は実線で示された。入射された光は
ホログラム型光分割器３２を透過して光分割器３３に進
行する。光分割器３３を透過した光は視準レンズ３４に
より平行光線に作られる。視準レンズ３４を透過した光
は対物レンズ３５によりＤＶＤ３６の情報記録面に光ス
ポットを形成する。このような、ＤＶＤ３６の情報記録
面に光スポットを形成する光経路は図５に実線で示し
た。

【００１５】ＤＶＤ３６の情報記録面から反射された光
は対物レンズ３５、視準レンズ３４を通過した後、光分
割器３３に入射する。光分割器３３はこの入射光を透過
させる。透過された光はホログラム型光分割器３２によ
り光経路変更されて光検出器３７で集光される。対物レ
ンズ３５の内側領域Ａ１及び外側領域Ａ３を通過した光
は図６及び図７に示したように、ＤＶＤ３６の情報記録
面３６Ａに情報を読み出せる大きさのスポットを形成す
る。

【００１６】一方、ＣＤ−Ｒ４０に対する情報再生時、
レーザー光源３８からの７８０ｎｍ波長のレーザー光は
ホログラム型光分割器３９に入射される。この光線は点
線で示した。入射された光はホログラム型光分割器３９
を透過して光分割器３３に進行する。光分割器３３から
反射された光は視準レンズ３４により平行になる。視準
レンズ３４を透過した光は対物レンズ３５によりＣＤ−
Ｒ４０の情報記録面に光スポットを形成する。ＣＤ−Ｒ
４０の情報記録面に光スポットを形成する光経路は図５
に点線で示した。ＣＤ−Ｒ４０の情報記録面から反射さ
れた光はホログラム型光分割器３９により光検出器４１
に集光される。対物レンズ３５の内側領域Ａ１及び環レ
ンズ領域Ａ２を通過した光は図６及び図８に示したよう
に、ＣＤ−Ｒ４０の情報記録面４０Ａに情報を読み出す
ことができる大きさのスポットを形成する。したがっ
て、光検出器４１は対物レンズ３５の内側領域Ａ１、環
レンズ領域Ａ２を通過した光を検出する。

【００１７】図４は本発明の他の実施の形態にともなう
対物レンズを具備した光ピックアップを示す図面であ
る。図４の光ピックアップは光源３１，３８、光分割器
４１３，４１５、視準レンズ４１６、反射鏡４１７、対
物レンズ３５を具備する。また、収差レンズ４１２はデ
ィスク３６，４０の情報記録面から反射される光を光検
出器４１１に集光するよう配置される。図４に示された
構成要素は図３において同一参照番号を有する構成要素
と同じ機能を持つ。

【００１８】図４においてＤＶＤ３６の再生時にレーザ
ー光源３１から出射した光は光分割器４１３，４１５か
ら反射及び透過されて視準レンズ４１６を通過する。反
射鏡４１７は視準レンズ４１６からの平行光を対物レン
ズ３５に反射し、対物レンズ３５によりＤＶＤ３６の情
報記録面に光スポットを形成する。この光線は実線で示
した。ＤＶＤ３６から反射された光は視準レンズ４１６
と光分割器４１５，４１３に戻ってきて光検出器４１１
で検出される。一方、ＣＤ−Ｒ４０の再生時にレーザー
光源３８から出射した光は回折格子４１４により回折さ
れて光分割器４１５から反射される。この反射光は視準
レンズ４１６と、反射鏡４１７及び対物レンズ３５を経
てＣＤ−Ｒ４０の情報記録面に光スポットが形成され
る。光検出器４１１はＣＤ−Ｒ４０からの反射光を検出
する。

【００１９】図３及び図４で示された対物レンズに対し
て図６、図７及び図８を参照して説明する。図６は光源
側から対物レンズ３５を見た図面であって、対物レンズ
３５の光源側レンズ面（図７の３５Ａ）が内側領域Ａ
１、環レンズ領域Ａ２及び外側領域Ａ３に区分されるこ
とを示す。図７はＤＶＤ３６の再生のために対物レンズ
３５の作動距離（Working distance）が“ＷＤ１”の時
の光学経路を示し、図８はＣＤ−Ｒ４０の再生のために
作動距離が“ＷＤ２”の時の光学経路を示す。

【００２０】対物レンズ３５は図６に示されたように、
三つの領域に分離される。内側領域Ａ１はＤＶＤとＣＤ
−Ｒに対する情報の記録及び再生のために求められる最
小の光学収差を同時に満たすように形成される。即ち、
光ディスク３６，４０の情報記録面３６Ａ，４０Ａに最
善の焦点を形成するように最適化された非球面形状を具
備する。環レンズ領域Ａ２はＣＤ−Ｒについてだけ最小
の光学収差を持つように形成する。即ち、ＣＤ−Ｒ４０
の情報記録面４０Ａに最善の焦点を形成するように最適
化された非球面形状を具備する。最後に、外側領域Ａ３
はＤＶＤ３６に対して最適化された非球面形状を具備す
る。従って、ＤＶＤ再生時には図７に実線で示したよう
に対物レンズ３５の内側領域Ａ１と外側領域Ａ３を通過
した光を検出し、ＣＤ−Ｒ再生時は、図８に実線で示し
たように、対物レンズ３５の内側領域Ａ１と環レンズ領
域Ａ２を通過した光を検出する。前記のような同一レン
ズ上に複数の相異なる形状のレンズ加工面を具備するた
めには内側領域Ａ１のレンズデータ値を以って一次的な
加工後に環レンズ領域Ａ２のレンズ面を加工し、最終的
に外側領域Ａ３のレンズ面を加工すべきである。その結
果、領域と領域との間に段差を持ち、段差は光学収差を
発生させる。かかる問題を解決するために、本発明の対
物レンズ３５はＣＤ−Ｒ再生時に内側領域Ａ１と環レン
ズ領域Ａ２との間の段差とＤＶＤ再生時に内側領域Ａ１
と外側領域Ａ３との間の段差が光の波長の整数倍となる
ようにする。ここで、段差が光の波長の整数倍となると
いうことは光学収差が発生しないことを意味する。図８
の部分拡大された部分は対物レンズ３５の環レンズ領域
Ａ２の近傍であって、各領域別段差を示す。

【００２１】

【発明の効果】前述したように、本発明による光ピック
アップは、ディスクの厚さを問わず異なる仕様に互換可
能であり、二つ以上のレーザー光を使用する場合も単一
の対物レンズを使用して光ピックアップを構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の対物レンズを使用する既存の光ピック
アップを示す図である。

【図２】 図１の可変絞りを説明するための図である。

【図３】 本発明の一実施の形態にともなう対物レンズ
を具備した光ピックアップを示す図である。

【図４】 本発明の他の実施の形態にともなう対物レン
ズを具備した光ピックアップを示す図である。

【図５】 図３及び図４に示された対物レンズが複数の
光ディスクの情報記録面に光学的スポットを形成させる
ことを示す図である。

【図６】 光源側から対物レンズを見た図であって、対
物レンズの内側領域、環レンズ領域及び外側領域を区分
づけて示す図である。

【図７】 対物レンズが薄い光ディスクの情報記録面に
光学的スポットを形成させることを示す図である。

【図８】 対物レンズが厚い光ディスクの情報記録面に
光学的スポットを形成させることを示す図である。

【符号の説明】

３１，３８ レーザー光源 ３６ 薄い光ディスク（ＤＶＤ；第１光記録媒体） ４０ 厚い光ディスク（ＣＤ−Ｒ、ＣＤ；第２光記録媒
体） ３５ 対物レンズ ３７，４１，４１１ 光検出器 Ａ１ 内側領域 Ａ２ 環レンズ領域 Ａ３ 外側領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 李 哲雨 大韓民国ソウル特別市龍山區二村１洞（番 地なし）現代アパート32棟902戸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の光記録媒体に互換する光ピックア
   ップにおいて、 少なくとも一つ以上のレーザー光源と、 前記レーザー光源から出射された光を前記複数の光記録
   媒体のそれぞれの情報記録面上に最適の光スポットに集
   光させる対物レンズと、 光スポットが集光された光記録媒体の情報記録面から反
   射されて前記対物レンズを通過した光を検出するための
   光検出器を含み、 前記対物レンズは対物レンズの光学軸を基準にして内側
   領域、環レンズ領域及び外側領域の三つの領域を持ち、 前記内側領域は相対的に薄い厚さを有する第１光記録媒
   体と相対的に厚い第２光記録媒体の両方に最適化された
   非球面を備え、 前記環レンズ領域は第２光記録媒体に最適化された非球
   面を備え、 前記外側領域は第１光記録媒体に最適化された非球面を
   有する複数の光ディスクを互換する対物レンズを具備し
   た光ピックアップ。
2. 【請求項２】 前記対物レンズは、 前記内側領域と前記環レンズ領域の間に、前記第２光記
   録媒体の再生時に用いられる光が有する波長の整数倍と
   なる光学収差を発生させる段差を有する請求項１に記載
   の複数の光ディスクを互換する対物レンズを具備した光
   ピックアップ。
3. 【請求項３】 前記対物レンズは、 前記内側領域と前記外側領域の間に、前記第１光記録媒
   体の再生時に用いられる光が有する波長の整数倍となる
   光学収差を発生させる段差を有する請求項１に記載の複
   数の光ディスクを互換する対物レンズを具備した光ピッ
   クアップ。