JP2000293886A - 2焦点光ピックアップヘッド - Google Patents

2焦点光ピックアップヘッド

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JP2000293886A
JP2000293886A JP11095966A JP9596699A JP2000293886A JP 2000293886 A JP2000293886 A JP 2000293886A JP 11095966 A JP11095966 A JP 11095966A JP 9596699 A JP9596699 A JP 9596699A JP 2000293886 A JP2000293886 A JP 2000293886A
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optical element
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Koju Cho
鴻 儒 張
Shihei Yo
子 平 楊
得 瑞 ▲黄▼
Tokuzui Ko
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 厚さの異なるコンパクトディスク(CD)と
デジタルバーサタイルディスク(DVD)にアクセスす
るために、2つの異なった焦点(2焦点)を発生する単
一対物レンズを持つ光ピックアップ装置に使用される2
焦点光ピックアップヘッドを提供する。 【解決手段】 ビームが光素子10を通ると、開口数が
制御され、球面収差が光路と半径の変化のために光素子
により減少する。従って、種々の開口数のビームが対物
レンズにより焦点を結ばれた後に、種々の焦点が得られ
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2焦点ピックアップ
ヘッドに係り、更に特定すれば、厚さの相違するコンパ
クトディスク(CD)とデジタルバーサタイルディスク
(DVD)とにアクセスするために単一対物レンズと共
に使用される光ピックアップ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】光ピックアップヘッドによって、CD又
はDVDのような光ディスクの表面に記録されるデータ
をアクセスする技術が知られている。読出しの場合は、
レーザビームがデータ記録表面に当てられて、ディスク
から反射されたビームは光検出器により電気信号に変換
される。書込みのときは、上記手順は反対になる。
【0003】CDとDVDの仕様は表1に示される。
【0004】
【表1】
【0005】表1が示すように、CDに比較して、DV
Dはより大きな記憶密度を持っている。大きさの相違
(特に記憶密度の相違)により光ピックアップ装置の種
々な読み取り規格が生じる。CD又はDVDのデータ記
憶層のデータにアクセスするためには、光ピックアップ
ヘッドが光ピックアップ装置では重要部品であり、光学
系が光ピックアップヘッドでは最も重要である。従っ
て、単一対物レンズを持つ光ピックアップ装置によりC
DとDVDとにアクセスするためにはビームのスポット
サイズが2つの異なった開口数を基に変更される光学系
を設計する必要がある。CDとDVDとに共通の規格を
満足するためには、単一光ピックアップヘッドでCDと
DVDとにアクセスする必要があり、いかにして2焦点
の光学系を得るかが重要な技術となる。
【0006】2焦点光ピックアップヘッドでCDとDV
Dとにアクセスする従来技術が以下に記述される。 1. CDとDVDとにそれぞれ対応する異なった焦点長
を持つ2つの対物レンズが使用されて、対物レンズの1
つを選択するために駆動メカニズムが使用される。この
設計の欠点は光ピックアップヘッドの重量が増えて、製
造原価が高くなることである。 2. 偏向素子が2焦点効果を得るために使用される。 3. ホログラフィ光素子が2焦点用に使用される。しか
し、これは製造が困難であり、製造原価も高くなる。 4. NAコントローラが液晶ディスプレ(LCD) シャ
ッタにより作られて、対物レンズは2つのNA値を持
ち、それにより2焦点を実現するようになっている。し
かしながら、レーザソースの配向分極は正確に並べられ
る必要があり、LCDには連続的に電源が供給されなけ
ればならない。 5. CDではビームがレンズの中央を通過し、DVDで
はビームが内環と外環とを通過する環状の対物レンズが
使用される。同様な技術は米国特許第5,665,957 号に開
示されている。そこではパターンを持つフォログラムィ
レンズが2焦点用に使用されている。しかしながらその
製造原価は高く、取り付けの許容度が低い。 6. 2つの光源と2つのレンズが使用されている。例え
ば、米国特許5,777,970 号によれば、異なった波長の2
つのレーザ光源はそれぞれのレンズに対応して、個々の
焦点長と個々の直径のスポットを提供している。それは
高い製造原価と複雑な構造という欠点を持っている。 7. 米国特許5,659,533 号と5,281,797 号とに示されて
いるように、ズーム開口部が可動対物レンズと関連して
使用される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は単純な
構造、低原価、組み立ての容易性及高い許容度という特
徴をもつ2焦点光ピックアップヘッドを提供することで
ある。本発明の2焦点光ピックアップヘッドによれば、
CDとDVD両方にアクセスするためには、光素子がレ
ーザダイオード、ビームスプリッタ(又はホログラフィ
光素子(HOE))、コリメータレンズ、光検出器を含む
従来のピックアップヘッドと関連して使用される。それ
以外のズーミング開口部、可動対物レンズ、又は2重レ
ンズの様な光部品は不要である。本発明の別の目的は従
来の光ピックアップヘッド、ホログラフィ光ピックアッ
プヘッド又は2光源光ピックアップヘッドに適応する光
素子を提供することである。光素子は単一光ビームを異
なった光路の2つのレーザビームに分割して、それらは
コリメータレンズにより平行にされて、対物レンズによ
り焦点を結ばれて、2つの焦点を実現する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、光路に
取り付けられる光素子が開示されている。ビームが光素
子を通過すると、開口数が制御され、球面収差が光路と
半径とのばらつきのために光素子により減少する。従っ
て異なった開口数を持つビームが対物レンズにより焦点
を合わされた後に、種々な焦点が得られる。単色ビーム
が2つの光路を通ると、2つの焦点が得られる。本発明
によれば、円筒形又は円形の窪みが3ビーム回析格子又
はホログラフイ光素子のような先行技術光素子の中央に
作られて、レーザビームを2つに分割する。光路の相違
が円筒形又は円形の窪みにより生じて、光素子のNAは
制御され、その結果光素子を完全に通過するビームはD
VD用に使用され、円筒形又は円形の窪みを通過するビ
ームはCD用に使用される。本発明のこれらの目的、特
徴及び利点は添付図面を参照しつつ、以下の本発明の望
ましい実施の形態の説明を読めば、当業者には明かにな
るであろう。
【0009】
【発明の実施の形態】図1のように、光素子10は光ピ
ックアップヘッドのレーザビームの軸に垂直な第1の屈
折面11と第2の屈折面12とを持っている。屈折面1
1と12とはレーザビームの異なった光路と異なった半
径とに対応する異なった場所に配置される。例えば、円
柱状の突出部130は高い透過率のガラス板又は水晶板
のような平らな透明体13の一面に形成される。円柱状
の突出部130と同じ側の透明体13の表面Aは第1の
屈折面11として形成され、一方円柱状の突出部130
の軸端面Bは第2の屈折面12として形成される。
【0010】表面Aと表面Bとは同心であり、レーザビ
ームは、屈折面11と12とを通過するとき、異なった
光路の2つのビームに分割される。それからビームは平
行化されて、対物レンズを通過して、異なった焦点の2
つの点を形成する。円柱状の突出部130の放射部分は
その効率を改善するためにレーザビームの断面形状に応
じた形状をしている事が望ましい。光素子10はフォト
リソグラフィとエッチングとによって製造されて、パタ
ーン転写を行い、エッチング時間を調整することによ
り、望ましいエッチング深さが得られる。もちろん、射
出成形モールドをその替わりに使用できる。
【0011】図2は本発明の第1の実施の形態の2焦点
光ピックアップヘッドを表わしている。2焦点光ピック
アップヘッドは以下のものを含む。光ディスク(CD又
はDVD)8にアクセスするためにレーザビームを発生
するレーザダイオード20、レーザダイオード20から
放射されるレーザビームを異なった光路の2つのビーム
に分割するための光素子10、異なった光路の2つのレ
ーザビームを光ディスク8(CD又はDVD)からの反
射ビームから分離するためのビームスプリッタ立方体3
0、ビームを平行ビームとして平行化するためのコリメ
ータレンズ40、異なった光路の2つのレーザビームを
含む平行ビームを光ディスク8(CD又はDVD)のデ
ータ記憶面に焦点を集めるための対物レンズ50、光デ
ィスク8(CD又はDVD)からの反射ビームを電気信
号に変換するたの光検出器61、ビームスプリッタ30
からの屈折ビームを光検出器61に焦点を集めるための
集光レンズ60。
【0012】図2より明らかなように、光ディスク8
(CD又はDVD)にアクセスするためのレーザビーム
はレーザダイオード20から光素子10を通して放射さ
れる。光素子10ではレーザビームは異なった光路の2
つのレーザビームに分割される。それから2つのビーム
はコリメータレンズ40と対物レンズ50を通過して、
光ディスク8のデータ記憶面に焦点が集められる。これ
らの2つのビームは第1の屈折面11と第2の屈折面1
2をそれぞれ通過する。より高い効率を持つビームがD
VD81用に使用され(図3参照)、円柱状の突出部1
30のみを通過するもう1つのビームはCD82用に使
用される(図4参照)。
【0013】従って、本発明の光素子10の助けによ
り、CD82とDVD81にアクセスするためには、コ
リメータレンズ40と対物レンズ50とが使用され、ズ
ーミング開口部、可動対物レンズ又は2重対物レンズの
ような他の光デバイスは必要ない。円柱状の突出部13
0の中心をレーザビームセンタに合わせるように、光素
子10は容易に組み立てられる。光ディスク面から反射
されるビームは集光レンズを通ってビームスプリッタ立
方体30を経由して光検出器61に行き、光素子10に
戻らないので、組み立て許容度が高い。図5は光素子1
0aの別の望ましい実施の形態を示している。その形態
では、平らな透明体13の表面に円柱状の窪み131が
形成される。円柱状の窪み131の軸端面Cは図1の軸
端面Bの如く第2の屈折面12として作用する。
【0014】図6は本発明の第2の実施の形態の2焦点
光ピックアップヘッドを示し、従来の光ピックアップヘ
ッドに本発明の光素子10を使用する方法が開示されて
いる。2焦点光ピックアップヘッドは以下のものを含ん
でいる。光ディスク8(CD又はDVD)にアクセスす
るためにレーザビームを放射するレーザダイオード2
0、3ビーム回析格子70、光素子10、ビームスプリ
ッタ30、コリメータレンズ40、対物レンズ50、集
光レンズ60、光検出器61。この実施の形態では、光
素子10は図1又は図5に示されているように、形成さ
れて、3ビーム回析格子又は同様物の裏側に直接一体化
される。
【0015】図8に示されるフォログラフィ光ピックア
ップヘッドは以下のものを含む。光ディスク8(CD又
はDVD)にアクセスするためにレーザビームを放出す
るレーザダイオード20、レーザダイオード20から放
射されるレーザビームを異なる光路の2つのビームに分
割する、図1又は図5に示されているような、光素子1
0、異なる光路の2つのレーザビームを光ディスク8
(CD又はDVD)からの反射ビームから分離するため
のフォログラフィ光素子(HOE)80, フォログラフ
ィ光素子80を通るレーザビームを平行ビームとして平
行にするためのコリメータレンズ40、異なる光路の2
つのレーザビームを含む平行ビームをCD82又はDV
D81のデータ記憶面に当てるための対物レンズ50、
フォログラフィ光素子80からの反射ビームを電気信号
に変換するための光検出器61。
【0016】図9には、光素子10が3ビーム回析格子
70に統合される(図7のように)2つの光源の光ピッ
クアップヘッドが示されている。異なった波長のレーザ
ビームを発生する2つのレーザダイオード、即ち第1の
ダイオード20aと第2のレーザダイオード20bが異
なった光ディスク8(CD又はDVD)にアクセスする
ために使用される。第1のレーザダイオード20aから
放射されるレーザビームは光素子10と3ビーム回析格
子70、コリメータレンズ40と対物レンズ50の組み
合わせを通って、それから光ディスク8のデータ記憶面
に集められる。第2のレーザダイオード20bから放射
されたレーザビームは第1のビームスプリッタ立方体3
0a、コリメータレンズ40と対物レンズ50を通り、
光ディスク8のデータ記憶面に集められる。光ディスク
8のデータ記憶面から反射されるレーザビームは第2の
ビームスプリッタ30aと集光レンズを通り、光検出器
61に集められて、そこで光信号を表わすレーザビーム
は電気信号に変換される。
【0017】図9の例では、もし第1のレーザダイオー
ド20aが780nmの波長のレーザビームを放射すれ
ば、レーザビームの内側の部分はCDにアクセスするた
めに使用され、第2のレーザダイオード20bからの6
50nmの波長の別のレーザビームはDVDにアクセスす
るために使用される。従って対物レンズ50によりCD
又はDVDに選択的にアクセスする事が出来る光ピック
アップヘッドが形成される。もし第1のレーザダイオー
ド20aが820nmの波長のSHGレーザであれば、レ
ーザビームの内側の部分はCDにアクセスし、410nm
の波長の第2のレーザビームはDVDにアクセスする。
【0018】図10は、3ビーム格子70と、光素子1
0と、ホログラフィ光素子80とが結合されて統合光素
子90を形成し、2光源光ピックアップヘッドと共に使
用される望ましい実施の形態を示している。この実施の
形態では、780nmの波長の第1のレーザダイオード2
0aと、650nmの波長の第2のレーザダイオード20
bとはそれぞれCD用とDVD用である。
【0019】第1のレーザダイオード20aから放射さ
れるレーザビームは、統合された光素子90、コリメー
タレンズ40、対物レンズ50を通り、光ディスク8の
データ記憶面に集められる。光ディスク8のデータ記憶
面から反射されるレーザビームは反対の光路をたどり、
統合された光素子90のホログラフィ光素子(HOE)
80により光検出器61に集中される。そこで光信号を
示すレーザビームは電気信号に変換される。第2のレー
ザダイオード20bから放射されるレーザビームはビー
ムスプリッタ立方体30a、コリメータレンズ40、対
物レンズ50を通って、それから光ディスク8のデータ
記憶面に集中される。光ディスク8のデータ記憶面から
反射されたレーザビームは反対の光路をたどって、ホロ
グラフィ光素子(HOE)80aにより別の光検出器6
1aに集中される。そこでは光信号であるレーザビーム
は電気信号に変換される。
【0020】本発明によれば、CDとDVD両方にアク
セスするために、ズーム開口部、可動対物レンズ又は2
重対物レンズの様な他の光素子を追加する必要はない。
本発明は単純な構造、低原価、組み立ての容易さ、高い
許容度と言う長所を持っている。それ以外に、本発明の
光素子は、従来の光ピックアップヘッド、ホログラフィ
光ピックアップヘッド、又は2光源光ピックアップヘッ
ドに適応される。本発明はその望ましい実施の形態で記
述されてきたが、多くの代案、変更、修正が当業者にと
っては当然である。従って、特許請求の範囲で規定され
る精神と範囲の中に該当する全ての代案、変更、修正を
含むことを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態の光素子を示す図。
【図2】本発明の第1の実施の形態の2焦点光ピックア
ップヘッドを示す図。
【図3】DVDに焦点を当てられたビームの部分拡大
図。
【図4】CDに焦点を当てられたビームの部分拡大図。
【図5】第2の実施の形態の光素子を示す図。
【図6】光素子が従来の光ピックアップヘッドと共に使
用される本発明の第2の実施の形態の2焦点光ピックア
ップヘッドを示す図。
【図7】 光素子が3ビーム回析格子に提供される第3
の実施の形態の光素子を示す図。
【図8】光素子がホログラフィ光ピックアップヘッドと
共に使用される本発明の第3の実施の形態の2焦点光ピ
ックアップヘッドを示す図。
【図9】光素子と3ビーム格子の組み合わせが2光源光
ピックアップヘッドと共に使用される本発明の第4の実
施の形態の2焦点光ピックアップヘッドを示す図。
【図10】光素子、3ビーム格子及びホログラフ光素子
が2光源光ピックアップと共に使用される本発明の第5
の2焦点光ピックアップヘッドを示す図。
【符号の説明】
8 光ディスク(CD/DVD) 10 光素子 20 レーザダイオード 30 ビームスプリッタ 40 コリメータレンズ 50 対物レンズ 60 集光レンズ 61 光検出器 70 3ビーム回析格子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596170000 No.195,Chung Hsing R oad,Sec.4,Chutung,H sinchu 31015, Taiwan, R.O.C. (72)発明者 楊 子 平 台湾台北市北投区奇岩里2鄰公館路143号 5樓 (72)発明者 ▲黄▼ 得 瑞 台湾新竹市光明新村62号3階 Fターム(参考) 5D090 AA01 CC12 CC16 DD03 KK14 KK15 LL02 5D119 AA04 AA38 AA41 BA01 CA09 DA01 DA05 EC14 EC45 JA06 JA14 JA43 JB02

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光ディスクにアクセスするための2焦点
    光ピックアップヘッドにおいて、 前記光ディスクにアクセスするためのレーザビームを発
    生するレーザダイオードと、 前記レーザダイオードから放射される前記レーザビーム
    を異なった光路の2つのレーザビームに分割するための
    光素子と、 異なった光路の前記2つのレーザビームを前記光ディス
    クからの反射ビームから分離するためのビームスプリッ
    タと、 前記光素子を通る前記レーザビームを平行ビームとして
    平行にするためのコリメータレンズと、 前記光ディスクのデータ記憶面に、異なった光路の前記
    2つのレーザビームを含む前記平行ビームを集光するた
    めの対物レンズと、 前記光ディスクからの前記反射ビームを電気信号に変換
    するための光検出器と、 前記ビームスプリッタからの反射ビームを前記光検出器
    に集光する集光レンズと、を具備することを特徴とする
    2焦点光ピックアップヘッド。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の2焦点光ピックアップ
    ヘッドにおいて、 前記光素子は、前記レーザビームの軸方向に垂直な第1
    と第2の屈折面を持ち、前記第1と第2の屈折面は前記
    レーザビームの軸に対して同心であり、前記レーザビー
    ムの異なった光路と半径に対応して異なった場所に位置
    することを特徴とする2焦点ピックアップヘッド。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の2焦点光ピックアップ
    ヘッドにおいて、 前記光素子は側面に円柱状の突出部を持つ平面な透明体
    を含み、前記円柱状の突出部を持つ側の透明体の表面は
    前記第1の屈折面として形成され、 前記円柱状の突出部の軸端面は第2の屈折面として形成
    されることを特徴とする2焦点ピックアップヘッド。
  4. 【請求項4】 請求項2に記載の2焦点ピックアップヘ
    ッドにおいて、 前記光素子は側面に円柱状の窪みを持つ透明体を含み、
    前記円柱状の窪みの側の透明体の表面は前記第1の屈折
    面として形成され、前記円柱状の窪みの軸端面は第2の
    屈折面として形成されることを特徴とする2焦点光ピッ
    クアップヘッド。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の2焦点光ピックアップ
    ヘッドにおいて、 さらに、前記光素子が取り付けられて、結合される3ビ
    ーム回析格子を含むことを特徴とする光ピックアップヘ
    ッド。
  6. 【請求項6】 レーザダイオード、コリメータレンズ及
    び対物レンズを含む2焦点光ピックアップヘッドと共に
    使用される光素子であって、前記光素子は前記レーザダ
    イオードから放射されるレーザビームを異なった光路の
    2つのレーザビームに分割するために、前記レーザダイ
    オードと前記コリメータレンズとの間に挿入される光素
    子において、 前記光素子は前記レーザビームの軸方向に垂直な第1と
    第2の屈折面を含み、前記第1と第2の屈折面が前記レ
    ーザビームの軸に対して同心であり、前記レーザビーム
    の異なる光路と異なる半径とに対応する2つの異なる場
    所に位置することを特徴とする光素子。
  7. 【請求項7】 請求項6に記載の、2焦点光ピックアッ
    プヘッドと共に使用される光素子において、 前記光素子はその側面に円柱状の突出部をもつ平坦な透
    明体を含み、同じ側面の透明体の表面は前記第1の屈折
    面として形成され、前記突出部の軸端面は前記第2の屈
    折面として形成されることを特徴とする光素子。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載の、2焦点ピックアップ
    ヘッドと共に使用される光素子において、 前記円柱状の突出部が前記のレーザビームの断面の形状
    に従った放射状の形状をしていることを特徴とする光素
    子。
  9. 【請求項9】 請求項7に記載の2焦点光ピックアップ
    ヘッドと共に使用される光素子において、 前記円柱状の突出部が円形断面をしていることを特徴と
    する光素子。
  10. 【請求項10】 請求項6に記載の、2焦点光ピックア
    ップヘッドと共に使用される光素子において、 前記光素子はその一側面に円柱状の窪みを持つ平坦な透
    明体を含み、その側面の透明体の表面は前記第1の屈折
    面として形成され、前記円柱状の窪みの軸端面は前記第
    2の屈折面として形成されることを特徴とする2焦点ピ
    ックアップヘッド。
  11. 【請求項11】 光ディスクにアクセスするためのホロ
    グラフィ2焦点光ピックアップヘッドにおいて、 前記光ディスクにアクセスするためにレーザビームを発
    生するレーザダイオードと、 前記レーザダイオードから放射される前記レーザビーム
    を異なった光路の2つのビームに分割するための光素子
    と、 前記異なった光路の2つのレーザビームを前記光ディス
    クからの反射ビームから分離するためのフォログラフィ
    光素子と、 前記フォログラフィ光素子を通る前記レーザビームを平
    行ビームにするためのコリメータレンズと、 前記異なった光路の2つのレーザビームを含む前記平行
    ビームを前記光ディスクのデータ記憶面に集光するため
    の対物レンズと、 前記フォログラフィ光素子からの前記反射ビームを電気
    信号に変換する光検出器と、を含むことを特徴とする2
    焦点光ピックアップヘッド。
  12. 【請求項12】 請求項11に記載の2焦点光ピックア
    ップヘッドにおいて、 前記光素子は前記レーザビームの軸方向に垂直な第1と
    第2の屈折面を含み、前記第1と第2の屈折面は前記レ
    ーザビームの軸に同心で、前記レーザビームの異なった
    光路と半径に対応する2つの異なった場所に位置される
    ことを特徴とする2焦点ピックアップヘッド。
  13. 【請求項13】 請求項12に記載の2焦点光ピックア
    ップヘッドにおいて、 前記光素子はその一側面に円柱状の突出部を持つ平坦な
    透明体を含み、前記円柱状の突出部を持つ側面の透明体
    の表面は第1の屈折面として形成され、前記円柱状の突
    出部の軸端面は前記第2の屈折面として形成されること
    を特徴とする2焦点光ピックアップヘッド。
  14. 【請求項14】 請求項12に記載の2焦点光ピックア
    ップヘッドにおいて、 円柱状の窪みを1つの側面に持つ平面な透明体の表面が
    前記第1の屈折面として形成され、前記円柱状の窪みの
    軸端面が前記第2の屈折面として形成されることを特徴
    とする2焦点光ピックアップヘッド。
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