JP2000357342A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】光情報記録媒体からの反射ビームを検出する光
検出器の受光部パターンを２次元的に複数個配列するこ
とで、汎用性のある構成とし、種類の異なる光情報記録
媒体に光ピックアップを適合させる際にも、光検出器自
体を取り替えることなく、配列した個々の受光素子で発
生する信号の演算処理方法を変更するのみで対応可能と
し、簡便で、低コストな汎用性のある光ピックアップ装
置を提供すること。 【解決手段】光情報記録媒体上に対物レンズにより集光
したレーザ光を照射し情報を記録または再生する手段
と、前記光情報記録媒体からの反射光により光情報記録
媒体に対する前記対物レンズの位置を検出する手段とを
備えている光ピックアップ装置を前提として、レーザー
光を複数に分割する光路分離素子と、光情報記録媒体に
対する前記対物レンズの位置を検出する手段として光検
出部をマトリクス状に複数個配列させた２次元配列光検
出器を備え、これにより、光検出部にて発生する信号を
演算処理するのみで種々のエラー検出を可能とし、かつ
エラー補正を簡便に行えるようにしたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数種類のディスク状
光学記録媒体に対して、互換的に情報信号の書き込み及
び読み出しが行える汎用性のある光学ピックアップ装置
に関するものであり、特にＣＤプレーヤ、ＣＤ−Ｒライ
ター、ＤＶＤプレーヤ、などの光情報記録再生装置への
適用に有利なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の光ピックアップ装置においては、
光ディスクなどの光情報記録媒体に対する集光ビームの
トラッキングエラー、フォーカスエラー、またはチルト
エラーを検出するために、光路上に回折格子、ホログラ
ムなどの光路分離素子と、光情報記録媒体面で反射した
ビームを受光するための複数の光検出部をもつ受光素子
で構成されたものが多く知られている。トラッキングエ
ラーを検出するものとしては、例えば、いわゆる３ビー
ム方式の特開昭５７−２０５８３３号公報に記載された
ものがある。従来技術の３ビーム法とプッシュプル法を
用いた光ピックアップ装置を図１に示す。同図におい
て、半導体レーザなどの光源１から出射されたレーザ光
は、コリメータレンズ２で平行光化され、光路分離素子
である回折格子５４に入射し、透過光であるメインビー
ムと±１次回折光である２つのサブビームとに分けられ
る。これらのビームは、ビームスプリッタ５５を透過し
た後、対物レンズ７で光情報記録媒体である光ディスク
８上に図２に示すように集光される。光ディスク８から
の反射光は、入射光路を逆進して対物レンズを逆向きに
透過し、ビームスプリッタ５５で反射され、検出レンズ
１２及び円筒レンズ１３を透過した後、光検出器５６で
受光される。

【０００３】図３は図１の光検出器５６の受光部パター
ンと、受光部上のスポットの配置を示す。光検出器５６
は４分割された受光部６１〜６４と、独立した受光部６
５及び６６を有する。光ディスク８で反射されたメイン
ビーム５８は、４分割された受光部６１〜６４のほぼ中
央にスポット６７を形成し非点収差法によりフォーカス
エラー信号を得る。また、光ディスク８で反射された２
つのサブビームは、それぞれ独立した受光部６５及び６
６上にスポット６８及び６９を別々に形成し３ビーム法
により、｛Ｖ（６５）−Ｖ（６６）｝の演算からトラッ
クエラー信号を得る。なお、上記演算式は受光部６５、
受光部６６のそれぞれの受光量に応じた出力の差を意味
する。こうした光ピックアップ装置では、光情報記録媒
体から反射されたビーム検出用の光検出器の受光部パタ
ーンは、その光ピックアップ装置固有のパターンを用い
ている。例えば図３のように３ビーム法と非点収差法に
よる場合は、光路分離素子である回折格子でビームを３
つに分離するので、光検出器５５の受光部パターンはメ
インビームスポット６７を受光する受光部６１〜６４
と、サブビームスポット６８、６９のように６つの部分
に分かれたパターンとなり、それぞれは異なる位置、面
積を有することになる。また、例えば特開平７−１９２
３０６号公報に示されているように、回折格子でビーム
を７つに分離し、１１個の受光部パターンをもった光検
出器を使う例も知られている。

【０００４】一方、コンパクトディスク（ＣＤ）とＤＶ
Ｄのように透明基板厚が異なる光情報記録媒体を、一つ
の光ピックアップ装置で記録または再生可能としたもの
も多く知られている。このタイプのものは、基板厚が異
なってもビームを光情報記録媒体上に回折限界近傍まで
集光させるために、その基板厚に対応した複数の対物レ
ンズを備えるもの、対物レンズの開口を制限する機能を
備えたもの、回折格子を備えたものなど、さまざまな方
式が知られている。しかしながら、ＣＤとＤＶＤなどの
互換記録再生手段を備えた光ピックアップ装置で３ビー
ム法を用いた場合、ＣＤとＤＶＤではトラックピッチが
異なるため、光路分離素子でそれぞれのトラックピッチ
に適したサブビームを生成しなければならず、サブビー
ムを増やすにつれ光検出器の受光部パターンの数も増や
さなければならない。また対象となる光情報記録媒体を
変更し、その媒体に装置を適合させる際、光路分離素子
での分離パターンを変更させなければならず、それに合
わせて、光検出器の受光部パターンも変更する必要が生
じ、コスト高、開発期間の長期化を招いていた。またＤ
ＶＤのトラックピッチ０．７４μｍに対しＤＶＤ−Ｒの
トラックピッチが０．８μｍなど例に示されるように、
光情報記録媒体のフォーマットが新たに規格化された場
合、その都度、それぞれのフォーマットに適したサブビ
ームを生成し、光検出器の受光部パターンの数も増やさ
なければならない。さらにフォーマットの規格によって
は、適正なサブビームの生成、光検出器の受光部パター
ンの数を増やすこと自体が困難な場合も想定される。

【０００５】また従来の光ピックアップ装置において
は、図３において非点収差法｛Ｖ（６１＋Ｖ（６４）｝
−｛Ｖ（６２）＋Ｖ（６３）｝で得られるフォーカスエ
ラー信号が図３の場合では±０であるのに対し、図４の
ように光検出器の位置が光情報記録媒体からの反射ビー
ム光に対しずれている場合、｛Ｖ（６１＋Ｖ（６４）｝
＞｛Ｖ（６２）＋Ｖ（６３）｝となり、ズレの量に応じ
たオフセットが生じてしまい正確なフォーカス補正がで
きなくなるという問題も生じる。さらに、光路分離素子
の分離性能のバラツキや、光路分離素子及び光検出器の
位置調整不足等が原因で、フォーカスエラー、トラッキ
ングエラー、チルトエラーなどの補正が行えなくなる場
合もあり、そのため製造工程において非常に高い精度で
ビームと光検出器の組付位置を調整しなければならず、
調整工数増によるコストアップが避けられなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、光情報記録
媒体からの反射ビームを検出する光検出器の受光部パタ
ーンを２次元的に複数個配列することで、汎用性のある
構成とし、種類の異なる光情報記録媒体に光ピックアッ
プを適合させる際にも、光検出器自体を取り替えること
なく、配列した個々の受光素子で発生する信号の演算処
理方法を変更するのみで対応可能とし、簡便で、低コス
トな汎用性のある光ピックアップ装置を提供すること
を、その課題とするものである。

【０００７】

【課題解決のために講じた手段】上記課題解決のために
講じた手段は、光情報記録媒体上に対物レンズにより集
光したレーザ光を照射し情報を記録または再生する手段
と、前記光情報記録媒体からの反射光により光情報記録
媒体に対する前記対物レンズの位置を検出する手段とを
備えている光ピックアップ装置を前提として、レーザー
光を複数に分割する光路分離素子と、光情報記録媒体に
対する前記対物レンズの位置を検出する手段として光検
出部をマトリクス状に複数個配列させた２次元配列光検
出器を備え、これにより、光検出部にて発生する信号を
演算処理するのみで種々のエラー検出を可能とし、かつ
エラー補正を簡便に行えるようにしたことである。

【０００８】

【実施の態様】実施態様１は、上記解決手段による光ピ
ックアップ装置について、複数の光路分離素子を備え、
必要な光路分離素子を選択して使用できるようにしたこ
とである。また、実施態様２は、上記解決手段による光
ピックアップ装置について、複数の光路分離素子及び複
数の対物レンズを備え、それぞれを任意の組み合わせで
選択して使用できるようにしたことである。また、実施
態様３は、上記解決手段による光ピックアップ装置につ
いて、複数の光路分離素子及び波長が異なる複数の光源
を備え、かつ光情報記録媒体の透明基板厚もしくは光源
波長が異なる場合でも回折限界近傍まで集光する光学系
を備えるようにし、光路分離素子を任意に選択可能とし
たことである。さらに、実施態様４は、上記実施態様
１、実施態様２、または実施態様３による光ピックアッ
プ装置について、記録または再生する光情報記録媒体の
種類を検出し、前記光情報記録媒体に適した光路分離素
子を自動的に選択して使用できるようにしたことであ
る。また、第５の実施態様は、実施態様１、実施態様
２、実施態様３、実施態様４による光ピックアップ装置
について、２次元配列光検出器上の受光演算範囲と、入
射するレーザー光との初期設定状態でのずれ量を２次元
配列光検出器で検出し、このずれ量に応じて前記受光演
算範囲の再設定を行うようにしたことである。

【０００９】

【作用】光情報記録媒体に対する対物レンズの位置を検
出する手段として、光検出部をマトリクス状に複数個配
列させた２次元配列光検出器を採用したので、光検出部
の受光演算範囲を適切に設定することで、トラッキング
エラー、フォーカスエラー等の検出が可能となる。また
光路分離素子、対物レンズ、光源をそれぞれ任意の組み
合わせで選択した場合でも、光検出器自体を変更するこ
となく、光検出部の受光演算範囲を適宜選択するのみ
で、すべての状況において信号検出を行うことが可能と
なる。また光路分離素子や光検出器等の位置ずれによ
り、ビームスポットが光検出部上の受光演算範囲に対し
ずれた場合でも、ずれのシフト量を検出し、受光演算範
囲を電気的に移動させることで、通常と変わらない信号
検出が可能となる。また、光路分離素子や光検出器等の
位置ずれにより、ビームスポットが光検出器上の受光演
算範囲に対しずれた場合でも、ずれのシフト量を検出
し、受光演算範囲を電気的に移動させることで、通常と
変わらない信号検出が可能となる。

【００１０】

【実施例】次に図面を参照しつつ実施例を説明する。 〔第１の実施例〕第１の実施例は、上記解決手段による
光ピックアップ装置（請求項１に係る発明）の実施例で
あり、その構成を図５に示している。このものは、図１
で示した従来の光検出器に換え、２次元配列検出器を用
いた光ピックアップ装置である。光源である半導体レー
ザ１から発せられた拡散ビームはコリメータレンズ２で
平行光にされ光路分離素子である回折格子５４で複数の
光路に分けられ、ビームスプリッタ５５、１／４波長板
（図示せず）を透過し、対物レンズ７で集光され光情報
記録媒体である光ディスク８の記録面上にビームスポッ
トを形成する。集光したビームは光ディスク面で反射し
同じ光路を戻り、ビームスプリッタの接合面で反射し９
０°折り曲げられる。その後検出レンズ１２、非点収差
法のための円筒レンズ１３（非点収差法を用いない場合
は不要）を透過し、２次元配列光検出器３に入射する。

【００１１】２次元配列光検出器の例を図６に示す。受
光部パターンは２次元配列のメッシュになっており、個
々の升目が１つの受光部に相当し、図６の例では横２５
×縦５０の計１２５０個の受光部を備えている。この２
次元配列光検出器の形状、面積、配列数、受光部パター
ンなどの構成要素は必ずしも図６記載のものである必要
はなく、適用する光ピックアップ装置に最適な構成にす
ればよい。トラッキングエラー及びフォーカスエラーの
検出は、３ビーム法及び非点収差法によって行う場合、
３つのビームが２次元配列光検出器に対して図７のよう
に入射するよう図５の各構成部品を配置する。そして２
次元配列光検出器３の受光演算範囲を図３の受光部６１
〜６６の配置と同じく、図７の受光演算範囲７１のよう
に設定すれば、全く同一の信号検出を行うことが可能と
なる。

【００１２】また回折格子の回折機能のバラツキ、回折
格子、光検出器等のの位置調整不足などによって図８の
ように、ビームスポット７０が初期設定された受光演算
範囲７１に対して大きく外れた場合でも、ビームスポッ
トのシフト量を２次元配列光検出器で検出し、そのシフ
ト量に応じて図９のように受光演算範囲を電気的にシフ
トさせれば、図７の場合と全く同様に信号の検出を行う
ことが可能である。また回折格子などによる光路分離素
子での分離数を４つ以上に増やして、非点収差法によら
ないフォーカスエラー検出もしくはディスクの入射光軸
に対するチルトエラー検出を行う場合でも、２次元配列
光検出器の全受光範囲内で受光演算範囲を適切に設定す
ればよい。

【００１３】２次元配列検出器を備えた、解決手段によ
る光ピックアップ装置の他の実施例を図１０〜１３に示
している。図１０、図１１はコリメータレンズを省略し
た例を示し、図１１では回折格子５４をビームスプリッ
タ５５の後方に設置させている。図１２、１３は、光源
と２次元配列光検出器を１つに統合した例であり、図１
３ではビームスプリッタを省略している。図１２及び１
３における統合素子４は、例えば図１４のような形状の
ものがあげられる。図１４において３１は光源である半
導体レーザ、３２は反射ミラー、３３は出射ビームであ
る。

【００１４】〔第２の実施例〕第２の実施例は実施態様
１による、複数の光路分離素子を備えた光ピックアップ
装置（請求項２に係る発明）の一例であり、その構成を
図１５に示している。この図１５に示す複数の光路分離
素子を備えた例において、その基本的な光学系の光路は
前述の第１の実施例と同様であるが、光路分離部を任意
に選択できる構成となっている。複数の光路分離素子５
７の例を図１６〜１８に示す。複数の光路分離素子５７
を平行移動もしくは回転移動して、ビーム入射領域５９
に選択した光路分離部５８を配置することで必要とする
光路分離機能を選択することが可能となっている。

【００１５】〔第３の実施例〕第３の実施例は実施態様
２による光ピックアップ装置（請求項３に係る発明）の
一例である。図示してはいないが、複数の光路分離素
子、複数の対物レンズを同時に備えることも可能であ
る。複数の対物レンズは、複数の光路分離素子の例図１
６〜１８と同様に平行移動もしくは回転移動により必要
とする対物レンズを任意に選択できる構成とすることが
できる。これによれば複数の光路分離素子と複数の対物
レンズを平行移動もしくは回転移動して、必要とする光
路分離機能及び対物レンズを任意の組合せで選択するこ
とが可能となる。

【００１６】〔第４の実施例〕第４の実施例は実施態様
３による光ピックアップ装置（請求項４に係る発明）の
一例であり、その構成を図１９に示している。このもの
は図１５に示す例の構成に加えて、波長の異なる別の光
源５と、コリメータレンズ２と２つの光源からのビーム
を合成するためのダイクロックプリズム５３と、光情報
記録媒体の透明基板厚もしくは光源波長が異なる場合で
も回折限界近傍まで集光するための複数の光学系もしく
は対物レンズ１１を備えている。これによれば、必要な
波長の光源、光路分離素子、光学系もしくは対物レン
ズ、各々を任意に選択することができる。図２０に示す
例は、図１９の構成に加え、２次元配列光検出器を新た
に設けた他の例であり、また、図２１に示す例は、さら
に複数の光分離素子を新たに設けた例である。

【００１７】〔第５の実施例〕第５の実施例は実施態様
４による光ピックアップ装置（請求項５に係る発明）の
例であり、そのフローチャートを図２２に示している。
図２２に示すフローは使用する光情報記録媒体に対し、
自動的に最適な条件を設定するものであり、光ピックア
ップ装置に使用する光情報記録媒体の種類を別途検出す
る手段を備えたことにより、その検出した光情報記録媒
体の種類に最適な光路分離素子、対物レンズ、又は光源
を自動的に選択し、使用する光情報記録媒体に最適な条
件で情報の記録再生を行うことが可能である。

【００１８】使用する光情報記録媒体の種類を検出する
手段の例としては、光情報記録媒体の透明基板厚の違い
により生じる球面収差ボケの違いを利用し、２次元配列
光検出器の受光演算範囲を適切に設定して基板厚を検出
することで光情報記録媒体を特定する方法、別途配設す
る基板厚検出素子により基板厚を検出し光情報記録媒体
を特定する方法、光情報記録媒体の一部に予め記録され
たその光情報記録媒体の種類を特定する情報を２次元配
列光検出器または別途配設する検出器により光学的に読
み取り光情報記録媒体の種類を特定する方法などがあげ
られる。

【００１９】

【発明の効果】この発明の作用効果は以上の記載から明
らかであるが、発明の効果を各請求項に係る発明毎に整
理すると次ぎのとおりである。 〔請求項１に係る発明の効果〕請求項１の構成による
と、２次元配列光検出器を配設することで、光路分離素
子による分離ビームの数、配置を変更した場合でも、光
情報記録媒体からの反射光を検出するための光検出器を
変更する必要がないため、開発期間の短縮、開発コスト
の低コスト化が可能となる。また、２次元配列光検出器
の受光範囲内で受光演算範囲の形状、面積、配置を自由
に変更することが可能であり汎用性に優れている。ま
た、１つのビームを複数個の受光部で検出するため、ビ
ームの強度のみではなく、ビームの形状を検出すること
が可能である。また、光路分離素子の分離性能のバラツ
キ、光路分離素子及び光検出器の位置調整不足等の理由
によりビーム位置がシフトした場合でも、２次元配列光
検出器によりシフト量を検出し受光演算範囲をシフトす
ることが可能であり、製造工程での調整時間、コストを
大幅に低減することが可能である。

【００２０】〔請求項２に係る発明の効果〕請求項２の
構成によると、複数の光路分離素子を光ピックアップ装
置内に備えているので、使用する光情報記録媒体の種類
もしくは用途に応じて適切な光路分離素子を選択して使
用でき、単独の光ピックアップ装置で多くの種類の光情
報記録媒体の情報記録再生を簡便に行うことが可能であ
る。

【００２１】〔請求項３に係る発明の効果〕請求項３の
構成によると、複数の対物レンズを光ピックアップ装置
内に備えているので、透明基板厚が異なる光情報記録媒
体にも対応することが可能となり、さらに多くの種類の
光情報記録媒体の情報記録再生が可能となる。

【００２２】〔請求項４に係る発明の効果〕請求項４の
構成によると、異なる波長の複数光源を光ピックアップ
装置内に備えているので、波長依存性のある光情報記録
媒体にも対応することが可能となり、さらに多くの種類
の光情報記録媒体の情報記録再生が可能となる。

【００２３】〔請求項５に係る発明の効果〕請求項５の
構成によると、使用する光情報記録媒体の種類を検出す
る手段を備えているので、多くの種類の光情報記録媒体
に対応でき、かつその光情報記録媒体に最適な記録再生
を非常に簡便に行うことが可能となる。 〔請求項６に係る発明の効果〕請求項６の構成による
と、光路分離素子の分離性能のバラツキ、光路分離素子
及び光検出器の位置調整不足等の理由によりビーム位置
がシフトした場合でも、２次元配列光検出器によりシフ
ト量を検出し受光演算範囲をシフトすることが可能であ
るので、製造工程の調整時間、コストを大幅に低減する
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】は従来の光ピックアップ装置の平面図である。

【図２】は従来のスポットの状態を表す模式図である。

【図３】は従来の受光部パターンとスポットとの配置関
係を示す図である。

【図４】は従来の光検出器の位置がずれている場合の配
置関係を示す図である。

【図５】は本発明の一実施例による光ピックアップ装置
の平面図である。

【図６】は２次元配列光検出器の光検出部を示す図であ
る。

【図７】は２次元配列光検出器の受光演算範囲とスポッ
トとの配置関係を示す図である。

【図８】はスポットがずれている場合の配置関係を示す
図である。

【図９】は受光演算範囲を適切にシフトさせた後の状態
を示す図である。

【図１０】はコリメータレンズを省略した光ピックアッ
プ装置の平面図である。

【図１１】はコリメータレンズを省略した光ピックアッ
プ装置の他の例の平面図である。

【図１２】は光源と２次元配列光検出器を統合した光ピ
ックアップ装置の平面図である。

【図１３】光源と２次元配列光検出器を統合した光ピッ
クアップ装置の他の例の平面図である。

【図１４】は光源と２次元配列光検出器を１つに統合し
た素子を示す図である。

【図１５】は複数の光路分離素子を備えた光ピックアッ
プ装置の平面図である。

【図１６】は複数の光路分離素子を示す模式図である。

【図１７】は複数の光路分離素子の他の例を示す模式図
である。

【図１８】は複数の光路分離素子のさらに他の例を示す
模式図である。

【図１９】は波長の異なる光源を新たに設けた光ピック
アップ装置の平面図である。

【図２０】は波長の異なる光源を新たに設けた光ピック
アップ装置の他の例の平面図である。

【図２１】は波長の異なる光源を新たに設けた光ピック
アップ装置のさらに他の例の平面図である。

【図２２】は自動的に最適な条件を設定する手順を示す
フローチャートである。 図１〜図２２における符号の説明 １，５，３１：光源（半導体レーザ） ２：コリメータレンズ ３：２次元配列光検出器 ４：光源及び２次元配列光検出器統合素子 ７：対物レンズ ８：光ディスク １１：複数の対物レンズ（複数の光学系） １２：検出レンズ １３：円筒レンズ ３２：反射ミラー ３３：出射ビーム ５３：ダイクロックプリズム ５４：回折格子（光路分離素子） ５５：ビームスプリッタ ５６：光検出器 ６７：複数の光路分離素子 ５８：光路分離部 ５９：ビーム入射領域 ６１〜６６：受光部 ６７：スポット（メインビームスポット） ６８：スポット（＋１次サブビームスポット） ６９：スポット（−１次サブビームスポット） ７０：ビームスポット ７１：受光演算範囲

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光情報記録媒体上に対物レンズにより集光
   したレーザ光を照射し情報を記録または再生する手段
   と、前記光情報記録媒体からの反射光により光情報記録
   媒体に対する前記対物レンズの位置を検出する手段とを
   備えている光ピックアップ装置において、レーザー光を
   複数に分割する光路分離素子と、光情報記録媒体に対す
   る前記対物レンズの位置を検出する手段として光検出部
   をマトリクス状に複数個配列させた２次元配列光検出器
   を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 【請求項２】複数の光路分離素子を備え、前記光路分離
   素子を選択して使用できることを特徴とする、請求項１
   の光ピックアップ装置。
3. 【請求項３】複数の光路分離素子及び複数の対物レンズ
   を備え、前記光路分離素子及び対物レンズを選択して使
   用できることを特徴とする、請求項１の光ピックアップ
   装置。
4. 【請求項４】複数の光路分離素子、複数の対物レンズ及
   び波長が異なる複数の光源を備え、かつ光情報記録媒体
   の透明基板厚もしくは光源波長が異なる場合でも回折限
   界近傍まで集光する光学系を備えた光ピックアップ装置
   において、前記光路分離素子、複数の対物レンズ、又は
   光源を選択して使用できることを特徴とする、請求項１
   の光ピックアップ装置。
5. 【請求項５】記録または再生する光情報記録媒体の種類
   を検出し、前記光情報記録媒体に適した光路分離素子、
   対物レンズ、又は光源を自動的に選択して使用すること
   を特徴とする、請求項２、請求項３または請求項４の光
   ピックアップ装置。
6. 【請求項６】上記２次元配列光検出器上の受光演算範囲
   と、入射するレーザー光との初期設定状態でのずれ量を
   ２次元配列光検出器で検出し、当該ずれ量に応じて前記
   受光演算範囲の再設定を行うようにしたことを特徴とす
   る請求項２、請求項３、請求項４または請求項５の光ピ
   ックアップ装置。