JP2004227623A

JP2004227623A - 複数波長光利用の光学的情報再生に適応した光ピックアップ及びそれに用いる光ピックアップレンズ

Info

Publication number: JP2004227623A
Application number: JP2003011195A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Uozu; 吉弘魚津; Toshiaki Hattori; 俊明服部; Norifumi Hirota; 憲史廣田
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】構成が単純で、特殊な光学部品を必要とせず、作製が容易な、複数システムに共用する光ピックアップを提供する。
【解決手段】光ピックアップは、ＣＤ−ＤＶＤ複合システムで使用され互いに異なる波長の光束を発するレーザー光源２０１−１，２０１−２と、これら光束のそれぞれを対応するＣＤ２０５またはＤＶＤの情報記録層２０５ａに収束させるピックアップレンズ２０４と、情報記録層２０５ａの反射光を受光する光検出器２０７とを備える。レンズ２０４は、中心軸Ｘから外周に向かって屈折率が連続的に低下し且つ円柱形状を有する屈折率分布型光伝送体からなり、屈折率に波長分散を有し、長さが光束のそれぞれを対応するＣＤ２０５またはＤＶＤの情報記録層２０５ａに収束させるように設定される。ＣＤまたはＤＶＤは光入射側の面が共通の所定位置に配置される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに異なる複数の波長の光を使用する複数の光学的情報再生システムを共用するに際して、光学的情報記録媒体からの情報の読み取りのために使用される光ピックアップ及びそれに用いる光ピックアップレンズに関するものである。本発明は、例えば、ＣＤと略称されるディスク状記録媒体を用いた光学的情報再生システムとＤＶＤと略称されるディスク状記録媒体を用いた光学的情報再生システムとの複合システムに適用することができる。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
光学的情報記録媒体としてＣＤを用いた光学的情報再生システムが普及し初めてからかなりの時間が経過しており、更に、近年、光学的情報記録媒体としてＤＶＤを用いた光学的情報再生システムが浸透しつつある。また、ＣＤ及びＤＶＤを用いたシステムは、いずれも、当初の再生専用のものから近年では記録可能なものも普及段階にはいっている。
【０００３】
そして、特にパーソナルコンピュータの領域では、ＣＤとＤＶＤとの複合ドライブ（コンボドライブ）の搭載が標準仕様となりつつあり、即ちＣＤを用いた光学的情報再生システム（ＣＤに対する情報の記録のための手段を含むものであってもよい）とＤＶＤを用いた光学的情報再生システム（ＤＶＤに対する情報の記録のための手段を含むものであってもよい）との複合システムが採用されている。ＣＤを用いたシステムとＤＶＤを用いたシステムとでは使用する光の波長が異なり、ＣＤシステムでは７８０ｎｍの光が使用され、ＤＶＤシステムでは６５０ｎｍの光が使用される。また、従来のＤＶＤとは別の規格に基づく所謂「次世代ＤＶＤ」を用いた光学的情報再生システムでは、従来のＤＶＤ（以下、単に「ＤＶＤ」という）システムとも異なる波長（４００ｎｍ）の光が使用される。このように、一般的に、異なるシステムにおいては、使用する光の波長が異なる。
【０００４】
コンボドライブシステムにおける光ピックアップは、いくつかの方式のものが実用化されている。最も単純な方式は、複数システムのそれぞれに係る互いに異なる波長の光を発する光源を備えた２つの光ピックアップを併設するものである。また、複数システムのそれぞれに係る互いに異なる波長の光のうちの短かい方の波長の光（ＣＤ−ＤＶＤコンボドライブ系の場合には波長６５０ｎｍの光、ＤＶＤ−次世代ＤＶＤコンボドライブ系の場合には波長４００ｎｍの光）を用い、ピックアップレンズ（集光レンズ）より、使用される記録媒体のうちの情報記録層の光入射側に位置する光透過層が薄い方の記録媒体の情報記録層に焦点が位置するようにし、また、光路中に適宜のホログラム素子を配置し、これにより本来長波長の光を用いて読み取られる情報が記録され且つ厚い透過層を持つ記録媒体の情報記録層に焦点を結ぶようにするものもある。また、互いに異なる波長の光を発する２つ以上のレーザー光源あるいは波長可変レーザーを用い、単一のピックアップレンズと波長により結像位置を変更する補正光学素子とを用いるものも提案されている。
【０００５】
しかるに、上述の従来の複合システムのための光ピックアップは、通常の単一システムのための光ピックアップと比較して、構造が複雑であり、組み立てが煩雑なものとなっている。また、ホログラム素子や補正光学素子等の特殊な光学部品を別途使用するために、高価なものとなるという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、以上の様な従来の光ピックアップの有する問題点を解消し、構成が単純であり、特殊な光学部品を必要とせず、作製が容易な、複数システムに共用する光ピックアップ及びそれに用いる光ピックアップレンズを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
中心から外周に向かって屈折率が連続的に変化し且つ円柱形状を有する屈折率分布型光伝送体の焦点距離が光の波長により異なることを利用して、所定位置に配置される互いに異なる種類の複数の光学的情報記録媒体のそれぞれにつき、対応する波長の光を用いて情報記録層の記録情報を読み取るように前記屈折率分布型光伝送体の長さを設定してなることを特徴とする光ピックアップレンズ、
が提供される。
【０００８】
本発明の一態様においては、前記光ピックアップレンズは、前記所定位置に前記光学的情報記録媒体としてのＣＤを配置し且つ対応する７８０ｎｍの波長のレーザー光を使用した場合には前記ＣＤの情報記録層に焦点を持ち、且つ、前記所定位置に前記光学的情報記録媒体としてのＤＶＤを配置し且つ対応する６５０ｎｍの波長のレーザー光を使用した場合には前記ＤＶＤの情報記録層に焦点を持つ。
【０００９】
本発明の一態様においては、前記光ピックアップレンズは、前記所定位置に前記光学的情報記録媒体としてのＤＶＤを配置し且つ対応する６５０ｎｍの波長のレーザー光を使用した場合には前記ＤＶＤの情報記録層に焦点を持ち、且つ、前記所定位置に前記光学的情報記録媒体としての次世代ＤＶＤを配置し且つ対応する４００ｎｍの波長のレーザー光を使用した場合には前記次世代ＤＶＤの情報記録層に焦点を持つ。
【００１０】
本発明の一態様においては、前記光ピックアップレンズは、前記所定位置に前記光学的情報記録媒体としてのＣＤを配置し且つ対応する７８０ｎｍの波長のレーザー光を使用した場合には前記ＣＤの情報記録層に焦点を持ち、且つ、前記所定位置に前記光学的情報記録媒体としてのＤＶＤを配置し且つ対応する６５０ｎｍの波長のレーザー光を使用した場合には前記ＤＶＤの情報記録層に焦点を持ち、且つ、前記所定位置に前記光学的情報記録媒体としての次世代ＤＶＤを配置し且つ対応する４００ｎｍの波長のレーザー光を使用した場合には前記次世代ＤＶＤの情報記録層に焦点を持つ。
【００１１】
また、本発明によれば、
以上のような光ピックアップレンズと、前記光学的情報記録媒体のそれぞれに対応する波長の光を発する光源と、前記情報記録層から到来する反射光を受光する光検出器とを備えていることを特徴とする光ピックアップ、
が提供される。
【００１２】
更に、本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
複数の光学的情報再生システムで使用され互いに異なる波長の複数の光束を発する光源と、該光源から発せられる複数の光束のそれぞれを対応する前記複数の光学的情報再生システムのための光学的情報記録媒体の情報記録層に収束させる光ピックアップレンズと、前記情報記録層から到来する反射光を受光する光検出器とを備えた光ピックアップであって、
前記光ピックアップレンズは、中心から外周に向かって屈折率が連続的に低下し且つ円柱形状を有する屈折率分布型光伝送体からなり、屈折率に波長分散を有しており、長さが前記複数の光束のそれぞれを対応する前記光学的情報記録媒体の情報記録層に収束せしめるように設定されていることを特徴とする光ピックアップ、
が提供される。
【００１３】
本発明の一態様においては、前記複数の光学的情報再生システムのための光学的情報記録媒体は光入射側の面が共通の所定位置に配置される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は本発明による光ピックアップの一実施形態の構成を説明するための模式的構成図である。
【００１６】
図１において、２０１−１，２０１−２は互いに異なる発光波長のレーザー光源である。ＣＤ−ＤＶＤ複合システムの場合には、レーザー光源２０１−１としてＣＤ対応の７８０ｎｍの発光波長のものを使用し、レーザー光源２０１−２としてＤＶＤ対応の６５０ｎｍの発光波長のものを使用することができる。ＤＶＤ−次世代ＤＶＤ複合システムの場合には、レーザー光源２０１−１として次世代ＤＶＤ対応の４００ｎｍの発光波長のものを使用し、レーザー光源２０１−２としてＤＶＤ対応の６５０ｎｍの発光波長のものを使用することができる。
【００１７】
２０２はビームスプリッタであり、２０３はコリメータレンズである。レーザー光源２０１−１から発せられる光束の一部はビームスプリッタ２０２を透過しコリメータレンズ２０３により平行光束とされる。レーザー光源２０１−２から発せられる光束の一部はビームスプリッタ２０２により反射されてコリメータレンズ２０３により平行光束とされる。２０９はビームスプリッタであり、２０４は屈折率分布型光伝送体からなる光ピックアップレンズである。コリメータレンズ２０３からの平行光束の一部は、ビームスプリッタ２０９を透過して光ピックアップレンズ２０４に入射せしめられる。
【００１８】
屈折率分布型光伝送体からなる光ピックアップレンズ２０４は、中心から外周に向かって屈折率が連続的に低下するように変化し且つ円柱形状を有するものであり、屈折率に波長分散を有しており（即ち色収差を有しており）、従って焦点距離が光の波長により異なるものである。この焦点距離は、屈折率分布型光伝送体の長さ（光軸方向の寸法）に応じて変化する。本発明においては、後述のように屈折率分布型光伝送体の長さを設定する。
【００１９】
屈折率分布型光伝送体としては、イオン交換法等で作製される無機ガラス製のものや、あるいは拡散重合法等で作製されるプラスチック製のものを使用することができる。屈折率分布型光伝送体は、以下の式（１）に近似する屈折率分布を有する：
Ｎ（ｒ）＝ｎ_０＊（１−ｇ^２＊ｒ^２／２）・・・・（１）
ここで、ｎ_０は中心軸上の屈折率であり、ｇは屈折率分布定数であり、ｒは中心軸から半径方向の距離であり、Ｎは半径ｒの位置の屈折率である。
【００２０】
このような光伝送体中を、光は所定の周期を持って蛇行しながら進む。ここで、屈折率分布型光伝送体が光軸上屈折率ｎ_０と屈折率分布定数ｇとの波長分散に起因する色収差を有しているので、波長によって少しずつ異なる屈折率分布が与えられることになり、異なる波長の光が入射せしめられると、波長によって異なる蛇行周期を持って伝播する。従って、該光伝送体の光入射端面から入射された波長の異なる光は、それぞれ光出射端面から出射して異なる位置に集光されることとなる。
【００２１】
図１において、２０５は光学的情報記録媒体としてのディスクであり、該ディスクは情報の記録されている情報記録層２０５ａとその光入射側に位置する光透過層２０５ｂとを有する。記録媒体ディスク２０５の光入射側の面即ち光透過層２０５ａの表面は、光ピックアップレンズ２０４の光出射端面から距離Ｌ０の位置にある。また、情報記録層２０５ａは、光ピックアップレンズ２０４の光出射端面から距離Ｌ１の位置にある。
【００２２】
情報記録層２０５ａでの反射光は光ピックアップレンズ２０４を経てビームスプリッタ２０９に至り、ここでその一部が反射され検出レンズ２０６により収束せしめられ、光検出器２０７に入射する。ディスク２０５を回転させながら光検出器２０７の光電変換出力を得ることで、情報記録層２０５ａの記録情報を電気信号として再生することができる。
【００２３】
ＣＤ−ＤＶＤ複合システムにおいて、ディスク２０５としてＣＤが使用される場合には、ＣＤのための光学的情報再生システムを使用し、具体的にはＣＤ用のレーザー光源（たとえば２０１−１）を駆動して７８０ｎｍの波長の光を使用する。この場合、光透過層２０５ｂの厚さ（Ｌ１−Ｌ０）は１．１ｍｍである。また、ディスク２０５としてＤＶＤが使用される場合には、ＤＶＤのための光学的情報再生システムを使用し、具体的にはＤＶＤ用のレーザー光源（たとえば２０１−２）を駆動して６５０ｎｍの波長の光を使用する。この場合、光透過層２０５ｂの厚さ（Ｌ１−Ｌ０）は０．６ｍｍである。
【００２４】
他方、ＤＶＤ−次世代ＤＶＤ複合システムにおいて、ディスク２０５としてＤＶＤが使用される場合には、ＤＶＤのための光学的情報再生システムを使用し、具体的にはＤＶＤ用のレーザー光源（たとえば２０１−２）を駆動して６５０ｎｍの波長の光を使用する。この場合、光透過層２０５ｂの厚さ（Ｌ１−Ｌ０）は０．６ｍｍである。また、ディスク２０５として次世代ＤＶＤが使用される場合には、次世代ＤＶＤのための光学的情報再生システムを使用し、具体的には次世代ＤＶＤ用のレーザー光源（たとえば２０１−１）を駆動して４００ｎｍの波長の光を使用する。この場合、光透過層２０５ｂの厚さ（Ｌ１−Ｌ０）は０．１ｍｍである。
【００２５】
図２は、本実施形態における光ピックアップレンズの機能を説明するための模式図である。
【００２６】
光ピックアップレンズ２０４の中心軸（光軸）Ｘに対して垂直に、ディスク２０５が配置される。上記情報記録層２０５ａは、ディスクがＣＤ、ＤＶＤ及び次世代ＤＶＤの場合に、それぞれａ１，ａ２，ａ３である。また、上記光透過層２０５ｂは、ディスクがＣＤ、ＤＶＤ及び次世代ＤＶＤの場合に、それぞれｂ１（厚さＴ１＝１．１ｍｍ），ｂ２（厚さＴ２＝０．６ｍｍ），ｂ３（厚さＴ３＝０．１ｍｍ）である。
【００２７】
光ピックアップレンズ２０４の長さ（光軸方向寸法）は、使用される複数のディスク２０５のいずれが配置された場合においても、対応する波長の光を使用すれば当該ディスクの情報記録層２０５ａに焦点を結ぶように設定されている。即ち、各光源波長における結像位置の間隔がちょうどディスクの光透過層の厚さの差となるように、光ピックアップレンズ２０４の長さを設定する。例えばＣＤ−ＤＶＤ複合システムであれば結像位置の間隔が１．１−０．６＝０．５ｍｍとなるように設定した光ピックアップレンズ２０４を用い、例えばＤＶＤ−次世代ＤＶＤ複合システムであれば結像位置の間隔が０．６−０．１＝０．５ｍｍとなるように設定した光ピックアップレンズ２０４を用いる。
【００２８】
以上の実施形態は２つの光学的情報再生システムの複合システムであるが、本発明においてはＣＤ−ＤＶＤ−次世代ＤＶＤ複合システムのように３つの光学的情報再生システムの複合システムとすることも可能である。この場合、上記図１のビームスプリッタ２０２とコリメータレンズ２０３との間にもう一つのビームスプリッタを配置し、これにより第３のレーザー光源から発せられる光束の一部を反射させ、コリメータレンズ２０３により平行光束となすことができる。あるいは、光源として、複数の波長の光を発するものを用いることにより、使用ビームスプリッタの数を減らすことができる。この点は、上記図１の実施形態の場合も同様である。
【００２９】
以下、本発明の実施例を示す。
【００３０】
［実施例１］（ＣＤ−ＤＶＤ複合システム）
図１に関し説明した構成において、光源２０２−１として発光波長７８０ｎｍのＣＤ対応のものを使用し、光源２０２−２として発光波長６５０ｎｍのＤＶＤ対応のものを使用した。コリメータレンズ２０３により最大幅が０．８ｍｍとなるように光束をコリメートした。光ピックアップレンズ２０４として、直径０．９４ｍｍで、光軸方向長さ３．９０５ｍｍで、２つの波長の光に対して素子温度２０℃において屈折率分布定数ｇがそれぞれｇ１＝０．８６６及びｇ２＝０．８７６で且つ中心軸上屈折率ｎ_０がｎ_０１＝１．５０１、ｎ_０２＝１．５０９で且つ焦点距離がそれぞれｆ１＝３．１４ｍｍ、ｆ２＝２．６４ｍｍであった。
【００３１】
この複合システムでは、記録媒体ディスクとしてＣＤ及びＤＶＤのいずれを使用した場合においても、対応する波長の光を記録媒体ディスクの情報記録層にきれいに結像でき、双方の記録媒体ディスクについて記録情報の読み取りが可能であった。
【００３２】
［実施例２］（ＤＶＤ−次世代ＤＶＤ複合システム）
図１に関し説明した構成において、光源２０２−１として発光波長４００ｎｍの次世代ＤＶＤ対応のものを使用し、光源２０２−２として発光波長６５０ｎｍのＤＶＤ対応のものを使用した。コリメータレンズ２０３により最大幅が０．８ｍｍとなるように光束をコリメートした。光ピックアップレンズ２０４として、直径０．９４ｍｍで、光軸方向長さ４．１７５ｍｍで、２つの波長の光に対して素子温度２０℃において屈折率分布定数ｇがそれぞれｇ１＝０．９２２及びｇ２＝０．８７６で且つ中心軸上屈折率ｎ_０がｎ_０１＝１．５２２、ｎ_０２＝１．５０９で且つ焦点距離がそれぞれｆ１＝０．８３ｍｍ、ｆ２＝１．３３ｍｍであった。
【００３３】
この複合システムでは、記録媒体ディスクとして次世代ＤＶＤ及びＤＶＤのいずれを使用した場合においても、対応する波長の光を記録媒体ディスクの情報記録層にきれいに結像でき、双方の記録媒体ディスクについて記録情報の読み取りが可能であった。
【００３４】
［実施例３］（ＣＤ−ＤＶＤ−次世代ＤＶＤ複合システム）
図１に関し説明した構成に更にビームスプリッタ２０２とコリメータレンズ２０３との間にもう一つのビームスプリッタを配置し、次世代ＤＶＤ用の第３のレーザー光源（発光波長４００ｎｍ）を使用した。コリメータレンズ２０３により最大幅が０．８ｍｍとなるようにコリメートした。光ピックアップレンズ２０４として、直径０．９４ｍｍで、光軸方向長さ４．０３５ｍｍで、３つの波長の光に対して素子温度２０℃において屈折率分布定数ｇがそれぞれｇ１＝０．８６６、ｇ２＝０．８７６、ｇ３＝０．９２２で且つ中心軸上屈折率ｎ_０がｎ_０１＝１．５０１、ｎ_０２＝１．５０９、ｎ_０３＝１．５２２で且つ焦点距離がそれぞれｆ１＝２．０９０ｍｍ、ｆ２＝１．８２４ｍｍ、ｆ３＝１．０９１ｍｍであった。
【００３５】
この複合システムでは、記録媒体ディスクとしてＣＤ及びＤＶＤ及び次世代ＤＶＤのいずれを使用した場合においても、対応する波長の光を記録媒体ディスクの情報記録層にきれいに結像でき、双方の記録媒体ディスクについて記録情報の読み取りが可能であった。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、装置構成が単純であり、特殊な光学部品を必要とせず、作製が容易な、複数システムに共用する光ピックアップ及びそれに用いる光ピックアップレンズが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光ピックアップの一実施形態の構成を説明するための模式的構成図である。
【図２】本発明における光ピックアップレンズの機能を説明するための模式図である。
【符号の説明】
２０１−１，２０１−２レーザー光源
２０２ビームスプリッタ
２０３コリメータレンズ
２０４光ピックアップレンズ
２０５記録媒体ディスク
２０５ａ情報記録層
２０５ｂ光透過層
２０６検出レンズ
２０７光検出器
２０９ビームスプリッタ
ａ１，ａ２，ａ３情報記録層
ａ１，ａ２，ａ３光透過層
Ｘ光ピックアップレンズの中心軸（光軸）

Claims

中心から外周に向かって屈折率が連続的に変化し且つ円柱形状を有する屈折率分布型光伝送体の焦点距離が光の波長により異なることを利用して、所定位置に配置される互いに異なる種類の複数の光学的情報記録媒体のそれぞれにつき、対応する波長の光を用いて情報記録層の記録情報を読み取るように前記屈折率分布型光伝送体の長さを設定してなることを特徴とする光ピックアップレンズ。
前記所定位置に前記光学的情報記録媒体としてのＣＤを配置し且つ対応する７８０ｎｍの波長のレーザー光を使用した場合には前記ＣＤの情報記録層に焦点を持ち、且つ、前記所定位置に前記光学的情報記録媒体としてのＤＶＤを配置し且つ対応する６５０ｎｍの波長のレーザー光を使用した場合には前記ＤＶＤの情報記録層に焦点を持つことを特徴とする、請求項１に記載の光ピックアップレンズ。
前記所定位置に前記光学的情報記録媒体としてのＤＶＤを配置し且つ対応する６５０ｎｍの波長のレーザー光を使用した場合には前記ＤＶＤの情報記録層に焦点を持ち、且つ、前記所定位置に前記光学的情報記録媒体としての次世代ＤＶＤを配置し且つ対応する４００ｎｍの波長のレーザー光を使用した場合には前記次世代ＤＶＤの情報記録層に焦点を持つことを特徴とする、請求項１に記載の光ピックアップレンズ。
前記所定位置に前記光学的情報記録媒体としてのＣＤを配置し且つ対応する７８０ｎｍの波長のレーザー光を使用した場合には前記ＣＤの情報記録層に焦点を持ち、且つ、前記所定位置に前記光学的情報記録媒体としてのＤＶＤを配置し且つ対応する６５０ｎｍの波長のレーザー光を使用した場合には前記ＤＶＤの情報記録層に焦点を持ち、且つ、前記所定位置に前記光学的情報記録媒体としての次世代ＤＶＤを配置し且つ対応する４００ｎｍの波長のレーザー光を使用した場合には前記次世代ＤＶＤの情報記録層に焦点を持つことを特徴とする、請求項１に記載の光ピックアップレンズ。
請求項１〜４のいずれかに記載の光ピックアップレンズと、前記光学的情報記録媒体のそれぞれに対応する波長の光を発する光源と、前記情報記録層から到来する反射光を受光する光検出器とを備えていることを特徴とする光ピックアップ。
複数の光学的情報再生システムで使用され互いに異なる波長の複数の光束を発する光源と、該光源から発せられる複数の光束のそれぞれを対応する前記複数の光学的情報再生システムのための光学的情報記録媒体の情報記録層に収束させる光ピックアップレンズと、前記情報記録層から到来する反射光を受光する光検出器とを備えた光ピックアップであって、
前記光ピックアップレンズは、中心から外周に向かって屈折率が連続的に低下し且つ円柱形状を有する屈折率分布型光伝送体からなり、屈折率に波長分散を有しており、長さが前記複数の光束のそれぞれを対応する前記光学的情報記録媒体の情報記録層に収束せしめるように設定されていることを特徴とする光ピックアップ。
前記複数の光学的情報再生システムのための光学的情報記録媒体は光入射側の面が共通の所定位置に配置されることを特徴とする、請求項６に記載の光ピックアップ。