JP2009015986A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 異なる規格の光ディスクに設けられている信号記録層にレーザー光を集光させることが出来る対物レンズを備えた光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】 対物レンズ１０を光軸中心から外方に向かって同心円状に内方レンズ領域１０Ａ、中間レンズ領域１０Ｂ及び外方レンズ領域１０Ｃの３つの領域に分割し、前記内方レンズ領域１０Ａ及び外方レンズ領域１０Ｃの集光動作にて第１光ディスクの信号記録層にレーザー光を記録再生用スポットとして集光させ、前記中間レンズ領域１０Ｂの集光動作にて第２光ディスクの信号記録層にレーザー光を再生用スポットとして集光させる。【選択図】 図１

Description

本発明は、光ディスクに記録されている信号の読み出し動作や光ディスクに信号の記録動作を行う光ピックアップ装置に関する。

光ピックアップ装置から照射されるレーザー光を光ディスクの信号記録層に照射することによって信号の読み出し動作や信号の記録動作を行うことが出来る光ディスク装置が普及している。

光ディスク装置としては、ＣＤやＤＶＤと呼ばれる光ディスクを使用するものが一般に普及しているが、最近では記録密度を向上させた光ディスク、即ちＢｌｕ−ｒａｙ規格やＨＤ ＤＶＤ（High Density Digital Versatile Disk）規格の光ディスクを使用するものが開発されている。

斯かるＢｌｕ−ｒａｙ規格やＨＤ ＤＶＤ規格の光ディスクに記録されている信号の読み出し動作を行うレーザー光としては、波長が短いレーザー光、例えば波長が４０５ｎｍの青紫色光が使用されている。

Ｂｌｕ−ｒａｙ規格の光ディスクにおける信号記録層の上面に設けられている保護層の厚さ、即ち光ディスクの表面から信号記録層までの距離は、０．１ｍｍであり、この信号記録層から信号の読み出し動作を行うために使用される対物レンズの開口数は、０．８５と規定されている。

一方、ＨＤ ＤＶＤ規格の光ディスクにおける信号記録層の上面に設けられている保護層の厚さ、即ち光ディスクの表面から信号記録層までの距離は、０．６ｍｍであり、この信号記録層から信号の読み出し動作を行うために使用される対物レンズの開口数は、０．６５と規定されている。

前述したようにＢｌｕ−ｒａｙ規格の光ディスクとＨＤ ＤＶＤ規格の光ディスクとは保護層の厚みが異なることによって開口数が大きく相違するため、同一波長のレーザー光を放射するレーザーダイオードを兼用することが出来るものの同一の対物レンズを使用することは出来なかった。斯かる点を改良した対物レンズを使用する光ピックアップ装置が開発されている。（特許文献１参照。）
特開平１０−２２８６５９号公報

前述した特許文献には、対物レンズをリング状の丸レンズ領域により内側領域と外側領域の３つの領域に分割し、各領域の組み合わせによって規格の異なる光ディスクの信号記録層にレーザー光を集光させる技術が記載されている。しかしながら、斯かる技術は対物レンズと光ディスクの表面までの距離やレーザー光の使用目的を考慮していないので、光量不足や対物レンズの変位量が大きくなり、光ピックアップ装置におけるフォーカス制御動作を行う場合に問題が発生することになる。

本発明は、斯かる問題を解決することが出来る光ピックアップ装置を提供しようとするものである。

本発明は、レーザーダイオードから放射されるレーザー光が同一の光学部品にて構成される光路を通して入射されるともに該レーザー光を光ディスクの表面から信号記録層までの距離が短い第１光ディスク及び光ディスクの表面から信号記録層までの距離が長い第２光ディスクの信号記録層に集光させる対物レンズを備え、対物レンズを光軸中心から外方に向かって同心円状に内方レンズ領域、中間レンズ領域及び外方レンズ領域の３つの領域に分割し、前記内方レンズ領域及び外方レンズ領域の集光動作にて前記第１光ディスクの信号記録層にレーザー光を記録再生用スポットとして集光させ、前記中間レンズ領域の集光動作にて前記第２光ディスクの信号記録層にレーザー光を再生用スポットとして集光させるように構成されている。

また、本発明は、第１光ディスクの信号記録層がある位置及び第２光ディスクの信号記録層がある位置に同時にレーザー光が集光されるように各レンズ領域の曲率を設定したことを特徴とするものである。

そして、本発明は、外方レンズ領域の最外周位置を第１光ディスクの規格として設定される開口数と一致させ、中間レンズ領域の最外周位置を第２光ディスクの規格として設定される開口数と一致させたことを特徴とするものである。

また、本発明は、内方レンズ領域の最外周位置を第１光ディスクに対する記録特性及び第２光ディスクに対する再生特性に基づいて設定するようにしたことを特徴とするものである。

本発明の光ピックアップ装置は、対物レンズを光軸中心から外方に向かって同心円状に内方レンズ領域、中間レンズ領域及び外方レンズ領域の３つの領域に分割し、前記内方レンズ領域及び外方レンズ領域の集光動作にて前記第１光ディスクの信号記録層にレーザー光を記録再生用スポットとして集光させ、前記中間レンズ領域の集光動作にて前記第２光ディスクの信号記録層にレーザー光を再生用スポットとして集光させるようにしたので、即ち光ディスクの使用用途に対応させてレーザーの強度を設定するようにしたので、光量不足による問題が発生することはない。

また、本発明の光ピックアップ装置は、第１光ディスクの信号記録層がある位置及び第２光ディスクの信号記録層がある位置に同時にレーザー光が集光されるように各レンズ領域の曲率を設定したので、対物レンズと光ディスクの表面との距離を両光ディスク共略同一にすることが出来、その結果フォーカス制御動作のための対物レンズの変位量を必要最小限に抑えることが出来る。従って、対物レンズの変位動作によって光ディスクとの接触等を避けるための設計を安易に行うことが出来る。

そして、本発明の光ピックアップ装置は、外方レンズ領域の最外周位置を第１光ディスクの規格として設定される開口数と一致させ、中間レンズ領域の最外周位置を第２光ディスクの規格として設定される開口数と一致させたので、各規格に合致したレーザー光の集光動作を正確に行うことが出来る。

図１は本発明の光ピックアップ装置を示す概略図、図２は本発明に係る対物レンズと光ディスクとの関係を示す拡大図、図３は本発明に係る対物レンズをレーザー光の入射側から見た平面図である。

図１において、１は例えば波長が４０５ｎｍの青紫色光であるレーザー光を放射するレ
ーザーダイオード、２は前記レーザーダイオード１から放射されるレーザー光が入射される回折格子であり、レーザー光を０次光、＋１次光及び−１次光に分離する回折格子部２ａと入射されるレーザー光をＳ方向の直線偏光光に変換する１／２波長板２ｂとより構成されている。

３は前記回折格子２を透過したレーザー光が入射される偏光ビームスプリッタであり、Ｓ方向に偏光されたレーザー光を反射し、Ｐ方向に偏光されたレーザー光を透過させる制御膜３ａが設けられている。４は前記レーザーダイオード１から放射されたレーザー光の中の前記偏光ビームスプリッタ３を透過したレーザー光が照射される位置に設けられているモニター用光検出器であり、その検出出力は前記レーザーダイオード１から放射されるレーザー光の出力を制御するために使用されるように構成されている。

５は前記偏光ビームスプリッタ３の制御膜３ａにて反射されたレーザー光が入射される位置に設けられている１／４波長板であり、入射されるレーザー光を直線偏光光から円偏光光に変換する作用を成すものである。６は前記１／４波長板５を透過したレーザー光が入射されるコリメートレンズであり、入射されたレーザー光を平行光にする作用を成すとともに光ディスクＤの保護層による球面収差を補正する位置に設けられている。

７は前記コリメートレンズ６にて平行光に変換されたレーザー光が入射されるとともに該レーザー光を反射させる反射ミラーであり、後述するように光ディスクＤの信号記録層から反射された戻り光が入射されるとともに該戻り光を前記偏光ビームスプリッタ３の方向へ反射させる作用を成すように設けられている。

８は前記偏光ビームスプリッタ３に設けられている制御膜３ａを透過した戻り光が入射されるセンサーレンズであり、シリンドリカル面、平面、凹曲面または凸曲面等が入射面側及び出射面側に形成されている。斯かるセンサーレンズ８は戻り光に非点収差を発生させることによってフォーカス制御動作に使用されるフォーカスエラー信号を生成させるために設けられている。９は前記センサーレンズ８を通過した戻り光が集光されて照射される位置に設けられている光検出器であり、フォトダイオードが配列された４分割センサー等にて構成されている。斯かる光検出器９の構成及び非点収差法によるフォーカスエラー信号の生成動作等は周知であり、その説明は省略する。

１０は前記反射ミラー７にて反射されたレーザー光が入射されるとともに入射されたレーザー光を前記光ディスクＤに設けられている信号記録層に集光させる対物レンズであり、図３に示すように光軸中心から外方に向かって同心円状に内方レンズ領域１０Ａ、中間レンズ領域１０Ｂ(斜線にて示す領域)及び外方レンズ領域１０Ｃの３つの領域に分割されている。

斯かる構成において、内方レンズ領域１０Ａ及び外方レンズ領域１０Ｃに入射されるレーザー光は、同一の点に集光されるように、即ちレンズ球面の曲率が等しくなるように設定されている。また、図２に示すように外方レンズ領域１０Ｃの最外周位置は、第１光ディスク、例えばＢｌｕ−ｒａｙ規格の開口数である０．８５になる位置に設定され、中間レンズ領域１０Ｂの最外周位置は、第２光ディスク、例えばＨＤ ＤＶＤ規格の開口数である０．６５になる位置に設定されている。そして内方レンズ領域１０Ａの最外周位置は、内方レンズ領域１０Ａ及び外方レンズ領域１０Ｃによる集光動作によって生成されるスポットの光強度と中間レンズ領域１０Ｂによる集光動作によって生成されるスポットの光強度を考慮して設定されるが、本出願人による実験では０．５２程度の開口数になる位置が適していることが判った。

本発明に係る光ピックアップ装置は構成されているが、先ず図１を参照して光ピックア
ップ装置の動作について説明する。

光ディスクＤに記録されている信号の再生動作を行う場合には、レーザーダイオード１に駆動電流が供給され、該レーザーダイオード１から波長が４０５ｎｍのレーザー光が放射される。前記レーザーダイオード１から放射されたレーザー光は、回折格子２に入射され、該回折格子２を構成する回折格子部２ａによって０次光、＋１次光及び−１次光に分離されるとともに１／２波長板２ｂによってＳ方向の直線偏光光に変換される。前記回折格子２を透過したレーザー光は、偏光ビームスプリッタ３に入射され、該偏光ビームスプリッタ３に設けられている制御膜３ａにて反射されるとともに一部のレーザー光は透過してモニター用光検出器４に照射される。

前記モニター用光検出器４に照射されるレーザー光の強度は、前記レーザーダイオード１から放射されるレーザー光の強度に比例するため、該モニター用光検出器４から得られるモニター信号を利用してレーザーダイオード１へ供給される駆動電流の大きさを制御することによってレーザー光の強度を所望の強度になるように調整することが出来る。

前記制御膜３ａにて反射されたレーザー光は、１／４波長板５を通してコリメートレンズ６に入射され該コリメートレンズ６の働きによって平行光に変換される。前記コリメートレンズ６によって平行光に変換されたレーザー光は、反射ミラー７にて反射された後対物レンズ１０に入射される。前記対物レンズ１０に入射されたレーザー光は該対物レンズ１０の集光動作によって光ディスクＤの信号記録層にスポットとして照射されることになる。

また、前述した対物レンズ１０によるレーザー光の集光動作が行われるとき、信号記録層と光ディスクＤの信号入射面である表面との間にある保護層の厚みの相違によって球面収差が発生するが、本実施例に示したコリメートレンズ６を光路方向へ変位させることによってこの球面収差が最も少なくなるように調整することが出来る。斯かる調整動作は一般的に行われており、その説明は省略する。

前述した動作によってレーザー光の光ディスクＤに設けられている信号記録層への照射動作が行われるが、斯かる照射動作が行われるとき、該信号記録層から反射される戻り光が対物レンズ１０に対して光ディスクＤ側から入射される。前記対物レンズ１０に入射された戻り光は、反射ミラー７、コリメートレンズ６及び１／４波長板５を通して偏光ビームスプリッタ３に入射される。前記偏光ビームスプリッタ３に入射される戻り光は、Ｐ方向の直線偏光光に変換されているので、該偏光ビームスプリッタ３に設けられている制御膜３ａを透過することになる。

前記制御膜３ａを透過したレーザー光の戻り光は、センサーレンズ８に入射され、該センサーレンズ８の働きによって非点収差が発生せしめられる。前記センサーレンズ８によって非点収差が発生せしめられた戻り光は、該センサーレンズ８の集光動作によって光検出器９に設けられている４分割センサー等のセンサー部に照射される。このようにして戻り光が光検出器９に照射される結果、該光検出器９に組み込まれているセンサー部に照射されるスポット形状の変化を利用して周知のようにフォーカスエラー信号の生成動作が行われる。斯かるフォーカスエラー信号を利用して対物レンズ１０を光ディスクＤの信号面方向へ変位させることによってフォーカス制御動作を行うことが出来る。

また、本実施例では説明しないが、回折格子２によって生成される＋1次光と−1次光を利用した周知のトラッキング制御動作を行うことが出来るように構成されており、斯かる制御動作を行うことによって光ディスクＤに記録されている信号の読み取り動作が行われることになる。

以上に説明したように図１に示した構成の光ピックアップ装置における信号の再生動作等は行われるが、次に本発明の要旨である対物レンズ１０の作用について図２を参照して説明する。

図２において、Ｌ１は光ディスクのレーザー光入射面である表面Ｓから信号記録層までの距離が短い規格である第１光ディスクに設けられている第１信号記録層であり、Ｌ２は光ディスクのレーザー光入射面である表面Ｓから信号記録層までの距離が長い規格である第２光ディスクに設けられている第２信号記録層である。

本発明では、対物レンズ１０と第１光ディスクの表面Ｓとの間の距離及び該対物レンズ１０と第２光ディスクの表面Ｓとの間の距離は、略同一になるように設定されている。従って、図２に示すように第１光ディスクと第２光ディスクとは対物レンズ１０に対して略同一の位置にあり、光ディスクＤとして図示している。

図２の実線で示す光線より明らかなように対物レンズ１０に設けられている内方レンズ領域１０Ａ及び外方レンズ領域１０Ｃに入射されるレーザー光は、両レンズ領域１０Ａ及び１０Ｃによる集光動作によって第１信号記録層Ｌ１上に集光され、中間レンズ領域１０Ｂに入射されるレーザー光は、該レンズ領域による集光動作によって第２信号記録層Ｌ２上に集光されるように構成されている。

前述したように対物レンズ１０に設けられている内方レンズ領域１０Ａ及び外方レンズ領域１０Ｃによる集光動作によって第１光ディスクに設けられている第１信号記録層Ｌ１に対するレーザー光の集光動作は行われるが、外方レンズ領域１０Ｃの最外周位置を第１光ディスクの規格に対応させた開口数になるように設定しているため、前記第１信号記録層Ｌ１上に良好なレーザー光のスポットを形成することが出来る。

また、前述したように対物レンズ１０に設けられている中間レンズ領域１０Ｂによる集光動作によって第２光ディスクに設けられている第２信号記録層Ｌ２に対するレーザー光の集光動作は行われるが、中間レンズ領域１０Ｂの最外周位置を第２光ディスクの規格に対応させた開口数になるように設定しているため、前記第２信号記録層Ｌ２上に良好なレーザー光のスポットを形成することが出来る。

光ディスクＤとしては、信号記録層に記録されている信号の再生動作を行う再生用光ディスクと該信号記録層に記録されている信号の再生動作だけでなく該信号記録層に信号を記録する記録用ディスクとがある。そして、信号記録層に記録されている信号の再生動作を行うレーザー光の強度に対して信号の記録動作を行うレーザー光の強度は大きくする必要がある。

本発明の光ピックアップ装置は、斯かる点に鑑みて成されたものである。即ち、対物レンズ１０に設けられている内方レンズ領域１０Ａ及び外方レンズ領域１０Ｃによる集光動作によって集光されるレーザー光の強度を中間レンズ領域１０Ｂによる集光されるレーザー光の強度より強くすることによって内方レンズ領域１０Ａ及び外方レンズ領域１０Ｃによる集光動作によって集光されるレーザー光を記録再生用のスポットとして利用し、中間レンズ領域１０Ｂによる集光動作によって集光されるレーザー光を再生用のスポットとして利用するように構成されている。

このように内方レンズ領域１０Ａ及び外方レンズ領域１０Ｃによる集光動作によって集光されるレーザー光を記録再生用のスポットとして利用し、中間レンズ領域１０Ｂによる集光動作によって集光されるレーザー光を再生用スポットとして利用するようにしたので
、記録再生用の光ディスクとして第１光ディスクを使用し、再生用の光ディスクとして第２光ディスクを使用するように構成された光ディスク装置の光ピックアップ装置として使用することが出来る。従って、本発明の光ピックアップ装置は、規格の異なる光ディスクを普及させる場合に大きな効果を奏するものである。

前述したように内方レンズ領域１０Ａ、中間レンズ領域１０Ｂ及び外方レンズ領域１０Ｃの開口数は設定されているが、レーザーダイオード１から放射されるレーザー光の強度、第１光ディスクに対する記録再生動作及び第２光ディスクに対する再生動作を行うために必要なレーザー強度を得るために開口数は種々選択設定することは勿論可能である。

本発明の光ピックアップ装置を示す概略図である。 本発明に係る対物レンズと光ディスクとの関係を示す拡大図である。 本発明に係る対物レンズをレーザー光の入射側から見た平面図である。

符号の説明

１ レーザーダイオード
２ 回折格子
３ 偏光ビームスプリッタ
６ コリメートレンズ
１０ 対物レンズ
１０Ａ 内方レンズ領域
１０Ｂ 中間レンズ領域
１０Ｃ 外方レンズ領域

Claims (4)

1. レーザーダイオードから放射されるレーザー光が同一の光学部品にて構成される光路を通して入射されるともに該レーザー光を光ディスクの表面から信号記録層までの距離が短い第１光ディスク及び光ディスクの表面から信号記録層までの距離が長い第２光ディスクの信号記録層に集光させる対物レンズを備えた光ピックアップ装置であり、対物レンズを光軸中心から外方に向かって同心円状に内方レンズ領域、中間レンズ領域及び外方レンズ領域の３つの領域に分割し、前記内方レンズ領域及び外方レンズ領域の集光動作にて前記第１光ディスクの信号記録層にレーザー光を記録再生用スポットとして集光させ、前記中間レンズ領域の集光動作にて前記第２光ディスクの信号記録層にレーザー光を再生用スポットとして集光させるようにしたことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 第１光ディスクの信号記録層がある位置及び第２光ディスクの信号記録層がある位置に同時にレーザー光が集光されるように各レンズ領域の曲率を設定したことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
3. 外方レンズ領域の最外周位置を第１光ディスクの規格として設定される開口数と一致させ、中間レンズ領域の最外周位置を第２光ディスクの規格として設定される開口数と一致させたことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
4. 内方レンズ領域の最外周位置を第１光ディスクに対する記録特性及び第２光ディスクに対する再生特性に基づいて設定するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ装置。

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