JPH08255372A - 光ピックアップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で所定部の厚さが異なる２種類の
光ディスクから情報を再生可能な光ピックアップを提供
する。 【構成】 キューブ１０４は光軸に一致する中心Ｏの回
りを回動可能であり、また、その４５°斜め方向には表
面と裏面に反射面１０４ａ、１０４ｂを有する立ち上げ
ミラーが設けられている。さらに、キューブ１０４の反
射面１０４ａ側の内、ディスクＤ１、Ｄ２に対向する表
面は凹面状（凹レンズ１０４ｃ）に形成され、他の表面
は平面で形成されている。対物レンズ１０６の合焦位置
は、凹レンズ１０４ｃが光路に配置されない場合には対
物レンズ１０６側に近づいてｔ＝０．６ｍｍ厚ディスク
Ｄ２の記録層Ｄ２ｂ上に合焦し、他方、凹レンズ１０４
ｃが光路に配置された場合には対物レンズ１０６より遠
くなってｔ＝１．２ｍｍ厚ディスクＤ１の記録層Ｄ１ｂ
上に合焦する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ピックアップに関
し、特に光ビームが入射する光ディスクの入射端面から
ピットが形成され記録層表面に至る厚さｔが異なる２種
類の光ディスクから情報を読み出し可能な所謂２焦点の
光ピックアップに関し、例えば厚さｔ＝１．２ｍｍの低
密度光ディスクとｔ＝０．６ｍｍの高密度光ディスクに
対して互換性を有する光ピックアップに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ビームが入射する光ディスクの
入射端面からピットが形成され記録層表面に至る厚さｔ
＝１．２ｍｍ厚ディスクとｔ＝０．６厚ｍｍディスクに
対して互換性を有する２焦点の光ピックアップとしては
例えばホログラム方式が提案され、この技術は （１）"DUAL FOCUS OPTICAL HEAD FOR 0.6mm AND 1.2mm
DISK"OPTICAL REVIEW VOL.1 No. 1 (1994) 27-29 （２）"DUAL FOCUS OPTICAL HEAD FOR 0.6mm AND 1.2mm
DISK"Optical Data Storage Topical Meeting 1994 MA
Y 16-18 （３）" ２焦点光ヘッド”平成６年 第２回 光ディス
ク懇談会 '95.6.7 などに開示されている。このホログラム方式では、１つ
の光源（＝１つの波長）を用い、ホログラム素子で０次
と１次の回折光を発生させ、光軸上で位置の異なるスポ
ットを印加し、厚さｔに応じてスポットをディスク上に
合焦させ、反射光は単一の光検出器で検出するように構
成されている。

【０００３】また、他の従来例としては、特開平６−３
２５４０５号公報の図１などには、２つの光源（＝２波
長）を用いた方式が提案され、さらに同公報の図４８な
どには１つの光源（１波長）を用いるとともに光学レン
ズを光路に対して挿脱可能にした方式が提案されてい
る。

【０００４】図５はこの１波長・光学レンズ挿脱方式の
従来例を示し、補正素子４５として例えば凸レンズが光
路に対して挿脱可能なように光路と直交方向（図の矢印
方向）に移動可能である。図５において、ディスクＤ１
がｔ＝１．２ｍｍの低密度光ディスクの場合には補正素
子４５が光路上に存在せず、光源２からの光ビームがコ
リメータレンズ１２、ビーム整形プリズム１３、ビーム
スプリッタ５、１／４波長板７、ミラー４２を通過後、
対物レンズ８により、ディスクＤ１の基板Ｄ１ａを通し
て記録層Ｄ１ｂ上に微小スポット光が形成される。

【０００５】そして、ディスクＤ１の記録層Ｄ１ｂによ
り反射した光ビームは、対物レンズ８、ミラー４２、１
／４波長板７を通り、ビームスプリッタ５により反射さ
れ、集光レンズ２６、凹レンズ２７、円柱レンズ２８を
通って光検出器１１に入射する。これに対し、ディスク
Ｄ１がｔ＝０．６ｍｍの高密度光ディスクの場合には補
正素子４５として凸レンズが光路に配置され、したがっ
て、対物レンズ８の合焦位置が対物レンズ８に近づくの
で、ディスクＤ１の基板Ｄ１ａの厚さｔが小さくても記
録層Ｄ１ｂ上に微小スポット光が形成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】

（１）しかしながら、上記ホログラム方式では、１つの
光源（＝１つの波長）を用い、厚さｔに応じて異なるス
ポットをディスク上に合焦させるように構成されている
ので、次のような問題点がある。

【０００７】・光利用効率を上げられない。１次出射回
折効率が出射時には２９％、入射時には３０％であり、
総合の効率が往復では８．７％となるので、通常の読み
取りに対して１／１０％程度の反射光強度しか得られな
い。したがって、光センサ上に光パワーを１０μＷ程度
にするためにはレーザダイオード（ＬＤ）の出射光の利
用効率を高くする必要があり、このためにはビーム整形
プリズムを必要とし、また、ＬＤの水平、垂直方向の発
散角の比（アスペクト比）を「１」に近くする必要があ
る。しかしながら、ＬＤの構造と自励発振構造のために
実現可能な値は８°、３２°程度であり、また、ＬＤの
非点収差を無視できる構造にするためには低ＮＡ（開口
数）のコリメータレンズが必要になるので、ホログラム
素子方式の光効率の問題は重要である。

【０００８】・部品が複雑で開発費用が高くなる。ホロ
グラム素子を作成するためにはそのマスクを電子描画で
形成する必要があり、また、波長依存性の対策が必須と
なる。

【０００９】・サーボ検出信号の疑似信号対策部を必要
とし、回路が複雑になる。サーボ検出信号においてｔ＝
０．６ｍｍ厚ディスクを再生する時にフォーカスサーチ
動作を行うと、光軸上で先行した位置にあるｔ＝１．２
ｍｍ厚ディスクの読み取りスポットがｔ＝０．６ｍｍ厚
ディスクの信号面で時間的に先行して合焦するので、非
点収差誤差検出系でレベルが低いＳカーブを事前に形成
する。この位置は正規の合焦位置ではないので、対物レ
ンズをディスクに近づける動作を継続させる制御などの
工夫が通常のサーボ制御回路に更に必要になる。さもな
いと、誤った位置にフォーカスサーボが引き込まれると
いう不具合が発生する。

【００１０】・取付け寸法の許容度が狭くなる。将来的
にはホログラム素子と対物レンズは一体加工されると思
われるが、それまではホログラム素子と対物レンズは別
素子であるので、高度な組み立て精度を必要とする。 ・波長変動 特定の波長で設計されるので、波長が変動すると回折効
率などの特性が変動し、その変動を考慮して補償を行わ
なければならないために色収差補正を必要とし、複雑に
なる。

【００１１】（２）特開平６−３２５４０５号公報に示
される２光源方式では、それぞれの光源用の光学素子が
別途必要になり、大型化、重量化する。 （３）図５に示す１波長・光学レンズ挿脱方式では上記
（１）（２）の問題点は解決することができるが、次の
ような問題がある。補正素子４５を光路と直交方向すな
わち直線方向に移動させるので、可動距離範囲内の精度
が重要となり、また、その調整工数が多くなる。さら
に、レンズの中心を光軸に完全に一致するように、ま
た、レンズが光軸に対して傾斜しないようにしなければ
ならない。さらに、直線運動での駆動力は可動部の位置
に比例するため、大きな駆動力を必要とする。

【００１２】本発明は上記従来の問題点に鑑み、簡単な
構成で厚さｔが異なる２種類の光ディスクから情報を再
生することができる光ピックアップを提供することを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、第１の角度と第２の角度の間で回動可能に
配置され、第１の角度のとき光源と対物レンズにより形
成される光学系の光路内にレンズ部が配置され、第２の
角度のとき光路外にレンズ部が配置されるよう構成され
た回転レンズ手段を設け、レンズ手段を第１の角度と第
２の角度の間で回転させるようにしている。また、有キ
ューブ状に形成され、光ビームの光軸を回動軸として少
なくとも１８０°の角度範囲で回動可能であって、表面
と裏面にそれぞれ反射面が形成された立ち上げミラーに
より光ビームを反射するとともに、前記反射面の反射方
向のそれぞれに形成された２つのレンズ系により当該反
射面により反射された光ビームを異なる屈折力で屈折す
るキューブ状光学系を設け、光ディスクの所定部の厚さ
ｔに応じて前記２つのレンズ系の一方が光路に配置され
るようにキューブ状光学系を回動させることにより対物
レンズの合焦位置を移動させるように構成することは本
発明の好ましい態様である。

【００１４】すなわち、本発明によれば光ビームを出射
する光源と、前記光ビームを集光する対物レンズと、第
１の角度と第２の角度の間で回動可能に配置され、前記
第１の角度のとき前記光源と前記対物レンズにより形成
される光学系の光路内にレンズ部が配置され、前記第２
の角度のとき前記光路外に前記レンズ部が配置されるよ
う構成された回転レンズ手段と、前記レンズ手段を前記
第１の角度と前記第２の角度の間で回転させる手段と
を、有する光ピックアップが提供される。

【００１５】すなわち、本発明によれば、光ビームを出
射する光源と、キューブ状に形成され、前記光ビームの
光軸に交差する軸を中心に少なくとも１８０°の角度範
囲で回動可能であって、表面と裏面にそれぞれ反射面が
形成された立ち上げミラーにより前記光ビームを反射す
るとともに、前記反射面の反射方向のそれぞれに形成さ
れた２つのレンズ系により当該反射面により反射された
光ビームを異なる屈折力で屈折するキューブ状光学系
と、前記キューブ状光学系の前記２つのレンズ系の一方
により屈折された光ビームを光ディスク上に集光する対
物レンズと、光ディスクの所定部の厚さに応じて前記２
つのレンズ系の一方が光路に配置されるように前記キュ
ーブ状光学系を回動させることにより前記対物レンズの
合焦位置を移動させるキューブ駆動機構とを有する光ピ
ックアップが提供される。

【００１６】

【作用】本発明では、光ディスクの所定部の厚さｔに応
じて第１の角度のとき光源と対物レンズにより形成され
る光学系の光路内にレンズ部が配置され、第２の角度の
とき光路外にレンズ部が配置されるよう構成するか、又
は２つのレンズ系の一方が光路に配置されるようにキュ
ーブ状光学系を回動させることにより対物レンズの合焦
位置を移動させるので、従来例のようなホログラム素
子、２光源方式、１光源・光学レンズ直線方向挿脱方式
に比べて簡単な構成で所定部の厚さｔが異なる２種類の
光ディスクからの再生を行うことができる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明に係る光ピックアップの一実
施例を概略的に示す構成図、図２は図１のキューブの回
動機構を示す説明図、図３は図１のキューブのストッパ
を示す説明図、図４は図１（ａ）（ｂ）の光学系を比較
した説明図である。

【００１８】図１（ａ）はｔ＝１．２ｍｍの低密度光デ
ィスクＤ１から再生する場合を示し、図１（ｂ）はｔ＝
０．６ｍｍの高密度光ディスクＤ２から再生する場合を
示している。ここで、対物レンズ１０６に対するディス
クＤ１の基板Ｄ１ａの距離とディスクＤ２の基板Ｄ２ａ
のそれは同一であり、また、ディスクＤ１の記録層Ｄ１
ｂの距離とディスクＤ２の記録層Ｄ２ｂのそれは厚さｔ
に応じて異なる。図１において、ＬＤ１０１が出射する
光ビームの光路にはビームスプリッタ１０２と、コリメ
ータ１０３とキューブ１０４が配置されている。

【００１９】キューブ１０４は光軸に一致する中心Ｏの
回りを回動可能であり、また、その４５°斜め方向には
表面と裏面に反射面１０４ａ、１０４ｂを有する立ち上
げミラーが設けられている。さらに、キューブ１０４の
反射面１０４ａ側の内、ディスクＤ１、Ｄ２に対向する
表面は凹面状（凹レンズ１０４ｃ）に形成され、他の表
面は平面で形成されている。ここで、凹レンズ１０４ｃ
はディスクＤ１の厚さｔに対応する負の屈折力を有し、
また、キューブ１０４の他の表面には屈折力がない。こ
のキューブ１０４は図２に示すようにモータ１１０によ
り中心Ｏの回りを回動可能であり、また、図３に示すよ
うに１８０°回動した時にストッパ１１１、１１２に当
接して回動位置が位置決めされるように構成されてい
る。

【００２０】図１に戻り、反射面１０４ａ、１０４ｂに
より反射される光路にはλ／４板１０５と対物レンズ１
０６とディスクＤ１、Ｄ２が配置され、また、ビームス
プリッタ１０２により反射される光路にはシリンドリカ
ル１０７と光センサ１０８が配置されている。

【００２１】このような構成において、ｔ＝１．２ｍｍ
の低密度光ディスクＤ１を再生する場合には、図１
（ａ）に示すようにキューブ１０４の反射面１０４ａ及
び凹レンズ１０４ｃがディスクＤ１に対向するようにキ
ューブ１０４が回動して位置決めされる。この場合に
は、ＬＤ１０１が出射する光ビームがビームスプリッタ
１０２を通過してコリメータ１０３により平行化され、
次いでキューブ１０４の反射面１０４ａにより９０°の
角度で反射され、次いで凹レンズ１０４ｃによりその負
の屈折力に応じて拡散され、次いでλ／４板１０５を通
過して対物レンズ１０６によりディスクＤ１の基板Ｄ１
ａを通して記録層Ｄ１ｂ上に微小スポット光が形成され
る。

【００２２】そして、ディスクＤ１の記録層Ｄ１ｂによ
り反射した光ビームは、対物レンズ対物レンズ１０６に
より集光され、次いでλ／４板１０５を通過して凹レン
ズ１０４ｃにより平行化され、キューブ１０４の反射面
１０４ａにより９０°の角度で反射され、次いでコリメ
ータ１０３により集光され、次いでビームスプリッタ１
０２により９０°の角度で反射され、次いでシリンドリ
カルレンズ１０７により光センサ１０８の受光面に結像
される。

【００２３】他方、ｔ＝０．６ｍｍの高密度光ディスク
Ｄ２から再生する場合には、図１（ｂ）に示すようにキ
ューブ１０４の反射面１０４ｂがディスクＤ１に対向す
るようにキューブ１０４が回動して位置決めされる。こ
の場合には、ＬＤ１０１が出射する光ビームがビームス
プリッタ１０２を通過してコリメータ１０３により平行
化され、次いでキューブ１０４の反射面１０４ｂにより
９０°の角度で反射されてキューブ１０４により発散や
収束が行われることなくキューブ１０４を通過し、次い
でλ／４板１０５を通過して対物レンズ１０６によりデ
ィスクＤ２の基板Ｄ２ａを通して記録層Ｄ２ｂ上に微小
スポット光が形成される。

【００２４】そして、ディスクＤ２の記録層Ｄ２ｂによ
り反射した光ビームは、対物レンズ対物レンズ１０６に
より平行化され、次いでλ／４板１０５を通過し、次い
でキューブ１０４の反射面１０４ｂにより９０°の角度
で反射されてキューブ１０４により発散や収束が行われ
ることなくキューブ１０４を通過し、次いでコリメータ
１０３により集光され、次いでビームスプリッタ１０２
により９０°の角度で反射され、次いでシリンドリカル
レンズ１０７により光センサ１０８の受光面に結像され
る。

【００２５】図４を参照してこの光学系の具体例につい
て説明する。先ず、凹レンズ１０４ｃが光路に配置され
ない場合には、図４（ａ）に示すように対物レンズ１０
６としてｆ＝２．８ｍｍ、ＮＡ＝０．６の光学系が構成
される。この場合の対物レンズ１０６の合焦位置は、凹
レンズ１０４ｃが光路に配置された図４（ｂ）に示す光
学系より対物レンズ１０６側に近づくのでｔ＝０．６ｍ
ｍ厚ディスクＤ２の記録層Ｄ２ｂ上に合焦する。

【００２６】これに対し、図４（ｂ）に示すように凹レ
ンズ１０４ｃが光路に配置された場合には、凹レンズ１
０４ｃの焦点距離ｆが３６．９ｍｍ、凹レンズ１０４ｃ
の焦点と対物レンズ１０６との間の距離が４８ｍｍ、比
較的低いＮＡの光学系が構成され、この場合には対物レ
ンズ１０６の合焦位置が対物レンズ１０６より遠くなる
のでｔ＝１．２ｍｍ厚ディスクＤ１の記録層Ｄ１ｂ上に
合焦する。

【００２７】したがって、上記実施例によれば、キュー
ブ１０４の斜め方向に立ち上げミラー（反射面１０４
ａ、１０４ｂ）を設けるとともに一方の反射面１０４ａ
側にのみ凹レンズ１０４ｃを形成し、キューブ１０４を
回転させることにより凹レンズ１０４ｃを光路に対して
挿脱可能なように構成したので、ｔ＝１．２ｍｍ厚ディ
スクＤ１とｔ＝０．６ｍｍ厚ディスクＤ２に対して互換
性を有する。

【００２８】この場合、キューブ１０４を回転させるの
で、ｔ＝１．２ｍｍ厚とｔ＝０．６ｍｍ厚のディスクに
対する光学系が完全に共存し、したがって、従来例（図
５）のように光路と直交方向に挿脱可能とする構成より
調整工数を低減することができる。さらに、この回転方
式では初期調整後は、光軸と凹レンズ１０４ｃの中心と
の精度、及び傾斜角度が回転角の精度で決まるので組み
立て精度を長時間保持することができる。すなわち、本
実施例の反射面１０４ａ、１０４ｂは常に光軸と交差し
ているので角度調整は反射面１０４ａ、１０４ｂについ
てのみ行えばよく、また、回転中心の調整をすれば角度
精度は部品の精度のみにより確保することができる。さ
らに、回転体の慣性モーメントはその質量は直接対応す
るのでなく、回転中心からの半径とその点の質量の集積
和となり、従来例の直線移動方式よりは少ない駆動力で
駆動することができる。

【００２９】ここで、上記実施例では、回転キューブ１
０４の凹レンズ１０４ｃと凹レンズ無し（屈折力無し）
の組み合わせで対物レンズ１０６の合焦位置をずらした
が、対物レンズに拡散光束を入射させる作用の構成なら
ばどのような組み合わせでもよく、例えばレンズ無し＋
凸レンズ、屈折力が異なる２つの凸レンズ又は凹レンズ
のような組み合わせでよい。また、ｔ＝１．２ｍｍの低
密度光ディスクの再生時は低ＮＡが信号特性上よく、Ｎ
Ａを決定するための絞りを光路中に設けてもよい。

【００３０】したがって、本発明によれば、請求項１及
び２記載の発明の他に次のような光ピックアップが得ら
れる。 （１）請求項２において、前記２つのレンズ系の一方が
凹レンズ、他方が屈折力無しであることを特徴とする光
ピックアップ。 （２）請求項２において、前記２つのレンズ系の一方が
屈折力無し、他方が凸レンズであることを特徴とする光
ピックアップ。 （３）請求項２において、前記２つのレンズ系が屈折力
が異なる凸レンズであることを特徴とする光ピックアッ
プ。 （４）請求項２において、前記２つのレンズ系が屈折力
が異なる凹レンズであることを特徴とする光ピックアッ
プ。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
ディスクの所定部の厚さに応じて第１の角度のとき光源
と対物レンズにより形成される光学系の光路内にレンズ
部が配置され、第２の角度のとき光路外にレンズ部が配
置されるようにするか、又は光ディスクの所定部の厚さ
に応じて２つのレンズ系の一方が光路に配置されるよう
にキューブ状光学系を回動させることにより対物レンズ
の合焦位置を移動させるので、従来例のようなホログラ
ム素子、２光源方式、１光源・光学レンズ直線方向挿脱
方式に比べて簡単な構成で所定部の厚さが異なる２種類
の光ディスクから情報を再生することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光ピックアップの一実施例を概略
的に示す構成図である。

【図２】図１のキューブの回動機構を示す説明図であ
る。

【図３】図１のキューブのストッパを示す説明図であ
る。

【図４】図１（ａ）（ｂ）の光学系を比較した説明図で
ある。

【図５】従来の２焦点光ピックアップを示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１０１ レーザダイオード（光源） １０４ キューブ（キューブ状光学系） １０４ａ，１０４ｂ 反射面，立ち上げミラー １０４ｃ 凹レンズ １０６ 対物レンズ Ｄ１，Ｄ２ 光ディスク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを出射する光源と、 前記光ビームを集光する対物レンズと、 第１の角度と第２の角度の間で回動可能に配置され、前
   記第１の角度のとき前記光源と前記対物レンズにより形
   成される光学系の光路内にレンズ部が配置され、前記第
   ２の角度のとき前記光路外に前記レンズ部が配置される
   よう構成された回転レンズ手段と、 前記レンズ手段を前記第１の角度と前記第２の角度の間
   で回転させる手段とを、 有する光ピックアップ。
2. 【請求項２】 光ビームを出射する光源と、 キューブ状に形成され、前記光ビームの光軸に交差する
   軸を中心に少なくとも１８０°の角度範囲で回動可能で
   あって、表面と裏面にそれぞれ反射面が形成された立ち
   上げミラーにより前記光ビームを反射するとともに、前
   記反射面の反射方向のそれぞれに形成された２つのレン
   ズ系により当該反射面により反射された光ビームを異な
   る屈折力で屈折するキューブ状光学系と、 前記キューブ状光学系の前記２つのレンズ系の一方によ
   り屈折された光ビームを光ディスク上に集光する対物レ
   ンズと、 光ディスクの所定部の厚さに応じて前記２つのレンズ系
   の一方が光路に配置されるように前記キューブ状光学系
   を回動させることにより前記対物レンズの合焦位置を移
   動させるキューブ駆動機構とを有する光ピックアップ。