JPH10149563A - 光学ピックアップ及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数を増加させずに、小型且つ軽量に構
成されると共に、光ビームの有害な非点収差を除去でき
る光学ピックアップ及びこれを利用した光ディスク装置
を提供すること。 【解決手段】 光源２１から出射された光ビームを光デ
ィスク１１の信号記録面上に集束させる光集束手段２６
と、上記光源と光集束手段との間で、光源からの光ビー
ムを透過させ、且つ光ディスクからの戻り光ビームを反
射させる光分離手段２３ａと、上記光源と光集束手段と
の間に配設された非点収差補正手段２３と、上記光分離
手段で反射された光ディスクの信号記録面からの戻り光
ビームを受光する受光部を有する光検出器２９とを含
む。そして、前記非点収差補正手段２３が、光軸に対し
て斜めに配設された平行平板により構成されており、上
記光分離手段２３ａが、この平行平板の光ディスク側の
表面に形成された光分離膜である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク，光磁
気ディスク，相変化型ディスク等の光学式ディスク（以
下、「光ディスク」という）の信号を記録及び／又は再
生するための光学ピックアップ、及びこの光学ピックア
ップを備えた光ディスク装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ディスク用の光学ピックアップ
は、例えば図４に示すように構成されている。図４にお
いて、光学ピックアップ１は、光源としての半導体レー
ザ素子２から出射された光ビームの光路中に順次に配設
された、グレーティング３ａ，非点収差補正板３ｂ，ビ
ームスプリッタ４，コリメータレンズ５，プリズムミラ
ー６及び対物レンズ７と、ビームスプリッタ４で反射さ
れた光ディスクからの戻り光ビームの分離光路中に順次
に配設されたウォラストンプリズム４ａ，マルチレンズ
４ｂ及び光検出器８とから構成されている。

【０００３】このような構成の光学ピックアップ１にお
いては、半導体レーザ素子２からの光ビームは、グレー
ティング３ａ，非点収差補正板３ｂ，ビームスプリッタ
４を順次通過し、コリメータレンズ５によって平行光に
変換された後、プリズムミラー６によって光ディスクの
方向に光路を折曲げられて、対物レンズ７により光ディ
スクの信号記録面に照射される。そして、この信号記録
面で反射された戻り光ビームは、再び対物レンズ７，プ
リズムミラー６及びコリメータレンズ５を介して、ビー
ムスプリッタ４に入射し、その反射面で反射された後、
ウォラストンプリズム４ａ及びマルチレンズ４ｂを介し
て、光検出器８の受光面で受光され、記録信号が検出さ
れるようになっている。その際、グレーティング３ａに
より分割されたメインビーム及び二つのサイドビームを
それぞれ検出することにより、所謂３スポット法によ
り、トラッキングエラー信号が得られると共に、マルチ
レンズ４ｂにより付された非点収差を利用して、所謂非
点収差法によって、フォーカスエラー信号が得られるよ
うになっている。

【０００４】ここで、正確な再生信号の検出のために、
半導体レーザ素子２からの光ビームが光ディスクの信号
記録面の正しい位置にスポットを形成して、正確な記録
信号の再生が行われるために、上記対物レンズ７が、所
定のサーボ信号に基づいて微動されるようになってい
る。この対物レンズ７のサーボとしては、光ディスクの
記録トラックに対して、光ディスクの径方向に沿って対
物レンズ７を微動させるトラッキングサーボと、光軸に
沿って光ディスクの信号記録面に接近，離間させる方向
に対物レンズ７を微動させるフォーカスサーボとが行わ
れている。これらのトラッキングサーボ及びフォーカス
サーボは、上述したトラッキングエラー信号及びフォー
カスエラー信号に基づいて行なわれるようになってい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
構成の光学ピックアップ１においては、ビームスプリッ
タ４として、二つの三角プリズムを貼り合わせたキュー
ブ状のビームスプリッタが使用されている。このような
ビームスプリッタ４は、その形状のために厚さが比較的
厚くなってしまうので、光学ピックアップ１の光路長が
長くなってしまう。従って、光学ピックアップ１全体が
比較的大きくなってしまい、小型化の要請に反すること
になってしまうという問題があった。また、三角プリズ
ムの貼り合わせによるビームスプリッタは、作業が複雑
で、非常に高価になってしまうと共に、比較的重いこと
から、光学ピックアップ１全体が重くなってしまうとい
う問題があった。

【０００６】さらに、上記光学ピックアップ１において
は、例えば、半導体レーザ素子２の構造に基づき、光ビ
ームに付与される非点収差を打ち消すように、光ビーム
に対して逆の非点収差を付与するための非点収差補正板
３ｂが設けられている。しかし、光ビームのスポットに
付与される有害な非点収差は、光源の構造に起因して生
じるものだけではなく、光ディスクの透明基板を光ビー
ムが透過，反射する際にも発生する。このような補正さ
れない非点収差が残ると、光ビームのスポットに歪みが
生じて、検出信号にノイズを発生させるという問題があ
る。このため、さらに、波面収差の補正部品を増やした
りすると、部品点数が多くなり、部品コスト及び組立コ
ストが高くなってしまう。

【０００７】また、上記光学ピックアップ１において
は、戻り光ビームに関して、フォーカスエラー信号を検
出するため、そして光路長を長くするために、シリンド
リカルレンズ及び凹レンズから成るマルチレンズ４ｂが
設けられている。このマルチレンズ４ｂは、二つのレン
ズを貼り合わせることにより構成されているため、比較
的高価であると共に、さらに部品点数が多くなり、部品
コスト及び組立コストが高くなってしまうという問題が
あった。

【０００８】本発明は、以上の点に鑑み、部品点数を増
やすことなく、光ビームに発生する有害な非点収差を除
去でき、小型且つ軽量に構成されると共に、組み立て工
数を抑えて、製造コストが低減される、光学ピックアッ
プ及びこれを利用した光ディスク装置を提供することを
目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、光ビームを出射する光源と、この光源から出射さ
れた光ビームを光ディスクの信号記録面上に集束させる
光集束手段と、前記光源と光集束手段との間に配設さ
れ、光源からの光ビームを透過させ、且つ光ディスクか
らの戻り光ビームを反射させる光分離手段と、前記光分
離手段で反射された光ディスクの信号記録面からの戻り
光ビームを受光する受光部を有する光検出器と、光軸に
対して斜めに配置され、且つ前記光ディスクの基板にて
生じる光ビームの非点収差を補正するように形成された
平行平板でなる非点収差補正手段とを備え、前記光分離
手段が、前記平行平板の光ディスク側の表面に形成され
た光分離膜で構成された、光学ピックアップにより、達
成される。

【００１０】上記構成によれば、光源から出射した光ビ
ームは、平行平板である非点収差補正手段を介して、そ
の光ディスク側または光源側の表面に形成された光分離
膜である光分離手段を透過し、光集束手段によって光デ
ィスクの信号記録面に集束する。そして、光ディスクか
らの戻り光ビームは、平行平板の光ディスク側の表面に
形成された光分離膜によって反射されて、光検出器に導
かれ、光検出器の検出信号に基づいて、光ディスクの信
号再生が行なわれる。

【００１１】ここで、光ディスクの材料の複屈折性に起
因して発生する非点収差は、平行平板により付与された
非点収差により相殺されることにより、光分離手段を透
過した光ビームには非点収差は含まれないことになり、
光ディスクの正確な信号再生が可能となる。

【００１２】従って、光分離手段及び非点収差補正手段
として、表面に光分離膜が形成された平行平板が使用さ
れることにより、偏光分離膜が小型且つ軽量に、しかも
低コストで形成される。また、非点収差補正手段がこれ
と一体に構成される。さらに、これにより偏光分離膜を
透過または反射する光ビームの光路長が短くなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を図１乃至図３を参照しながら、詳細に説明する。尚、
以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例である
から、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、
本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定
する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもの
ではない。

【００１４】図１は、本発明による光学ピックアップを
組み込んだ光ディスク装置の一実施形態を示している。
図１において、光ディスク装置１０は、光ディスク１１
を回転駆動する駆動手段としてのスピンドルモータ１２
と、回転する光ディスク１１の信号記録面に対して光ビ
ームを照射して信号を記録し、この信号記録面からの戻
り光ビームにより記録信号を再生する光学ピックアップ
２０及びこれらを制御する制御部１３を備えている。こ
こで、制御部１３は、光ディスクコントローラ１４，信
号復調器１５，誤り訂正回路１６，インターフェイス１
７，ヘッドアクセス制御部１８及びサーボ回路１９を備
えている。

【００１５】光ディスクコントローラ１４は、スピンド
ルモータ１２を所定の回転数で駆動制御する。信号復調
器１５は、光学ピックアップ２０からの記録信号を復調
して誤り訂正し、インターフェイス１７を介して外部コ
ンピュータ等に送出する。これにより、外部コンピュー
タ等は、光ディスク１１に記録された信号を再生信号と
して受け取ることができるようになっている。

【００１６】ヘッドアクセス制御部１８は、光学ピック
アップ２０を例えば光ディスク１１上の所定の記録トラ
ックまでトラックジャンプ等により移動させる。サーボ
回路１９は、この移動された所定位置において、光学ピ
ックアップ２０の二軸アクチュエータに保持されている
対物レンズをフォーカシング方向及びトラッキング方向
に移動させる。

【００１７】図２は、上記光ディスク装置１０に組み込
まれた光学ピックアップを示している。図２において、
光学ピックアップ２０は、光源としての半導体レーザ素
子２１から出射される光ビームの光路中に順次に配設さ
れた、光分割手段としてのグレーティング２２，非点収
差補正手段としての平行平板２３，光分離手段としての
偏光分離膜２３ａ，平行光変換手段としてのコリメータ
レンズ２４，光路折曲げ手段としてのプリズムミラー２
５及び光集束手段としての対物レンズ２６と、偏光分離
膜２３ａによる分離光路中に順次に配設された、ウォラ
ストンプリズム２７，マルチレンズ２８及び光検出器２
９と、から構成されている。

【００１８】上記半導体レーザ素子２１は、半導体の再
結合発光を利用した発光素子であり、所定のレーザ光を
出射する。

【００１９】上記グレーティング２２は、入射光を回折
させる回折格子であって、半導体レーザ素子２１からの
光ビームを、０次回折光から成る主ビーム及び±１次回
折光から成るサイドビームの少なくとも３本の光ビーム
に分割する。

【００２０】上記平行平板２３は、光軸に対して４５度
傾斜した状態で配設されており、その厚さが、光ディス
ク１１の材料の複屈折性により戻り光ビームに発生する
非点収差を補正するために、逆の非点収差を付与するよ
うに、選定されている。さらに、ここでは、光ディスク
１１の透明基板により発生する非点収差だけでなく、光
学系において、有害な非点収差を発生する他の要素を考
慮してもよい。例えば半導体レーザ素子２１の構造に起
因した非点収差や、光ディスク１１としてグルーブと呼
ばれる蛇行した溝が形成された光磁気ディスクを利用し
た場合において、このグルーブのエッジにおける光ビー
ムの回折に起因した非点収差等に関して、これらを選択
的に、もしくは総合的に考慮して補正量を決めて、これ
に対応した平行平板の厚みを決定するようにしてもよ
い。

【００２１】偏光分離膜２３ａは、上記平行平板２３の
出射側の表面に形成された光分離膜（図示の場合、偏光
分離膜）であって、グレーティング２２からの光ビーム
と光ディスク１１の信号記録面からの戻り光を偏光分離
する。即ち、半導体レーザ素子２１からの光ビームの一
部は、偏光分離膜２３ａを透過し、戻り光ビームの一部
は、偏光分離膜２３ａで反射されるようになっている。
この場合、偏光分離膜２３ａは、非点収差補正手段であ
る平行平板２３の表面に形成された偏光分離膜から成る
ので、従来のキューブ状のビームスプリッタのような貼
り合わせ作業が不要となり、容易に且つ低コストで製造
される。

【００２２】コリメータレンズ２４は、凸レンズ、図示
の場合凹レンズと凸レンズを組み合わせた貼り合わせレ
ンズから成る凸レンズであって、偏光分離膜２３ａから
の光ビームを平行光に変換する。

【００２３】プリズムミラー２５は、例えば三角柱状の
ミラーであり、コリメータレンズ２４からの平行光ビー
ムを鉛直方向に９０度反射させると共に、光ディスク１
１からの戻り光ビームを水平方向に９０度反射させる。

【００２４】対物レンズ２６は、凸レンズであって、コ
リメータレンズ２５からの平行光ビームを、回転駆動さ
れる光ディスク１１の信号記録面の所望の記録トラック
上に集束させる。ここで、対物レンズ２６は、図示しな
い二軸アクチュエータにより、二軸方向即ちフォーカシ
ング方向及びトラッキング方向に移動可能に支持されて
いる。

【００２５】ウォラストンプリズム２７は、２つの硝材
を貼り合わせて形成した四角柱状のプリズムであって、
光ディスク１１からの戻り光ビームに基づいて偏光分離
を行なうことにより、複数の光ビームを出射するもので
ある。マルチレンズ２８は、シリンドリカルレンズ及び
凹レンズから構成されており、戻り光ビームに対してフ
ォーカスエラー信号の検出のために、光ビームに対して
非点収差を付与すると共に、光路長を調整するようにな
っている。光検出器２９は、偏光分離膜２３ａで反射さ
れた戻り光ビームに対して、受光部を有するように構成
されている。

【００２６】本実施形態による光学ピックアップ２０を
組み込んだ光ディスク装置１０は、以上のように構成さ
れており、次のように動作する。先づ、光ディスク装置
１０のスピンドルモータ１２が回転することにより、光
ディスク１１が回転駆動される。そして、光学ピックア
ップ２０が、光ディスク１１の半径方向に移動されるこ
とにより、対物レンズ２６の光軸が、光ディスク１１の
所望のトラック位置まで移動されることにより、アクセ
スが行なわれる。

【００２７】この状態にて、光学ピックアップ２０に
て、半導体レーザ素子２１からの光ビームは、グレーテ
ィング２２により３本の光ビームに分割されると共に、
平行平板２３により非点収差が付与された後、偏光分離
膜２３ａを透過し、コリメータレンズ２４により平行光
に変換される。そして、この平行光ビームは、プリズム
ミラー２５で光ディスク１１に向かって反射され、対物
レンズ２６を介して、光ディスク１１の信号記録面に集
束される。光ディスク１１からの戻り光は、再び対物レ
ンズ２６，プリズムミラー２５及びコリメータレンズ２
４を介して、偏光分離膜２３ａに入射する。そして、偏
光分離膜２３ａで反射され、ウォラストンプリズム２７
及びマルチレンズ２８を介して、光検出器２９に結像す
る。これにより、光検出器２９の検出信号に基づいて、
光ディスク１１の記録信号が再生される。

【００２８】その際、信号復調器１５は、グレーティン
グ２２によるサイドビームに対する光検出器２９からの
検出信号に基づいて、所謂３スポット法により、トラッ
キングエラー信号を検出すると共に、非点収差法により
フォーカスエラー信号を検出する。そして、サーボ回路
１９は、光ディスクドライブコントローラ１４を介し
て、図示しない二軸アクチュエータを駆動制御すること
により、対物レンズ２６のフォーカシング及びトラッキ
ングが行なわれる。

【００２９】ここで、半導体レーザ素子２１からの光ビ
ームに関して、複屈折材料から成る光ディスク１１から
の戻り光には、非点収差が発生することになるが、この
非点収差は、半導体レーザ素子２１からの光ビームに対
して前以て平行平板２３により付与された逆の非点収差
と相殺されることになる。従って、光ディスク１１から
の戻り光ビームには、非点収差は含まれない。これによ
り、光ディスク１１の正確な信号再生が行われることに
なる。

【００３０】このように、上述の実施形態によれば、平
行平板である光分離手段の透過により発生する波面収差
は、波面収差補正レンズにより付与された波面収差によ
り相殺されることにより、光分離手段を透過した光ビー
ムには波面収差は含まれないことになり、光ディスクの
正確な信号再生が可能となる。従って、光分離手段とし
て光分離膜が使用されることにより、光分離手段が小型
且つ軽量に、しかも低コストで形成される。これによ
り、光分離手段を透過または反射する光ビームの光路長
が短くなり、光学ピックアップそして光ディスク装置全
体が、小型軽量に且つ低コストで構成されることにな
る。

【００３１】図３は、本発明による光学ピックアップの
第二の実施形態を示している。図３において、光学ピッ
クアップ３０は、図２に示した光学ピックアップ１０と
ほぼ同様の構成であって、光源である半導体レーザ素子
２１とグレーティング２２との間に、カップリングレン
ズ３１が配設されていると共に、コリメータレンズ２４
が省略されている点でのみ異なる構成である。

【００３２】上記カップリングレンズ３１は、凸レンズ
であって、半導体レーザ素子２１からの光ビームをやや
集束させることにより、偏光分離膜２３ａへの入射ＮＡ
（開口数）を小さくするように、作用する。これによ
り、上述の第１の実施形態の効果に加えて、半導体レー
ザ素子２１からの光ビームの利用効率が高められると共
に、比較的大型のコリメータレンズ２４が省略されるこ
とになり、全体として小型に構成されることになる。こ
の場合、対物レンズ２６の倍率を適宜に選定しておくこ
とにより、マルチレンズ２８の凹レンズも省略され、マ
ルチレンズ２８はシリンドリカルレンズのみにより構成
されるので、部品点数が少なくて済むことになる。

【００３３】上記実施形態による光ディスク装置１０及
び光学ピックアップ２０においては、光磁気ディスク再
生用の偏光光学ピックアップの構成が示されているが、
これに限らず、コンパクトディスク（ＣＤ）やＣＤ−Ｒ
ＯＭのための無偏光光学ピックアップ及び光ディスク装
置に対しても、偏光分離膜を光分離膜に変更することに
より、本発明を適用できることは明らかである。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、部
品点数を増やすことなく、光ビームに発生する有害な非
点収差を除去でき、小型且つ軽量に構成されると共に、
組み立て工数を抑えて、製造コストが低減されるように
した、光学ピックアップ及びこれを利用した光ディスク
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光学ピックアップの第一の実施形
態を組み込んだ光ディスク装置の全体構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】図１の光ディスク装置における光学ピックアッ
プの構成を示す概略平面図である。

【図３】本発明による光学ピックアップの第二の実施形
態の構成を示す概略平面図である。

【図４】従来の光学ピックアップの一例における光学系
を示す側面図である。

【符号の簡単な説明】

１０・・・光ディスク装置、１１・・・光ディスク、１
２・・・スピンドルモータ、１３・・・制御部、１４・
・・光ディスクトライブコントローラ、１５・・・信号
復調器、１６・・・誤り訂正回路、１７・・・インター
フェイス、１８・・・ヘッドアクセス制御部、２０・・
・光学ピックアップ、２１・・・半導体レーザ素子、２
２・・・グレーティング、２３・・・平行平板、２３ａ
・・・偏光分離膜、２４・・・コリメータレンズ、２５
・・・プリズムミラー、２６・・・対物レンズ、２７・
・・ウォラストンプリズム、２８・・・マルチレンズ、
２９・・・光検出器、３０・・・光学ピックアップ、３
１・・・カップリングレンズ、３２・・・シリンドリカ
ルレンズ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを出射する光源と、 この光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記
   録面上に集束させる光集束手段と、 前記光源と光集束手段との間に配設され、光源からの光
   ビームを透過させ、且つ光ディスクからの戻り光ビーム
   を反射させる光分離手段と、 前記光分離手段で反射された光ディスクの信号記録面か
   らの戻り光ビームを受光する受光部を有する光検出器
   と、 光軸に対して斜めに配置され、且つ前記光ディスクの基
   板にて生じる光ビームの非点収差を補正するように形成
   された平行平板でなる非点収差補正手段とを備え、 前記光分離手段が、前記平行平板の光ディスク側の表面
   に形成された光分離膜で構成されたことを特徴とする光
   学ピックアップ。
2. 【請求項２】 前記光源と平行平板との間に、前記光分
   離手段への入射ＮＡを小さくするための凸レンズが設け
   られていることを特徴とする請求項１に記載の光学ピッ
   クアップ。
3. 【請求項３】 光源から出射した光ビームを、非点収差
   補正手段を介して、光ディスクの信号記録面上に集束す
   る光集束手段と、 前記光源と光集束手段との間に配設され、光源からの光
   ビームを透過させ、且つ光ディスクからの戻り光ビーム
   を反射させる光分離手段と、 この光分離手段により反射された戻り光ビームを受光す
   る受光部を有する光検出手段と、 前記光集束手段を二軸方向に移動可能な駆動手段と、 前記光検出手段の受光部からの信号に基づいて、サーボ
   信号を得る演算部と、 前記サーボ信号に基づいて、駆動電流を前記駆動手段に
   供給するサーボ手段とを含んでいて、 前記非点収差補正手段が、 光軸に対して斜めに配置され、且つ前記光ディスクの基
   板にて生じる光ビームの非点収差を補正するように形成
   された平行平板により構成されており、前記光分離手段
   が、この平行平板の光ディスク側の表面に形成された光
   分離膜により構成されたことを特徴とする光ディスク装
   置。