JPH10283668A - ホログラム型リングレンズを用いてｃｄ−ｒと互換するｄｖｄ用光ピックアップ - Google Patents
ホログラム型リングレンズを用いてｃｄ−ｒと互換するｄｖｄ用光ピックアップInfo
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- JPH10283668A JPH10283668A JP10084197A JP8419798A JPH10283668A JP H10283668 A JPH10283668 A JP H10283668A JP 10084197 A JP10084197 A JP 10084197A JP 8419798 A JP8419798 A JP 8419798A JP H10283668 A JPH10283668 A JP H10283668A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 少なくとも二種の光記録媒体に互換する光ピ
ックアップを提供することを目的とする。 【解決手段】 相異なる波長の光を個別的に射出する二
つのレーザ光源３１，３９と、ホログラム型リングを備
えリング内の領域ではレーザ光源３１，３９から出射す
る複数の光を全透過させ、リング内の領域以外の領域で
はレーザ光源３１，３９から出射する光ビームのうち特
定光ビームを回折させるホログラム型レンズ３５と、ホ
ログラム型レンズ３５を通過した光を２種の光記録媒体
３７，４１の情報記録面に集光させる一枚の対物レンズ
３６と、光記録媒体３７，４１の情報記録面で反射され
る光を光経路変更する光学素子３２，４０と、光学素子
３２，４０から出力される光から情報を検出する二つの
光検出器３８，４２を備える構成とした。
ックアップを提供することを目的とする。 【解決手段】 相異なる波長の光を個別的に射出する二
つのレーザ光源３１，３９と、ホログラム型リングを備
えリング内の領域ではレーザ光源３１，３９から出射す
る複数の光を全透過させ、リング内の領域以外の領域で
はレーザ光源３１，３９から出射する光ビームのうち特
定光ビームを回折させるホログラム型レンズ３５と、ホ
ログラム型レンズ３５を通過した光を２種の光記録媒体
３７，４１の情報記録面に集光させる一枚の対物レンズ
３６と、光記録媒体３７，４１の情報記録面で反射され
る光を光経路変更する光学素子３２，４０と、光学素子
３２，４０から出力される光から情報を検出する二つの
光検出器３８，４２を備える構成とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は記録可能なＣＤに互
換するデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）用光ピックア
ップに係り、特にホログラム型レンズを用いてＤＶＤ及
びＣＤ−Ｒの両方について信号の記録及び再生の可能な
光ピックアップに関する。
換するデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）用光ピックア
ップに係り、特にホログラム型レンズを用いてＤＶＤ及
びＣＤ−Ｒの両方について信号の記録及び再生の可能な
光ピックアップに関する。
【０００２】
【従来の技術】光ピックアップは映像や音響またはデー
タなどの情報を高密度で記録し再生する装置であって、
光ピックアップの記録媒質はディスク、カードあるいは
テープで構成されているが、ディスク形態が主流であ
る。最近、光ディスク機器分野はＬＤ、ＣＤからＤＶＤ
に至るまで製品が開発されつつある。この光ディスクは
光が入射する軸方向で一定した厚さのプラスチックまた
はガラス媒質とその上に位置して情報の記録される情報
記録面で構成される。現在までの高密度光ディスクシス
テムは、記録密度を高めるために対物レンズの開口数を
大きくし、６３５ｎｍまたは６５０ｎｍの短波長光源を
使用する。この短波長の光源を使用することによりＤＶ
Ｄの記録及び再生のみならずＣＤの再生も可能に開発さ
れた。しかし、このシステムはＣＤの最近の形態である
記録可能なＣＤ−Ｒの互換のためには７８０ｎｍ波長の
光を使用すべきである。これは、ＣＤ−Ｒ記録媒体の記
録特性によることである。それで、７８０ｎｍ波長の光
と６５０ｎｍ波長の光を一つの光ピックアップで両方使
用できるようにするのは、ＤＶＤとＣＤ−Ｒの互換のた
めに極めて大事な技術として注目されている。ＤＶＤと
ＣＤ−Ｒに互換される既存の光ピックアップを図１に基
づき説明する。
タなどの情報を高密度で記録し再生する装置であって、
光ピックアップの記録媒質はディスク、カードあるいは
テープで構成されているが、ディスク形態が主流であ
る。最近、光ディスク機器分野はＬＤ、ＣＤからＤＶＤ
に至るまで製品が開発されつつある。この光ディスクは
光が入射する軸方向で一定した厚さのプラスチックまた
はガラス媒質とその上に位置して情報の記録される情報
記録面で構成される。現在までの高密度光ディスクシス
テムは、記録密度を高めるために対物レンズの開口数を
大きくし、６３５ｎｍまたは６５０ｎｍの短波長光源を
使用する。この短波長の光源を使用することによりＤＶ
Ｄの記録及び再生のみならずＣＤの再生も可能に開発さ
れた。しかし、このシステムはＣＤの最近の形態である
記録可能なＣＤ−Ｒの互換のためには７８０ｎｍ波長の
光を使用すべきである。これは、ＣＤ−Ｒ記録媒体の記
録特性によることである。それで、７８０ｎｍ波長の光
と６５０ｎｍ波長の光を一つの光ピックアップで両方使
用できるようにするのは、ＤＶＤとＣＤ−Ｒの互換のた
めに極めて大事な技術として注目されている。ＤＶＤと
ＣＤ−Ｒに互換される既存の光ピックアップを図１に基
づき説明する。
【０００３】図１はＤＶＤとＣＤ−Ｒの光源として二つ
のレーザ光源と単一の対物レンズを使用する光ピックア
ップを示す。図１の光ピックアップはＤＶＤの再生時に
は６３５ｎｍ波長の光を使用し、ＣＤ−Ｒの記録と再生
時には７８０ｎｍ波長の光を使用する。第１レーザ光源
１１から射出された６３５ｎｍ波長の光は第１視準レン
ズ１２に入射される。この光線は実線で示した。第１視
準レンズ１２は入射された光を平行光線にさせる。第１
視準レンズ１２を通過した光は光分割器１３から反射さ
れてから干渉フィルタ型プリズム１４に進む。第２レー
ザ光源２１から射出された７８０ｎｍ波長の光は第２視
準レンズ２２、光分割器２３及び集光レンズ２４を通過
してから干渉フィルタ型プリズム１４に進む。この光線
は破線で示した。ここで、７８０ｎｍ波長の光は干渉フ
ィルタ型プリズム１４で収束され、この構造の光学系を
有限光学系と言う。干渉フィルタ型プリズム１４は光分
割器１３により反射された６３５ｎｍ波長の光を全透過
させ、集光レンズ２４に集光された７８０ｎｍ波長の光
を全反射させる。その結果、第１レーザ光源１１からの
光は第１視準レンズ１２により平行な形態に波長板１５
に入射される。そして、第２レーザ光源２１からの光は
集光レンズ２４及び干渉フィルタ型プリズム１４により
発散する形態に波長板１５に入射される。波長板１５を
透過した光は薄膜形可変絞り１６を通過してから対物レ
ンズ１７に入射される。この対物レンズ１７は０．６ｍ
ｍ厚さのＤＶＤ１８の情報記録面に焦点合わせするよう
設計されたもので、第１レーザ光源１１から射出された
６３５ｎｍ波長の光をＤＶＤ１８の情報記録面にフォー
カシングさせる。従って、ＤＶＤ１８の情報記録面から
反射された光はその情報記録面に記録された情報を収録
することになる。この反射された光は光分割器１３を透
過して光学的情報を検出する光検出器１９に入射され
る。
のレーザ光源と単一の対物レンズを使用する光ピックア
ップを示す。図１の光ピックアップはＤＶＤの再生時に
は６３５ｎｍ波長の光を使用し、ＣＤ−Ｒの記録と再生
時には７８０ｎｍ波長の光を使用する。第１レーザ光源
１１から射出された６３５ｎｍ波長の光は第１視準レン
ズ１２に入射される。この光線は実線で示した。第１視
準レンズ１２は入射された光を平行光線にさせる。第１
視準レンズ１２を通過した光は光分割器１３から反射さ
れてから干渉フィルタ型プリズム１４に進む。第２レー
ザ光源２１から射出された７８０ｎｍ波長の光は第２視
準レンズ２２、光分割器２３及び集光レンズ２４を通過
してから干渉フィルタ型プリズム１４に進む。この光線
は破線で示した。ここで、７８０ｎｍ波長の光は干渉フ
ィルタ型プリズム１４で収束され、この構造の光学系を
有限光学系と言う。干渉フィルタ型プリズム１４は光分
割器１３により反射された６３５ｎｍ波長の光を全透過
させ、集光レンズ２４に集光された７８０ｎｍ波長の光
を全反射させる。その結果、第１レーザ光源１１からの
光は第１視準レンズ１２により平行な形態に波長板１５
に入射される。そして、第２レーザ光源２１からの光は
集光レンズ２４及び干渉フィルタ型プリズム１４により
発散する形態に波長板１５に入射される。波長板１５を
透過した光は薄膜形可変絞り１６を通過してから対物レ
ンズ１７に入射される。この対物レンズ１７は０．６ｍ
ｍ厚さのＤＶＤ１８の情報記録面に焦点合わせするよう
設計されたもので、第１レーザ光源１１から射出された
６３５ｎｍ波長の光をＤＶＤ１８の情報記録面にフォー
カシングさせる。従って、ＤＶＤ１８の情報記録面から
反射された光はその情報記録面に記録された情報を収録
することになる。この反射された光は光分割器１３を透
過して光学的情報を検出する光検出器１９に入射され
る。
【０００４】前述した有限光学系を適用しない場合、第
２レーザ光源２１から射出された７８０ｎｍ波長の光を
前述した対物レンズ１７を用いて１．２ｍｍのＣＤ−Ｒ
２５の情報記録面にフォーカシングさせれば、ＤＶＤ１
８の厚さとＣＤ−Ｒ２５の厚さが相異なることによる球
面収差が発生する。この球面収差は対物レンズ１７につ
いてＣＤ−Ｒ２５の情報記録面がＤＶＤ１８の情報記録
面から光軸上でさらに遠く離れていることによる。この
球面収差を縮めるために集光レンズ２４を使用した有限
光学系の構成が求められる。図２と共に後述される可変
絞り１６の使用により７８０ｎｍ波長の光はＣＤ−Ｒ２
５の情報記録面に最適化されたサイズの光スポットを形
成する。そして、ＣＤ−Ｒ２５から反射された７８０ｎ
ｍ波長の光は光分割器２３により反射され光検出器２６
により検出できるようになる。
２レーザ光源２１から射出された７８０ｎｍ波長の光を
前述した対物レンズ１７を用いて１．２ｍｍのＣＤ−Ｒ
２５の情報記録面にフォーカシングさせれば、ＤＶＤ１
８の厚さとＣＤ−Ｒ２５の厚さが相異なることによる球
面収差が発生する。この球面収差は対物レンズ１７につ
いてＣＤ−Ｒ２５の情報記録面がＤＶＤ１８の情報記録
面から光軸上でさらに遠く離れていることによる。この
球面収差を縮めるために集光レンズ２４を使用した有限
光学系の構成が求められる。図２と共に後述される可変
絞り１６の使用により７８０ｎｍ波長の光はＣＤ−Ｒ２
５の情報記録面に最適化されたサイズの光スポットを形
成する。そして、ＣＤ−Ｒ２５から反射された７８０ｎ
ｍ波長の光は光分割器２３により反射され光検出器２６
により検出できるようになる。
【０００５】図１の可変絞り１６は、図２に示した通
り、対物レンズ１７の直径に一致する開口数（ＮＡ）
０．６以下の領域に入っている光を選択的に透過できる
薄膜形構造を有する。すなわち、可変絞り１６は光軸に
ついて開口数０．４５を中心に６３５ｎｍ波長と７８０
ｎｍ波長の光を全透過させる第１の領域と、６３５ｎｍ
波長の光を全透過し７８０ｎｍ波長の光を全反射する第
２の領域に区分される。ここで、第１の領域は開口数
０．４５以下の領域であり、第２の領域は第１の領域の
外側領域に誘電体薄膜のコーティングにより形成され
る。そして、第１の領域は誘電体薄膜コーティングされ
た第２の領域により発生する光学収差を取り除くために
石英（ＳｉＯ2 ）薄膜で構成される。
り、対物レンズ１７の直径に一致する開口数（ＮＡ）
０．６以下の領域に入っている光を選択的に透過できる
薄膜形構造を有する。すなわち、可変絞り１６は光軸に
ついて開口数０．４５を中心に６３５ｎｍ波長と７８０
ｎｍ波長の光を全透過させる第１の領域と、６３５ｎｍ
波長の光を全透過し７８０ｎｍ波長の光を全反射する第
２の領域に区分される。ここで、第１の領域は開口数
０．４５以下の領域であり、第２の領域は第１の領域の
外側領域に誘電体薄膜のコーティングにより形成され
る。そして、第１の領域は誘電体薄膜コーティングされ
た第２の領域により発生する光学収差を取り除くために
石英（ＳｉＯ2 ）薄膜で構成される。
【０００６】かかる可変絞り１６の使用により開口数
０．４５以下の第１の領域を通過する７８０ｎｍ波長の
光はＣＤ−Ｒ２５に適した光スポットをその情報記録面
に形成する。従って、光ピックアップは光記録媒体をＤ
ＶＤ１８からＣＤ−Ｒ２５に変更する場合、最適化する
光スポットをもって互換できる。
０．４５以下の第１の領域を通過する７８０ｎｍ波長の
光はＣＤ−Ｒ２５に適した光スポットをその情報記録面
に形成する。従って、光ピックアップは光記録媒体をＤ
ＶＤ１８からＣＤ−Ｒ２５に変更する場合、最適化する
光スポットをもって互換できる。
【０００７】しかし、図１に係わって前述した光ピック
アップはＤＶＤとＣＤ−Ｒ互換時に発生する球面収差を
取り除くために７８０ｎｍ波長の光について有限光学系
を構成すべきである。のみならず、可変絞り１６の開口
数０．４５以上の第２の領域に形成される光学薄膜であ
る誘電体薄膜により開口数０．４５以下の第１の領域と
開口数０．４５以上の第２の領域を通過する光間に光学
経路差が発生するので、これを取り除くために第１の領
域に特別な光学薄膜の形成を必要とする。それで、第１
の領域に石英コーティングと第２の領域に多層薄膜をそ
れぞれ形成したが、その製造工程が複雑であり、かつ薄
膜厚さの条件をμｍ単位の精度で行うべきなので、量産
に不向きであった。
アップはＤＶＤとＣＤ−Ｒ互換時に発生する球面収差を
取り除くために７８０ｎｍ波長の光について有限光学系
を構成すべきである。のみならず、可変絞り１６の開口
数０．４５以上の第２の領域に形成される光学薄膜であ
る誘電体薄膜により開口数０．４５以下の第１の領域と
開口数０．４５以上の第２の領域を通過する光間に光学
経路差が発生するので、これを取り除くために第１の領
域に特別な光学薄膜の形成を必要とする。それで、第１
の領域に石英コーティングと第２の領域に多層薄膜をそ
れぞれ形成したが、その製造工程が複雑であり、かつ薄
膜厚さの条件をμｍ単位の精度で行うべきなので、量産
に不向きであった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前述した問題
点を解決するために案出されたもので、その目的は無限
光学系を使用し、ディスクの厚さが変わる場合発生する
球面収差を取り除けるホログラム型レンズを用いてＤＶ
ＤとＣＤ−Ｒの互換の可能な光ピックアップを提供する
ことである。
点を解決するために案出されたもので、その目的は無限
光学系を使用し、ディスクの厚さが変わる場合発生する
球面収差を取り除けるホログラム型レンズを用いてＤＶ
ＤとＣＤ−Ｒの互換の可能な光ピックアップを提供する
ことである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前述した本発明の目的を
達成するための本発明の特徴は、情報の記録及び再生の
ために相異なる波長の光を使用する少なくとも二種の光
記録媒体に互換する光ピックアップにおいて、相異なる
波長の光を個別的に射出する二つのレーザ光源と、ホロ
グラム型リングを備え、前記リング内の領域では前記レ
ーザ光源から射出する複数の光を全透過させ、前記領域
以外の領域では前記レーザ光源から射出する光ビームの
うち特定光ビームを回折させるホログラム型レンズと、
ホログラム型レンズを通過した光を前記二種の光記録媒
体の情報記録面に集光させる一枚の対物レンズと、光記
録媒体の情報記録面から反射される光を光経路変更する
光学素子と、及び光学素子から出力される光から情報を
検出する二つの光検出器を含む光ピックアップにある。
達成するための本発明の特徴は、情報の記録及び再生の
ために相異なる波長の光を使用する少なくとも二種の光
記録媒体に互換する光ピックアップにおいて、相異なる
波長の光を個別的に射出する二つのレーザ光源と、ホロ
グラム型リングを備え、前記リング内の領域では前記レ
ーザ光源から射出する複数の光を全透過させ、前記領域
以外の領域では前記レーザ光源から射出する光ビームの
うち特定光ビームを回折させるホログラム型レンズと、
ホログラム型レンズを通過した光を前記二種の光記録媒
体の情報記録面に集光させる一枚の対物レンズと、光記
録媒体の情報記録面から反射される光を光経路変更する
光学素子と、及び光学素子から出力される光から情報を
検出する二つの光検出器を含む光ピックアップにある。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明の望ましい実施の形態を詳述する。図３は本発明によ
る光ピックアップの一例を示した構成ブロック図であ
る。この光ピックアップは波長の異なるレーザが出力さ
れる二つのレーザ光源３１，３９及びディスクの情報記
録面から反射されてくる光の光経路を変更するホログラ
ム型光分割器（光学素子）３２，４０を構成する。この
二つのホログラム型光分割器３２，４０の次には入射さ
れる光の波長により全透過あるいは全反射する一つの光
分割器３３がある。そして、入射される光を平行光線に
する視準レンズ３４が置かれている。視準レンズ３４の
後方には入射される光を波長により回折させるホログラ
ム型リングレンズ（ホログラム型レンズ）３５がある。
また、ホログラム型リングレンズ３５の後方には入射光
を光学ディスク（光記録媒体）３７，４１の情報記録面
の上にフォーカシングさせる一枚の対物レンズ３６があ
る。そして、ディスク３７，４１の情報記録面から反射
される光を検出する二つの光検出器３８，４２がレーザ
光源３１，３９と一つにモジュール化されユニット３
０，４３を形成する。こうして本発明による光ピックア
ップが形成される。さて、このように構成された光ピッ
クアップの動作について説明する。そして、光記録媒体
ディスクはＤＶＤとＣＤ−Ｒを使用して説明する。
明の望ましい実施の形態を詳述する。図３は本発明によ
る光ピックアップの一例を示した構成ブロック図であ
る。この光ピックアップは波長の異なるレーザが出力さ
れる二つのレーザ光源３１，３９及びディスクの情報記
録面から反射されてくる光の光経路を変更するホログラ
ム型光分割器（光学素子）３２，４０を構成する。この
二つのホログラム型光分割器３２，４０の次には入射さ
れる光の波長により全透過あるいは全反射する一つの光
分割器３３がある。そして、入射される光を平行光線に
する視準レンズ３４が置かれている。視準レンズ３４の
後方には入射される光を波長により回折させるホログラ
ム型リングレンズ（ホログラム型レンズ）３５がある。
また、ホログラム型リングレンズ３５の後方には入射光
を光学ディスク（光記録媒体）３７，４１の情報記録面
の上にフォーカシングさせる一枚の対物レンズ３６があ
る。そして、ディスク３７，４１の情報記録面から反射
される光を検出する二つの光検出器３８，４２がレーザ
光源３１，３９と一つにモジュール化されユニット３
０，４３を形成する。こうして本発明による光ピックア
ップが形成される。さて、このように構成された光ピッ
クアップの動作について説明する。そして、光記録媒体
ディスクはＤＶＤとＣＤ−Ｒを使用して説明する。
【００１１】まず、ＤＶＤに対する情報記録／再生時に
は第１レーザ光源３１から６５０ｎｍ波長の光がホログ
ラム型光分割器３２に入射される。この光線は実線で示
した。入射された光はホログラム型光分割器３２を透過
して光分割器３３に進む。そして、ＣＤ−Ｒに対する情
報記録／再生時には第２レーザ光源３９から７８０ｎｍ
波長の光がホログラム型光分割器４０に入射される。こ
の光線は破線で示した。入射された光はホログラム型光
分割器４０を透過して光分割器３３に進む。光分割器３
３は入射された６５０ｎｍ波長の光を全透過させ、入射
された７８０ｎｍ波長の光を全反射する。そして、この
全透過／全反射された光は視準レンズ３４で平行光線と
なってホログラム型リングレンズ３５に進む。このホロ
グラム型リングレンズ３５はディスク３７，４１の情報
記録面に集光される光に対する球面収差の発生を防ぐた
めに入射される光を波長により選択的に作用して回折さ
せる。
は第１レーザ光源３１から６５０ｎｍ波長の光がホログ
ラム型光分割器３２に入射される。この光線は実線で示
した。入射された光はホログラム型光分割器３２を透過
して光分割器３３に進む。そして、ＣＤ−Ｒに対する情
報記録／再生時には第２レーザ光源３９から７８０ｎｍ
波長の光がホログラム型光分割器４０に入射される。こ
の光線は破線で示した。入射された光はホログラム型光
分割器４０を透過して光分割器３３に進む。光分割器３
３は入射された６５０ｎｍ波長の光を全透過させ、入射
された７８０ｎｍ波長の光を全反射する。そして、この
全透過／全反射された光は視準レンズ３４で平行光線と
なってホログラム型リングレンズ３５に進む。このホロ
グラム型リングレンズ３５はディスク３７，４１の情報
記録面に集光される光に対する球面収差の発生を防ぐた
めに入射される光を波長により選択的に作用して回折さ
せる。
【００１２】図４（ａ），（ｂ）及び図５（ａ），
（ｂ）に基づき、ホログラム型リングレンズ３５の作用
についてさらに詳しく説明する。まず、図４（ａ）はホ
ログラム型リングレンズ３５と対物レンズ３６との位置
関係を示す。図４（ａ）において、本発明に用いられる
対物レンズ３６は球面収差にほぼ影響を与えない近軸領
域Ａと球面収差に大きな影響を与える遠軸領域Ｂに区分
されている。また、この対物レンズ３６は薄いディスク
（ＤＶＤなど）に最適化されている。従って、厚いディ
スク（ＣＤ−Ｒなど）に取り替えて光ピックアップを作
動させたい時はホログラム型リングレンズ３５が必要で
ある。もし、ＣＤ−Ｒに対する情報記録／再生時にホロ
グラム型リングレンズ３５を使用しなければ、ディスク
の情報記録面上に形成される光スポットは球面収差が大
きくなり、球面収差のサイズは１．７μｍ以上となる。
一般的なＣＤ−Ｒの情報記録面に形成される光スポット
のサイズは１．４μｍである。それで、ホログラム型リ
ングレンズ３５は対物レンズ３６のＢ領域を通過する光
を回折させ球面収差が発生されないようホログラム型リ
ングレンズ３５はホログラム（図４（ｂ）において破線
で示した部分）をＡ領域の外側境界とＢ領域との間に位
置させる。従って、ホログラム型リングレンズ３５に入
射し対物レンズ３６のＡ領域を通過する光はホログラム
型リングレンズ３５で回折されず、対物レンズ３６を通
過してディスクに直接集光される。そして、ホログラム
型リングレンズ３５に入射し対物レンズ３６のＢ領域を
通過する光はホログラム型リングレンズ３５で回折され
対物レンズ３６を通過する。この対物レンズ３６を通過
した回折された光によりディスクに集光される光スポッ
トは小さく、球面収差は発生しなくなる。そして、Ｂ領
域を通過した回折された光に対するディスクにおける焦
点面はＡ領域を通過した光がディスクに集光される最適
化された面と一致すべきである。且つこのようなホログ
ラム型リングレンズ３５を用いることにより対物レンズ
３６表面とディスク情報記録面までのワーキングディス
タンスはＤＶＤ（光学ディスク，光記録媒体）３７より
ＣＤ−Ｒ（光学ディスク，光記録媒体）４１の場合にさ
らに短くなる。
（ｂ）に基づき、ホログラム型リングレンズ３５の作用
についてさらに詳しく説明する。まず、図４（ａ）はホ
ログラム型リングレンズ３５と対物レンズ３６との位置
関係を示す。図４（ａ）において、本発明に用いられる
対物レンズ３６は球面収差にほぼ影響を与えない近軸領
域Ａと球面収差に大きな影響を与える遠軸領域Ｂに区分
されている。また、この対物レンズ３６は薄いディスク
（ＤＶＤなど）に最適化されている。従って、厚いディ
スク（ＣＤ−Ｒなど）に取り替えて光ピックアップを作
動させたい時はホログラム型リングレンズ３５が必要で
ある。もし、ＣＤ−Ｒに対する情報記録／再生時にホロ
グラム型リングレンズ３５を使用しなければ、ディスク
の情報記録面上に形成される光スポットは球面収差が大
きくなり、球面収差のサイズは１．７μｍ以上となる。
一般的なＣＤ−Ｒの情報記録面に形成される光スポット
のサイズは１．４μｍである。それで、ホログラム型リ
ングレンズ３５は対物レンズ３６のＢ領域を通過する光
を回折させ球面収差が発生されないようホログラム型リ
ングレンズ３５はホログラム（図４（ｂ）において破線
で示した部分）をＡ領域の外側境界とＢ領域との間に位
置させる。従って、ホログラム型リングレンズ３５に入
射し対物レンズ３６のＡ領域を通過する光はホログラム
型リングレンズ３５で回折されず、対物レンズ３６を通
過してディスクに直接集光される。そして、ホログラム
型リングレンズ３５に入射し対物レンズ３６のＢ領域を
通過する光はホログラム型リングレンズ３５で回折され
対物レンズ３６を通過する。この対物レンズ３６を通過
した回折された光によりディスクに集光される光スポッ
トは小さく、球面収差は発生しなくなる。そして、Ｂ領
域を通過した回折された光に対するディスクにおける焦
点面はＡ領域を通過した光がディスクに集光される最適
化された面と一致すべきである。且つこのようなホログ
ラム型リングレンズ３５を用いることにより対物レンズ
３６表面とディスク情報記録面までのワーキングディス
タンスはＤＶＤ（光学ディスク，光記録媒体）３７より
ＣＤ−Ｒ（光学ディスク，光記録媒体）４１の場合にさ
らに短くなる。
【００１３】図５（ａ），（ｂ）にホログラム型リング
レンズ３５の構造を示す。図５（ａ）のホログラム型リ
ングレンズ３５においてホログラムの設けられる領域Ｄ
はＣＤ−Ｒを再生するに適するよう対物レンズの開口数
０．３〜０．５に制限する。図５（ａ）においてＥはＤ
ＶＤ用対物レンズの直径（開口数０．６）を示す。ま
た、本発明に使うホログラム型リングレンズ３５は光の
波長に選択的に対物レンズの開口数調節も可能なので別
の絞りを必要としない。前記ホログラム型リングレンズ
３５は一般の球面レンズが光を集光させたり発散させる
ことと同様な機能を果たす。また、本発明においてホロ
グラム型リングレンズ３５は負（−）の光パワーを有
し、位相変調形ホログラムを使用する。このホログラム
型リングレンズ３５が入射される光の波長により選択的
に回折させるためには最適の表面食刻深さを決定すべき
である。それで、ホログラム型リングレンズ３５が６５
０ｎｍ波長については０次透過効率が１００％に近くす
べきであり、７８０ｎｍ波長については０次透過効率が
０％となるよう構成するべきである。このため、ホログ
ラム型リングレンズ３５の表面食刻深さによる位相変化
は、６５０ｎｍ波長の光については３６０度が発生すべ
きである。位相変化が３６０度発生することにより６５
０ｎｍ波長の光は全てホログラム型リングレンズ３５を
透過する。そして、７８０ｎｍ波長の光について位相変
化は１８０度が発生すべきであり、この７８０ｎｍ波長
の光は全て１次光に回折される。つまり、ホログラム型
リングレンズ３５が６５０ｎｍ波長の光については回折
されなくし、７８０ｎｍ波長の光については全て１次光
に回折されて作用させる。
レンズ３５の構造を示す。図５（ａ）のホログラム型リ
ングレンズ３５においてホログラムの設けられる領域Ｄ
はＣＤ−Ｒを再生するに適するよう対物レンズの開口数
０．３〜０．５に制限する。図５（ａ）においてＥはＤ
ＶＤ用対物レンズの直径（開口数０．６）を示す。ま
た、本発明に使うホログラム型リングレンズ３５は光の
波長に選択的に対物レンズの開口数調節も可能なので別
の絞りを必要としない。前記ホログラム型リングレンズ
３５は一般の球面レンズが光を集光させたり発散させる
ことと同様な機能を果たす。また、本発明においてホロ
グラム型リングレンズ３５は負（−）の光パワーを有
し、位相変調形ホログラムを使用する。このホログラム
型リングレンズ３５が入射される光の波長により選択的
に回折させるためには最適の表面食刻深さを決定すべき
である。それで、ホログラム型リングレンズ３５が６５
０ｎｍ波長については０次透過効率が１００％に近くす
べきであり、７８０ｎｍ波長については０次透過効率が
０％となるよう構成するべきである。このため、ホログ
ラム型リングレンズ３５の表面食刻深さによる位相変化
は、６５０ｎｍ波長の光については３６０度が発生すべ
きである。位相変化が３６０度発生することにより６５
０ｎｍ波長の光は全てホログラム型リングレンズ３５を
透過する。そして、７８０ｎｍ波長の光について位相変
化は１８０度が発生すべきであり、この７８０ｎｍ波長
の光は全て１次光に回折される。つまり、ホログラム型
リングレンズ３５が６５０ｎｍ波長の光については回折
されなくし、７８０ｎｍ波長の光については全て１次光
に回折されて作用させる。
【００１４】この二つの６５０ｎｍと７８０ｎｍ波長の
光について選択的に回折させるためのホログラム型リン
グレンズ３５の最適の表面食刻深さ（一定深さ）ｄは、
数式（１），（２）からｍ＝３，ｍ’＝２の場合、３．
８μｍと求められる。 ２πｄ（ｎ−１）／λ＝２ｍπ …（１） ２πｄ（ｎ’−１）／λ’＝（２ｍ’＋１）π …（２） 数式（１），（２）において、λは６５０ｎｍ波長、
λ’は７８０ｎｍ波長、ｎは６５０ｎｍ波長における屈
折率（１．５１４５２０），ｎ’は７８０ｎｍ波長にお
ける屈折率（１．５１１１８３）を示す。図５（ｂ）
は、図５（ａ）においてＣ領域のホログラム領域を拡大
して示した図である。このホログラムは食刻による一定
深さの凹凸溝があり金型で製造されることもできる。且
つホログラムはリング形状を有しつつ階段状でも可能で
ある。
光について選択的に回折させるためのホログラム型リン
グレンズ３５の最適の表面食刻深さ（一定深さ）ｄは、
数式（１），（２）からｍ＝３，ｍ’＝２の場合、３．
８μｍと求められる。 ２πｄ（ｎ−１）／λ＝２ｍπ …（１） ２πｄ（ｎ’−１）／λ’＝（２ｍ’＋１）π …（２） 数式（１），（２）において、λは６５０ｎｍ波長、
λ’は７８０ｎｍ波長、ｎは６５０ｎｍ波長における屈
折率（１．５１４５２０），ｎ’は７８０ｎｍ波長にお
ける屈折率（１．５１１１８３）を示す。図５（ｂ）
は、図５（ａ）においてＣ領域のホログラム領域を拡大
して示した図である。このホログラムは食刻による一定
深さの凹凸溝があり金型で製造されることもできる。且
つホログラムはリング形状を有しつつ階段状でも可能で
ある。
【００１５】図６は入射される光の波長によるホログラ
ム型リングレンズ３５の０次透過効率を示す。表面食刻
深さｄが３．８μｍの際、６５０ｎｍ波長はホログラム
型リングレンズ３５を１００％（＋＋実線）透過し、７
８０ｎｍ波長はホログラム型リングレンズを０％（○○
実線）透過する。ホログラム型リングレンズは７８０ｎ
ｍ波長を全て１次光に回折し、この際１次光回折効率は
４０％を満たす。前述した特性を有するホログラム型リ
ングレンズ３５に入射された６５０ｎｍ波長の光は全透
過して真っ直ぐ対物レンズ３６に入射される。対物レン
ズ３６に入射された光はＤＶＤ３７の情報記録面に光ス
ポットを形成する。そして、ＤＶＤ３７の情報記録面か
ら反射される光はホログラム型光分割器３２に入射され
る。ホログラム型光分割器３２は入射された光の光経路
を変更して光検出器３８に出力する。
ム型リングレンズ３５の０次透過効率を示す。表面食刻
深さｄが３．８μｍの際、６５０ｎｍ波長はホログラム
型リングレンズ３５を１００％（＋＋実線）透過し、７
８０ｎｍ波長はホログラム型リングレンズを０％（○○
実線）透過する。ホログラム型リングレンズは７８０ｎ
ｍ波長を全て１次光に回折し、この際１次光回折効率は
４０％を満たす。前述した特性を有するホログラム型リ
ングレンズ３５に入射された６５０ｎｍ波長の光は全透
過して真っ直ぐ対物レンズ３６に入射される。対物レン
ズ３６に入射された光はＤＶＤ３７の情報記録面に光ス
ポットを形成する。そして、ＤＶＤ３７の情報記録面か
ら反射される光はホログラム型光分割器３２に入射され
る。ホログラム型光分割器３２は入射された光の光経路
を変更して光検出器３８に出力する。
【００１６】一方、ホログラム型リングレンズ３５に入
射された７８０ｎｍ波長の光は、図４（ａ）において、
Ａ領域をそのまま透過して対物レンズ３６に進み、Ｂ領
域では回折され対物レンズ３６に進む。それで、対物レ
ンズ３６を通過した光はＣＤ−Ｒ４１の情報記録面上に
最適の光スポットを形成する。ＣＤ−Ｒ４１の情報記録
面から反射される光は光分割器３３に入射され反射され
る。この反射された光はホログラム型光分割器４０に進
んで光経路が変更されてから光検出器４２に入射され
る。
射された７８０ｎｍ波長の光は、図４（ａ）において、
Ａ領域をそのまま透過して対物レンズ３６に進み、Ｂ領
域では回折され対物レンズ３６に進む。それで、対物レ
ンズ３６を通過した光はＣＤ−Ｒ４１の情報記録面上に
最適の光スポットを形成する。ＣＤ−Ｒ４１の情報記録
面から反射される光は光分割器３３に入射され反射され
る。この反射された光はホログラム型光分割器４０に進
んで光経路が変更されてから光検出器４２に入射され
る。
【００１７】前述した機能を有するホログラム型レンズ
は対物レンズの一方面に一定深さに食刻または金型で製
造され対物レンズと一体形に制作されることもできる。
これは、平板ホログラム型リングレンズと同様な作用を
果たす。この対物レンズと一体のホログラムレンズを図
７に示した。
は対物レンズの一方面に一定深さに食刻または金型で製
造され対物レンズと一体形に制作されることもできる。
これは、平板ホログラム型リングレンズと同様な作用を
果たす。この対物レンズと一体のホログラムレンズを図
７に示した。
【００１８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によるホログ
ラム型リングレンズを用いることによりＣＤ−Ｒの場合
ワーキングディスタンスが更に短くなり、ディスクの厚
さ変更時発生する球面収差を取り除くことができるた
め、ＤＶＤとＣＤ−Ｒの互換が可能である。また、ホロ
グラム型リングレンズの構成制作が容易であり、量産性
に優れる。
ラム型リングレンズを用いることによりＣＤ−Ｒの場合
ワーキングディスタンスが更に短くなり、ディスクの厚
さ変更時発生する球面収差を取り除くことができるた
め、ＤＶＤとＣＤ−Ｒの互換が可能である。また、ホロ
グラム型リングレンズの構成制作が容易であり、量産性
に優れる。
【図１】 従来の光ピックアップの構成を示した図であ
る。
る。
【図２】 図１の従来の可変絞りの構造を示した図であ
る。
る。
【図３】 本発明による光ピックアップの光学システム
を示した図である。
を示した図である。
【図４】 （ａ）は本発明によるホログラム型リングレ
ンズと対物レンズとの位置関係を示す図であり、（ｂ）
はホログラム型リングレンズの平面を示した図である。
ンズと対物レンズとの位置関係を示す図であり、（ｂ）
はホログラム型リングレンズの平面を示した図である。
【図５】 （ａ）はホログラム型リングレンズの平面構
造を示した図であり、（ｂ）は（ａ）の一部領域を拡大
した図である。
造を示した図であり、（ｂ）は（ａ）の一部領域を拡大
した図である。
【図６】 二つの波長に対するホログラム型リングレン
ズの食刻深さによる透過効率を示す図である。
ズの食刻深さによる透過効率を示す図である。
【図７】 ホログラム型レンズと一体化された対物レン
ズを示す図である。
ズを示す図である。
３０，４３ ユニット ３１ 第１レーザ光源（レーザ光源） ３２，４０ ホログラム型光分割器（光学素子） ３５ ホログラム型リングレンズ（ホログラム型レン
ズ） ３６ 対物レンズ ３７ ＤＶＤ（光学ディスク，光記録媒体） ３８，４２ 光検出器 ３９ 第２レーザ光源（レーザ光源） ４１ ＣＤ−Ｒ（光学ディスク，光記録媒体） Ａ 近軸領域 ｄ 表面食刻深さ（一定深さ）
ズ） ３６ 対物レンズ ３７ ＤＶＤ（光学ディスク，光記録媒体） ３８，４２ 光検出器 ３９ 第２レーザ光源（レーザ光源） ４１ ＣＤ−Ｒ（光学ディスク，光記録媒体） Ａ 近軸領域 ｄ 表面食刻深さ（一定深さ）
Claims (20)
- 【請求項１】 情報の記録及び再生のために相異なる波
長の光を使用する少なくとも二種の光記録媒体に互換す
る光ピックアップにおいて、 相異なる波長の光を個別的に射出する二つのレーザ光源
と、 ホログラム型リングを備え、前記リング内の領域では前
記レーザ光源から射出する複数の光を全透過させ、前記
領域以外の領域では前記レーザ光源から射出する光ビー
ムのうち特定光ビームを回折させるホログラム型レンズ
と、 前記ホログラム型レンズを通過した光を前記二種の光記
録媒体の情報記録面に集光させる一枚の対物レンズと、 前記光記録媒体の情報記録面から反射される光を光経路
変更する光学素子と、 前記光学素子から出力される光から情報を検出する二つ
の光検出器を含む光ピックアップ。 - 【請求項２】 前記ホログラム型レンズは前記対物レン
ズの近軸領域にはホログラムが設けられず、近軸以外の
領域にホログラムが設けられ平面の部材で構成されるこ
とを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。 - 【請求項３】 前記ホログラムは位相変調型であること
を特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ。 - 【請求項４】 相対的に厚い光記録媒体を再生する際、
前記対物レンズの近軸領域を通過した光が前記光記録媒
体で集光される焦点面と、近軸以外の領域を通過した光
が前記光記録媒体で集光される焦点面とは一致すること
を特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ。 - 【請求項５】 前記ホログラム型レンズは入射される光
の波長により前記対物レンズの開口数が調節自在なこと
を特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。 - 【請求項６】 前記ホログラム型レンズは入射される光
の波長により相対的に短波長の光を回折させず、相対的
に長波長の光については回折作用することを特徴とする
請求項１に記載の光ピックアップ。 - 【請求項７】 前記ホログラム型レンズは前記光記録媒
体で厚い光記録媒体に最適化されることを特徴とする請
求項１に記載の光ピックアップ。 - 【請求項８】 前記ホログラム型レンズは負（−）の光
パワーを有することを特徴とする請求項１に記載の光ピ
ックアップ。 - 【請求項９】 前記ホログラム型レンズは一般の球面レ
ンズが光を集光させ発散させることと同一な機能を果た
すことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。 - 【請求項１０】 前記ホログラムは平面の基準面から一
定深さに食刻されたり金型を用いて凹凸の溝を備えるこ
とを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。 - 【請求項１１】 前記ホログラム型リングは階段状であ
ることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。 - 【請求項１２】 前記ホログラム型レンズは前記対物レ
ンズの一方面に一定深さが食刻または金型で製造され対
物レンズと一体形で構成されることを特徴とする請求項
１に記載の光ピックアップ。 - 【請求項１３】 前記対物レンズと一体化されたホログ
ラム型レンズは一つのホログラム型レンズと同一な作用
を果たすことを特徴とする請求項１２に記載の光ピック
アップ。 - 【請求項１４】 前記凹凸の溝に対する深さは前記レー
ザ光源から射出される光の波長により位相変化を発生さ
せることを特徴とする請求項１１に記載の光ピックアッ
プ。 - 【請求項１５】 前記位相変化は前記レーザ光源から射
出される二種の光のうち相対的に短波長に入射される光
については３６０度に発生し、相対的に長波長に入射さ
れる光については１８０度に発生することを特徴とする
請求項１４に記載の光ピックアップ。 - 【請求項１６】 前記３６０度位相変化が発生すれば、
前記ホログラム型レンズは入射される光を回折させず、
前記１８０度位相変化が発生すれば前記ホログラム型レ
ンズは入射される光を回折させ前記光記録媒体に集光さ
れる光スポットの球面収差を減らすことを特徴とする請
求項１５に記載の光ピックアップ。 - 【請求項１７】 前記光学素子は前記レーザ光源とホロ
グラム型レンズとの間にそれぞれ位置することを特徴と
する請求項１に記載の光ピックアップ。 - 【請求項１８】 前記光学素子はホログラム型光分割器
であることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアッ
プ。 - 【請求項１９】 前記二つの光検出器はそれぞれ対応す
る前記レーザ光源と一つのユニットで構成されることを
特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。 - 【請求項２０】 相対的に厚いディスクの場合における
ワーキングディスタンス（working distance）が相対的
に薄いディスクの場合におけるワーキングディスタンス
より更に短いことを特徴とする請求項１に記載の光ピッ
クアップ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR199711297 | 1997-03-28 | ||
| KR1019970011297A KR100209918B1 (ko) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 홀로그램형링렌즈를 사용하여 cd-r과 호환하는 dvd용 광픽업 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10283668A true JPH10283668A (ja) | 1998-10-23 |
| JP3224367B2 JP3224367B2 (ja) | 2001-10-29 |
Family
ID=19501234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08419798A Expired - Lifetime JP3224367B2 (ja) | 1997-03-28 | 1998-03-30 | ホログラム型リングレンズを用いてｃｄ−ｒと互換するｄｖｄ用光ピックアップ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6043912A (ja) |
| JP (1) | JP3224367B2 (ja) |
| KR (1) | KR100209918B1 (ja) |
| CN (20) | CN1236436C (ja) |
| NL (1) | NL1008739C2 (ja) |
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| KR100644580B1 (ko) * | 1999-10-30 | 2006-11-13 | 삼성전자주식회사 | 광픽업장치 |
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