JPH11203716A - 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】 光源の利用効率を高めるようにした、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。 【解決手段】 光源２１から出射された光ビームを回転
駆動される光ディスク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に配設
された光分離手段２４と、上記光分離手段で分離された
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とを含んでいる光学ピック
アップ２０であって、光源と光分離手段との間に、互い
に直交する経線方向で異なる曲率を有するレンズ２２が
備えられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ミニディスク（Ｍ
Ｄ），光磁気ディスク（ＭＯ），コンパクトディスク
（ＣＤ），ＣＤ−ＲＯＭ等（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３に示すように構成されている。図３にお
いて、光学ピックアップ１は、例えばミニディスク（Ｍ
Ｄ）用の無限光学系の光学ピックアップであって、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、非点収差補正板３ａ，グレ
ーティング３ｂ，ビームスプリッタ４，コリメータレン
ズ５，立上げミラー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Ｄからの戻り光の分離
光路中に順次に配設されたウォラストンプリズム８ａ，
マルチレンズ８ｂ及び光検出器９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、非点収
差補正板３ａにより非点収差が補正された後、グレーテ
ィング３ｂによって３分割され、それぞれビームスプリ
ッタ４を通過し、コリメータレンズ５によって平行光に
変換された後、立上げミラー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Ｄの信号記録面に照射される。このとき、前記３分割
された各光ビームによって３つのスポットが形成され
る。そして、この信号記録面で反射された戻り光ビーム
は、再度対物レンズ７，立上げミラー６，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４ａで反射されることにより、ウォラストンプリズ
ム８ａで偏光方向によって３分割され、マルチレンズ８
ｂにより非点収差を付与され且つ光路長を延ばされて、
光検出器９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。ここで、上記グレーティング３ｂに
より分割された各光ビームに基づいて、トラッキングエ
ラー信号が検出され、またウォラストンプリズム８ａに
より分割された各ビームに基づいて、再生信号の検出，
すなわちＭＯ検波が行なわれるようになっている。

【０００４】そして、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ように、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シングサーボとが
行われている。

【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、光源として半導
体レーザ素子２を使用しているが、半導体レーザ素子２
からのレーザ光は、発光面に対して平行な方向と垂直な
方向とで、発散角が異なる。このため、レーザ光の利用
効率が低下してしまうという問題があった。特に、ウォ
ーブル信号が記録されている光磁気ディスクの場合に
は、いずれか一方の方向の光強度分布が、光磁気信号の
読取に大きく影響することになると共に、他方の方向の
光強度分布が、ウォーブル信号の読取に大きく影響する
ことになる。

【０００６】また、上記光学ピックアップ１は、コリメ
ータレンズ５を利用することにより、無限光学系を構成
している。このため、コリメータレンズ５が必要になる
等、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共に、小型・薄型化が困難であると
いう問題があった。

【０００７】これに対して、部品点数を低減するために
有限光学系の光学ピックアップを構成すると、高倍率の
場合、半導体レーザ素子のレーザ光の利用効率が低下し
てしまうことから、光学ピックアップには適していな
い。また、低倍率の有限光学系の光学ピックアップにお
いては、光学収差が大きくなってしまうため、光ディス
ク装置の再生性能が十分に確保できなくなってしまうと
いう問題があった。

【０００８】本発明は、以上の点に鑑み、光源の利用効
率を高めるようにした、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、上記光源から出射さ
れた光ビームを回転駆動される光ディスクの信号記録面
上に集束させる光集束手段と、上記光源と光集束手段と
の間に配設された光分離手段と、上記光分離手段で分離
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を含んでいる有限光学
系の光学ピックアップであって、上記光源と光分離手段
との間に、互いに直交する経線方向で異なる曲率を有す
るレンズが備えられている、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、光源からの光ビーム
が、上記レンズによって、発散角の小さい方向に関し
て、レンズの大きい曲率半径に基づいて、より集束され
ることによって、全方向に関して比較的一様な分布とな
る。従って、光ビームの発散角の小さい方向及びこれに
垂直な発散角の大きい方向に関して、発散角の差が低減
されることになり、光源からの光ビームの利用効率が向
上し、光学ピックアップそして光ディスク装置の読取性
能が向上することになる。さらに、光学ピックアップの
光学系が有限光学系であることから、部品点数が少なく
て済み、部品コスト及び組立コストが低減されると共
に、全体が小型・薄型に構成されることになる。

【００１１】

【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２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。

【００１２】図１は、本発明による光学ピックアップの
一実施形態を組み込んだ光ディスク装置の全体構成を示
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１７，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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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２０の構成を示している。図２
において、光学ピックアップ２０は、有限光学系の光学
ピックアップとして構成されており、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、レンズ２２，光分割手段としてのグレ
ーティング２３，光分離手段としてのビームスプリッタ
２４，光路折曲げ手段としての立上げミラー２５及び光
集束手段としての対物レンズ２６と、ビームスプリッタ
２４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２９と
を備えている。

【００１６】ここで、上記対物レンズ２６を除く各光学
素子、即ち半導体レーザ素子２１，レンズ２２，グレー
ティング２３，ビームスプリッタ２４，立上げミラー２
５，ウォラストンプリズム２７，マルチレンズ２８及び
光検出器２９は、光学ピックアップ２０に設けられたガ
イド（図示せず）に沿って、光ディスク１１の半径方向
に移動可能に支持された光学ベースに、それぞれ固定保
持されている。

【００１７】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。この場合、半導体レーザ素子２１は、例えば
発光面に対して平行な方向に関して、１２度の発散角を
有し、発光面に対して垂直な方向に関して、３０度の発
散角を有するものが使用される。

【００１８】上記レンズ２２は、互いに直交する経線方
向で異なる曲率半径を有するレンズであって、例えばト
ーリックレンズが使用される。

【００１９】光分割手段としてのグレーティング２３
は、入射光を回折させる回折格子であって、レンズ２２
からの光ビームを、０次回折光から成る主ビーム及びプ
ラスマイナス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。従って、少なくとも３
本の光ビームを分割生成できれば、ホログラム素子等の
他の分割素子を用いて光分割手段を構成してもよい。

【００２０】ビームスプリッタ２４は、その偏光分離膜
２４ａが光軸に対して４５度傾斜した状態で配設された
偏光ビームスプリッタであり、グレーティング２３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、ビームスプリッタ２４の偏光分離膜２
４ａを透過し、戻り光ビームの一部は、ビームスプリッ
タ２４の偏光分離膜２４ａで反射されるようになってい
る。尚、図示の場合、ビームスプリッタ２４は、平行平
板から構成されており、グレーティング２３からの光ビ
ームが透過する際、これらの光ビームに含まれる非点収
差が補正されるようになっている。

【００２１】立上げミラー２５は、光ディスク１１の円
周方向に対して４５度傾斜して配設されており、ビーム
スプリッタ２４からの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１１からの戻り光ビームを水
平方向に９０度反射させる。

【００２２】対物レンズ２６は、凸レンズであって、ビ
ームスプリッタ２４からの光ビームを、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ス方向
及びトラッキング方向に移動可能に支持されている。
尚、対物レンズ２６は、この場合、例えば４．５倍乃至
１３倍の高倍率のものが使用される。

【００２３】ウォラストンプリズム２７は、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で
あって、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、入射光に対して非点収差を付与する。

【００２４】光検出器２９は、ビームスプリッタ２４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。

【００２５】ここで、上述したレンズ２２は、図示の場
合、例えば小さい曲率半径の経線方向が、半導体レーザ
素子２１からの光ビームのうち、発散角の大きい方向に
一致するように、また大きい曲率半径の経線方向が、発
散角の小さい方向に一致するように、配設されている。
これにより、上記各曲率半径を適宜に選定することによ
って、例えば小さい曲率半径の経線方向に関して、発散
角３０度が約１５度まで集束されることにより、半導体
レーザ素子２１からの光ビームは、全方向に関して、発
散角がほぼ均一になる。この場合、大きい曲率半径は無
限大であって、集束作用を有していなくても、小さい発
散角が約１２度であることから、全体として発散角がほ
ぼ均一化されることになる。

【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、図示しないガイドに沿って、光ディスク１
１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、レンズ２
２を介して全方向に関して発散角が均一化され、グレー
ティング２３により３本の光ビームに分割された後、ビ
ームスプリッタ２４を透過し、立上げミラー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及び立上
げミラー２５を介して、ビームスプリッタ２４に入射す
る。そして、ビームスプリッタ２４の偏光分離膜２４ａ
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１
１の記録信号が再生される。

【００２８】その際、信号復調器１５は、光検出器２９
からの検出信号により、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シングエラー信
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、サーボ制御を行な
い、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
ームは、レンズ２２の屈折作用によって、光ビームの発
散角の小さい方向に関しては、レンズ２２の大きい曲率
半径によって弱く集束されると共に、発散角の大きい方
向に関しては、光ビームは、レンズ２２の小さい曲率半
径によって強く集束される。これにより、従来に比較し
て、光ビームの全方向に関して、より均一な発散角とな
る。従って、半導体レーザ素子２１からの光ビームの利
用効率が向上し、戻り光の光強度が高められることにな
り、再生信号が確実に検出されると共に、フォーカスエ
ラー信号及びトラッキングエラー信号も確実に検出さ
れ、より正確なフォーカスサーボ及びトラッキングサー
ボが行われることになる。

【００３０】かくして、例えば記録時に高出力が必要で
ある光磁気ディスク用光ディスク装置や、定格出力が低
い短波長レーザ光源を使用した光ディスク装置、さらに
低消費電力が必要とされるポータブル型光ディスク装置
等において、有用な光学ピックアップが得られることに
なる。

【００３１】このように本実施形態では、光源からの光
ビームが、上記レンズによって、発散角の小さい方向に
関して、レンズの大きい曲率半径に基づいて、より集束
されることによって、全方向に関して比較的一様な分布
となる。従って、光ビームの発散角の小さい方向及びこ
れに垂直な発散角の大きい方向に関して、発散角の差が
低減されることになり、光源からの光ビームの利用効率
が向上し、光学ピックアップそして光ディスク装置の読
取性能が向上することになる。さらに、光学ピックアッ
プの光学系が有限光学系であることから、部品点数が少
なくて済み、部品コスト及び組立コストが低減されると
共に、全体が小型・薄型に構成されることになる。

【００３２】上記実施形態においては、レンズ２２とし
て、トーリックレンズが使用されているが、これに限ら
ず、互いに直交する経線方向で異なる曲率半径を有する
ものであれば、他の構成のレンズ、例えばシリンドリカ
ルレンズが使用される。また、前述したように、一方の
曲率半径が無限大であって、この方向に関して光ビーム
を屈折させないようなレンズも使用されることは明らか
である。さらに、上記実施形態においては、何れの経線
方向についても、集束作用を有するような曲率半径を備
えたレンズ２２について説明したが、これに限らず、少
なくとも一方の曲率半径が、発散作用を有する負の曲率
半径を有していてもよいことは明らかである。

【００３３】また、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Ｃ
Ｄ−ＲＯＭ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、光源
の利用効率を高めるようにした、極めて優れた光学ピッ
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一実施形態を
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
プの構成を示す平面図である。

【図３】従来の光学ピックアップの一例の構成を示す平
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・・・レンズ、２３・・・グレーティング、２４・・
・ビームスプリッタ、２５・・・立上げミラー、２６・
・・対物レンズ、２６ａ・・・アパーチャ、２７・・・
ウォラストンプリズム、２８・・・マルチレンズ、２９
・・・光検出器。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを出射する光源と、 上記光源から出射された光ビームを回転駆動される光デ
   ィスクの信号記録面上に集束させる光集束手段と、 上記光源と光集束手段との間に配設された光分離手段
   と、 上記光分離手段で分離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
   を含んでいる有限光学系の光学ピックアップであって、 上記光源と光分離手段との間に、互いに直交する経線方
   向で異なる曲率半径を有するレンズが備えられているこ
   とを特徴とする光学ピックアップ。
2. 【請求項２】 上記レンズが、トーリックレンズである
   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】 上記レンズが、シリンドリカルレンズで
   あ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。
4. 【請求項４】 小さい曲率半径の経線方向が、光源の発
   散角の大きい方向に一致し、且つ大きい曲率半径の経線
   方向が、光源の発散角の小さい方向に一致するように、
   レンズが配置さ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。
5. 【請求項５】 小さい曲率半径の経線方向及び大きい曲
   率半径の経線方向に関して、レンズを透過した光の発散
   角が、互いにほぼ等しくなるように、レンズが構成され
   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。
6. 【請求項６】 一方の曲率半径が無限大であって、他方
   の曲率半径の経線方向が、光源の発散角の小さい方向に
   一致し、且つ光源からの光ビームを発散させるように、
   レンズが構成さ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。
7. 【請求項７】 一方の曲率半径が無限大であって、他方
   の曲率半径の経線方向が、光源の発散角の大きい方向に
   一致し、且つ光源からの光ビームを集束させるように、
   レンズが構成さ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。
8. 【請求項８】 光源から出射した光ビームを、光ディス
   クの信号記録面上に集束する光集束手段と、 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手段と、 上記光集束手段を少なくともトラッキング方向に移動可
   能な対物レンズ駆動手段と、 上記光検出手段の受光部からの信号に基づいて、トラッ
   キングエラー信号を得る演算部と、 上記トラッキングエラー信号に基づいて、上記対物レン
   ズ駆動手段に供給するサーボ手段とを含んでいる光ディ
   スク装置において、 上記光源と光分離手段との間に、互いに直交する経線方
   向で異なる曲率を有するレンズが備えられていることを
   特徴とする光ディスク装置。